فرادرسکلکتورهای خورشیدی – آنچه باید بدانید
«کلکتورهای صفحه تخت» (Flat Plate Collectors) یک دستگاه بسیار مفید برای جمع آوری حرارت کم تا متوسط از خورشید است. از آن‌ها می‌توان برای کاربردهای مختلف از جمله فرآیند نمک‌زدایی حرارتی از ظرفیت‌های کم تا متوسط استفاده نمود. کلکتورهای صفحه تخت مشخصات ساده‌ای دارند: به سادگی مونتاژ می‌شوند و به راحتی کار می‌کنند.
کلکتورهای خورشیدی صفحه تخت
سیستمی که انرژی تابشی خورشیدی را به انرژی حرارتی تبدیل می‌کند، کاربرد نوآورانه‌ای از انرژی حرارتی است. از انرژی گرمایی خورشیدی می‌توان مستقیم به عنوان گرما یا غیر مستقیم به عنوان نیروی محرک موتور گرمایی برای تولید انرژی مکانیکی مفید استفاده کرد. همچنین از انرژی حرارتی برای تولید انرژی الکتریکی می‌توان استفاده نمود. برای این منظور دستگاه‌های منحصر به فردی به نام کلکتورهای حرارتی خورشیدی به کار می‌روند. هدف کلکتور حرارتی خورشیدی جذب انرژی تابشی خورشید و انتقال گرمای قابل توجه به یک سیال است. این انرژی در ادامه به محل مورد نظر برای استفاده هدایت می‌شود. جالب است بدانید، کلکتورهای خورشیدی مطابق درجه حرارت خروجی طبقه بندی می‌شوند که همچنین زمینه کاربرد آن‌ها را تعیین می‌کند.
سیستم‌های خورشیدی با تمرکز بالا و قیمت بالا برای تولید مقادیر زیادی بخار یا روغن با درجه حرارت بیش از چند صد درجه سلسیوس استفاده می‌شوند. در حالی که درجه حرارت‌های زیر 150 درجه سانتیگراد می‌تواند توسط کلکتورهای استاندارد با کارایی بالا با غلظت کم تابش خورشیدی ایجاد شود.
کلکتورهای صفحه تخت برای کار در دمای پایین تا متوسط و به طور کلی تا 110 درجه سانتیگراد بالاتر از دمای محیط طراحی شده اند. ساده‌ترین کلکتورهای صفحه تخت، استخرهای خورشیدی (solar ponds) و دستگاه‌های تقطیر خورشیدی (solar stills) هستند. این سیستم‌ها تابعی از تابیش مستقیم انرژی خورشیدند که همزمان به عنوان مبدل انرژی خورشیدی عمل می‌کنند. اهمیت کلکتورهای صفحه تخت به خاطر عملکرد حرارتی آنهاست.
کاربردهای کلکتور خورشیدی
نصب کلکتورهای خورشیدی در منطقه ای که شدت تابش زیاد و روزها باند است، اهمیت دارد. این دستگاه‌ها می‌توانند به سادگی در خانه‌های شخصی برای آب گرم خانگی، در ساختمان‌های هتل و در تأسیسات شهری مانند مراکز ورزشی برای استفاده از آب گرم و برای گرم کردن استخرها نصب شوند.
تأسیسات تجاری بزرگ با ظرفیت بالا در صنعت برای تولید آب فرآوری شده از این فناوری استفاده می‌کنند. همچنین در کارخانه‌های آب شیرین کن، انرژی خورشیدی برای تولید آب با درجه حرارت متوسط به عنوان خوراک برای کارخانه تقطیر با درجه حرارت پایین یا متوسط استفاده می‌شود. به طور کلی این دستگاه‌ها ابزارهای مفید برای تولید آب گرم هستند.
دماهای بالاتر از طریق کمینه کردن ضریب انتقال حرارت کلی (U) کلکتور به دست می‌آید. این در واقع با به حداقل رساندن مقدار ضریب انتقال حرارت کلی، دمای سطح افزایش می‌یابد. کلکتورهای حرارتی خورشیدی که در فرایندهای حرارتی (محدوده: تا 150 درجه سانتیگراد) استفاده می‌شود، باید به دماهای بیش از 300 درجه سانتیگراد برسد. بنابراین تمام اجزای کلکتور حرارتی مانند پوشش‌های جذبی انتخابی برای محیط جذب سیاه، مواد عایق برای پشت جذب‌کننده باید قادر به تحمل دماهای بالا باشند.
علاوه بر اتلاف تابش حرارتی، هوای داخل کلکتور در فشار اتمسفر، انرژی را در ابتدا توسط فرایند انتقال حرارت جابه‌جایی و نیز هدایت انتقال می‌دهد. بدین ترتیب کلکتورها باید در مقابل محیط اطراف عایق شوند. به همین ترتیب، قسمت عقب کلکتور باید با مواد مقاوم در برابر حرارت و رطوبت که در بازار وجود دارد، عایق شوند. جلوی کلکتور حساس‌تر است. در این قسمت، مواد عایق شفاف با توان انتقال بالای تابش خورشید و رسانایی گرمایی کم، برای رسیدن به دمای بالا مورد نیاز است.
اگر به مباحث مربوط به انرژی‌های نو علاقه‌مندید، می‌توانید از مطالب زیر لذت ببرید:
- آنچه باید در مورد خودروهای هیبریدی و برقی بدانید
- بهترین خودروهای هیبرید ۲۰۱۸ را بشناسید
- هیدروژن و پیل سوختی -- گامی به سوی هوای پاک
- سلول خورشیدی چیست؟ — از صفر تا صد
#
