بیلدینگ پلاس
بیلدینگ پلاس

استخر خورشیدی

استخر خورشیدی ، سیستمی است که از انرژی خورشید به عنوان یک منبع رایگان استفاده می کنند و گرمای خورشید را به آب منتقل می کنند. آبگرمکن خورشیدی استخر روشی است که علاوه بر این که اقتصادی است برای افرادی که دوستدار محیط زیست هستند بهترین گزینه است. در این مقاله به بررسی استخرهای خورشیدی و کارکرد و طرز کار استخر خورشیدی پرداخته شده است.

گرم کردن استخر با انرژی خورشیدی

آبگرمکن خورشیدی چیست

در حالی که از اختراع دستگاه های آبگرمکن خورشیدی صد سال می گذرد، بیست سال گذشته در تکنولوژی پوشش جاذب آبگرمکن های خورشیدی به طرز چشم گیری پیشرفت حاصل شده است به طوری که در حال حاضر کلکتورهای آبگرمکن خورشیدی می توانند بیش از ۵۰ درصد انرژی دریافتی خورشید را ذخیره و به آبگرم منتقل کنند. استفاده از انرژی خورشید می تواند جایگزین مناسبی برای مصرف سوخت های فسیلی در ساختمان ها باشد و یکی از موثرترین راههای کاهش تولید گازهای گلخانه ای به حساب می آید. استفاده از این انرژی پاک به دلیل رایگان بودن آن می تواند در کاهش هزینه های انرژی خانوارها تاثیر بسزایی بگذارد.

در یک آبگرمکن خورشیدی دو قانون کلی بر جذب انرژی خورشید حاکم است. اول اینکه حرارت موجود در هر جسم داغی در نهایت به محیط اطراف آن منتقل می شود. راندمان عملکرد کلکتورهای موجود در آبگرمکن خورشیدی، وابستگی مستقیمی به میزان حرارتی که از طریق تابشی و همرفت منتقل می کند دارد. در این راستا عایق حرارتی نیز برای جلوگیری از انتقال حرارت از جسم داغ استفاده می شود.

دومین قانون می گوید هرچه اختلاف دمای بین دو جسم بیشتر باشد انتقال حرارت بین آن دو با سرعت بیشتری اتفاق می افتد، در اینجا اختلاف دمای بین سطح کلکتور های آبگرمکن خورشیدی و هوای اطراف آنها مد نظر است همچنین هرچه اختلاف دمای بین سیال داخل آبگرمکن خورشیدی با سطح جاذب کلکتور بیشتر باشد حرارت بیشتری به سیال منتقل می شود.

یک رویکرد ساده برای استفاده از انرژی تجدید پذیر خورشید در گرم کردن آب، قرار دادن یک تانک آب در معرض آفتاب است. با این کار حرارت جذب شده از تابش خورشید در بدنه تانک به آب منتقل شده و آب را گرم می کند. اینکار اساس ایجاد آبگرمکن خورشیدی است که یک قرن پیش برای گرم کردن آب بوسیله انرژی خورشید مورد استفاده قرار می گرفته است. اما این روش از راندمان بسیار پایینی برخوردار بود چراکه بدنه تانک بخش اعظمی از انرژی گرمایی جذب شده را از دست می دهد. یکی از راهکارهای حفظ گرما در آبگرمکن های خورشیدی اولیه عایقکاری بدنه تانک و استفاده از شیشه در سطح بالایی آن بود.

آبگرمکن خورشيدی نصب شده بر روي سقف شيرواني

آبگرمکن خورشیدی خانگی برای یک خانوار متوسط

استخر خورشیدی چیست

استخر خورشیدی یک سیستم اقتصادی برای افزایش فصل شنا در استخر های روباز خانگی است.

در پایان سال ۲۰۱۰ در کشور آمریکا ۱۵٫۳ میلیون کیلووات آبگرمکن خورشیدی نصب شده است که ۸۵ درصد از این ظرفیت، صرف استخر های شنا شده است. در واقع تعداد استخرهای خورشیدی در کشور آمریکا بیشتر از هر مدل دیگری از انرژی های خورشیدی است. در نواحی گرم می توان از استخر خورشیدی تقریبا در تمام طول سال استفاده کرد. استخرهای خورشیدی اقتصادی ترین روش گرمایش آب سرد استخر است.

صاحبان استخر می توانند علاوه بر استفاده از گرمایش استخر از گرمایش کمکی به عنوان یک گزینه برای افزایش دمای استفاده کنند تا دمای آب مطلوب تر شود. همچنین برای استخر هایی که در سایه قرار داردند و یا استخر های درمانی و استخرهای پر استفاده که از کاور یا پوشش پلاستیکی بر روی آن استفاده نمی شود، استفاده از گرمایش کمکی علاوه بر گرمایش خورشیدی مورد نیاز است.

در این استخرها آب ابتدا به سمت فیلترها پمپ می شود و پس از عمل فیلتراسیون، وارد کلکتورهای استخرهای خورشیدی می شود. اگر دمای آب بالاتر از دمای تعیین شده استخر رفت ، هیتر گرمایشی استخر روشن نمی شود اما اگر آب به دمای تعیین شده در ترموستات نرسید، هیتر گرمایشی روشن شده و آب را به دمای مورد نظر می رساند.

در سیستم گرمایش کمکی استخر معمولا از گاز طبیعی برای گرم کردن آب استفاده می شود. هیترهای گرمایشی که با گاز طبیعی آب را گرم می کنند، تقریبا می توانند در هر ۴ ساعت ۵درجه فارنهایت دمای آب را افزایش دهند. اما در استخرهای خورشیدی هر افزایش دمای آب چندین روز زمان می برد.

ایجاد آبگرم استخر خورشیدی در پشت بام منازل مسکونی

گرمکن خورشیدی استخر

صرفه اقتصادی استخر خورشیدی

سیستم آبگرمکن خورشیدی استخر اقتصادی ترین روش گرمایش استخر است. هزینه اولیه سیستم گرمایش استخر خورشیدی در ابتدا با سیستم گرمایش با گاز طبیعی یکسان است اما در طی زمان هزینه گرمایش استخر به مراتب کمتر است و این باعث اقتصادی تر شدن سیستم گرمایش استخر با انرژی خورشیدی می شود.

علت بالا بودن بازدهی بالای استخرهای خورشیدی، هزینه پایین این استخر ها است. در بیشتر سیستم های آبگرمکن خورشیدی استخر روباز تنها عضو متحرک در این سیستم شیر برقی موتوردار است که توسط یک کنترلر فعال می شود. این کنترلر دارای دو سنسور است که یکی در کنار کلکتور خورشیدی در معرض نور آفتاب است و سنسور دیگر دمای آب استخر را اندازه گیری می کند زمانی که انرژی خورشیدی مناسبی وجود دارد که آب استخر را گرم کند شیر باز می شود (دیفراست دمایی متداول ۴ درجه فارنهایت است، اگر چه این دما توسط برخی از کنترلر ها قابل تنظیم است). آب وارد کلکتورهای آبگرمکن خورشیدی می شود. زمانی که دمای آب استخر به حد بالای دمای تنظیم شده می رسد و یا زمانی که مقدار تابش خورشید کم است به طوری که دمای کلکتور ها به ۱ یا ۲ درجه فارنهایت بالاتر از دمای استخر نمی رسد شیر بسته می شود و فعالیت گرمایش استخر بدون سیستم گرمایش خورشیدی انجام می شود.

شماتیک سیکل استخر خورشیدی به صورت ساده

تصویر شماتیک سیکل استخر خورشیدی به صورت ساده

اجزای آبگرمکن خورشیدی استخر

بیشتر استخرهای خورشیدی شامل موارد زیر هستند:

  • یک کلکتور خورشیدی : کلکتور خورشیدی آب استخر در آن گردش کرده و توسط آن آب استخر را توسط اشعه آفتاب گرم می کند.
  • فیلتر : آب قبل از اینکه وارد کلکتور بشود توسط فیلتر ها تصفیه شده و مواد زائد آن حذف می گردد.
  • پمپ: آب توسط پمپ در فیلتر و کلکتور به گردش در می آید.
  • شیر کنترل سطح: یک شیر کنترل اتوماتیک یا دستی که آب استخر را به کلکتور ها هدایت می کند.

آب استخر ابتدا وارد فیلتر شده و سپس وارد کلکتور آبگرمکن خورشیدی می شود و باعث می شود قبل از وارد شدن به استخر گرم شود.

در بعضی از سیستم ها که دارای سنسور و شیر اتوماتیک و یا دستی است و زمانی که دمای کلکتور بالاتر از دمای استخر است آب را به کلکتور ها هدایت می کند و زمانی که دمای کلکتور برابر و یا کمتر از دمای استخر باشد، آب فیلتر شده از طریق بای پس وارد استخر می شود.

کلکتور های استخرهای خورشیدی از مواد مختلفی ساخته می شود. نوع جنس این کلکتورها بسته به نوع اقلیم ناحیه ای که در آن زندگی می کنید متفاوت است. اگر از استخر خود را زمانی استفاده می کنید که دما فقط بالاتر از دمای انجماد است شما به یک کلکتور بدون لعاب نیاز دارید. کلکتورهای لعاب دار پوشش شیشه ای ندارند. آن ها معمولا از یک پلاستیگ سنگین اصلاح شده همراه یک مهار کننده اشعه UV که باعث افزایش طول عمر پنل ها می شود تشکیل شده اند.

تولید آب و برق همزمان در سیستم های خورشیدی استخر

تولید همزمان برق و آب گرم در استخر خورشیدی

طراحی استخر خورشیدی

زمان بازگشت سرمایه یک استخر خورشیدی با توجه به فاکتور های مختلف بین ۱٫۵ تا ۵ سال است. مقدار دقیق این بازگشت سرمایه به فاکتورهای مختلفی بستگی دارد. همچنین برای بررسی سیستم خورشیدی در محل مورد نظر باید مراحل زیر را طی کنید:

  • محاسبه منابع خورشیدی محل
  • ابعاد سیستم خورشیدی را مشخص کنید
  • شیب و جهت مناسب کلکتورهای خورشیدی را محاسبه کنید
  • بازدهی سیستم را مشخص کنید
  • قیمت های سیستم انتخابی را محاسبه کنید

محاسبه منابع خورشیدی محل

قبل از محاسبه و نصب سیستم آبگرمکن خورشیدی استخر شما می بایست مقدار منابع خورشیدی محل خود را محاسبه کنید. بازدهی و طراحی سیستم استخر خورشیدی به مقدار انرژی خورشیدی که محل ساختمان شما دریافت می کند بستگی دارد.

سیستم گرمایش استخر خورشیدی به دو صورت مستقیم و پراکنده است. بنابراین اگر حتی در ناحیه ای که اقلیم گرم و آفتابی دارد زندگی نمی کنید ، محل شما هنوز هم منابع آفتابی مناسبی دارد.

اساسا اگر ساختمان شما در ناحیه بدون سایه جنوبی باشد گزینه خوبی برای استخر خورشیدی است. شرکت نصاب و تامین کننده سیستم خورشیدی می تواند بررسی محل نصب سیستم خورشیدی شما را داشته باشد.

آبگرمکن خورشيدی تخت در پشت بام

کلکتور استخرهای خورشیدی

محاسبه ابعاد سیستم گرمایش خورشیدی استخر

محاسبه سایز سیستم آبگرمکن خورشیدی استخر به فاکتور های زیادی بستگی دارد که این فاکتورها به صورت زیر است:

  • ابعاد استخر
  • طول مدت فصل شنا
  • میانگین دمای محیط
  • دمای مطلوب استخر
  • مقدار منابع خورشیدی محل
  • شیب و جهت کلکتورهای خورشیدی
  • بازدهی کلکتورها
  • استفاده از روکش استخر

پیمانکاران سیستم های خورشیدی به وسیله نرم افزارهای کامپیوتری و استانداردهای موجود سایز کلکتورهای سیستم خورشیدی را محاسبه می کنند.

اساسا فضای کلکتورهای خورشیدی شما برابر ۵۰ تا ۱۰۰ درصد مساحت استخر شما است. در نواحی سردتر و ابری تر ، نسبت مساحت کلکتور به مساحت استخر افزایش پیدا می کند. افزودن میزان سطح کلکتورها باعث افزایش فصل شنای شما می شود.

به عنوان مثال یک استخر روباز خورشیدی با ابعاد ۱۵ در ۳۰ فوت در یک ناحیه با آفتاب مناسب داریم و از این استخر می خواهیم در تمام سال استفاده کنیم. برای این سیستم از مقدار کلکتور ۴۵۰ فوت مربع کلکتور استفاده می کنیم که برابر ۱۰۰ درصد مساحت خود استخر است. یا در صورتی که در یک ناحیه گرم استخری برای ۶ تا ۸ ماه سال نیاز داشته باشیم معمولا به اندازه ۶۰ تا ۷۰ درصد مساحت استخر ، کلکتور خورشیدی طراحی می کنیم.

همچنین برای سیستم استخرهای خورشیدی نیاز به پمپ استخر دارید. اگر شما یک سیستم استخر با گرمایش رایج را با سیستم آبگرمکن خورشیدی استخر تعویض می کنید باید در نظر داشته باشید که از پمپ بزرگتری استفاده کنید و یا از یک پمپ جداگانه و کوچکتر برای گردش جریان آب در کلکتورها استفاده کنید.

آبگرمکن خورشیدی استخر

آبگرمکن خورشیدی برای استخر

جانمایی کلکتورهای سیستم گرمایش استخر خورشیدی

کلکتورها می تواند در پشت بام و هر نقطه ای نزدیک به استخر شنا قرار گیرد و در جهت و شیب مناسب برای آفتاب قرار گیرد. هر دو عامل جهت و شیب آبگرمکن خورشیدی استخر می تواند بر کیفیت کارکرد سیستم خورشیدی تاثیر بگذارد.

جهت کلکتور

کلکتور آبگرمکن خورشیدی استخر باید طوری قرار داده شود تا مقدار دریافت انرژی آن به حداکثر برسد. به طور کلی بهترین جهت برای دریافت بیشترین مقدار از انرژی روزانه برای نواحی که در نیمکره شمال قرار دارند(مانند ایران) سمت جنوب است. اگرچه تحقیقات جدید نشان می دهد که با توجه به شیب، کلکتورهای آبگرمکن خورشیدی استخر می توانند تا ۴۵ درجه به سمت شرق و یا غرب تغییر جهت دهد بدون اینکه کاهش محسوسی در عملکرد آن داشته باشد. همچنین فاکتورهای دیگری نیز تاثیر دارد. مانند جهت بام خانه (اگر سقف خانه شیروانی است و اگر قصد دارید کلکتورها را روی سقف قرار دهید) و یا ویژگی های محلی ناحیه مثل سایه ها و یا شرایط آب هوایی (مثل صبح های مه آلود و یا عصرهای ابری) و این فاکتورها می تواند بر کارکرد کلکتور تاثیر بگذارد.

شیب کلکتور

زاویه ای که باید کلکتورهای شما تعیین شود باید بر اساس عرض جغرافیایی و مدت زمان فصل شنا متفاوت است(تابستانی یا ۴ فصل). به صورت ایده آل کلکتورها برای استخرهای تابستانی شیب استخر ها برابر با زاویه عرض جغرافیایی منهای ۱۰ تا ۱۵ درجه است. برای استخرهای چهار فصل شیب استخر برابر زاویه عرض جغرافیایی است.

البته مطالعات نشان می دهد که قرار نگرفتن در شیب مناسب تاثیر خیلی زیادی در راندمان سیستم خورشیدی نمی گذارد.

نصب کلکتور های آبگرمکن خورشیدی استخر

کلکتور آبگرمکن خورشیدی

محاسبه راندمان سیستم خورشیدی

بر اساس نرخ کارکرد کلکتورهای خورشیدی استخر می توان بازده استخر خورشیدی را محاسبه کرد. نرخ کارکرد کلکتورهای خورشیدی با واحد بی تی یو (Btu) بر فوت مربع اندازه گیری می شود. همچنین از واحد مگاژول بر متر مربع هم استفاده می شود.

عدد بالاتر راندمان نشان دهنده بهره وری بالاتر انرژی خورشیدی است. اگر چه به دلیل شرایط آب و هوایی، اشتباهات تجهیزات ابزاردقیق، و دیگر شرایط محدود کننده دیگر، نرخ کارکرد می تواند متفاوت باشد اما اگر تفاوت دو کلکتور کمتر از ۲۵ بی تو یو بر متر مربع در روز باشد کارکرد آنها یکسان فرض می شود.

نرخ بالای کارکرد کلکتورهای خورشیدی نه تنها هزینه اولیه کمتری ایجاد می کند بلکه همچنین ممکن است مساحت کمتری را برای سیستم های خورشیدی اشغال کند.

گرمایش استخر با کلکتورهای خورشیدی

استخر خورشیدی به همراه پنل و کلکتور خورشیدی

مزایای استخرهای خورشیدی

شنا در آب گرم بسیار لذت بخش تر است. نه تنها در تابستان می توان از این استخر استفاده کرد بلکه در بهار و پاییز نیز می توانیم از آن استفاده کنیم. اگر می خواهید شنای صبح زود را در استخرتان روبازتان تجربه کنید از استخر خورشیدی استفاده کنید. اگر یک استخر دارید از خودتان بپرسید که اگر استخرتان کمی گرم تر بود چند روز بیشتر می توانستید شنا کنید؟ افزایش تعداد روزهایی که می توانید در استخر شنا کنید ارزش هزینه برای استخرتان را دارد. در ادامه به برخی از مزایای استخرهای خورشیدی اشاره می شود.

صرفه جویی هزینه ها در طول زمان

آبگرمکن خورشیدی استخر در مقایسه با دیگر تکنولوژی ها کم هزینه تر و ماندگارتر است. در طول مدت زمان هزینه آن کاملا توجیه پذیر است. در استخرهای خورشیدی به علت استفاده نکردن از گاز یا برق هزینه راه اندازی آن به مرور جبران می شود. به همین دلیل استخر خورشیدی اقتصادی ترین روش گرمایش استخر است.

بهبود محیط زیست

در آبگرمکن خورشیدی استخر برای رسیدن به دمای آسایش در آب از سوخت های فسیلی استفاده نمی شود. گازهای ناشی از احتراق سوخت های فسیلی باعث ایجاد اثر گلخانه ای و گرمایش جهانی می شود که در استخر خورشیدی این اتفاق نمی افتد. همچنین در استخر خورشیدی آلودگی هوا اتفاق نمی افتد. به طور کلی استخرهای خورشیدی برای کسانی که دغدغه آسیب های زیست محیطی و حفظ هوای پاک را دارند هم بهترین گزینه است.

نگهداری ساده تر

در سیستم آبگرمکن خورشیدی استخر به این دلیل که هیچ بخش متحرکی وجود ندارد تعمیرات و نگهداری آن بسیار کمتر است. در سیستم های خورشیدی خرابی دستگاه ها نسبت به سیستم گازی کمتر بوده و دردسرهای تعمیرات و نگهداری آن ها را ندارد.

 

برداشت و ترجمه از homepower , solaron , energy

تحریریه کلینیک ساختمان بیلدینگ پلاس

“برداشت از مطالب با ذکر منبع و لینک سایت بیلدینگ پلاس کاری حرفه ای و اخلاقی است”

Review: 5 - "استخر خورشیدی" by , written on اردیبهشت ۲۵, ۱۳۹۷

استخر خورشیدی ، سیستمی است که از انرژی خورشید به عنوان یک منبع […]

مقالات مرتبط

آبگرمکن خورشیدی تخت در پشت بام

معرفی آبگرمکن خورشیدی

آبگرمکن خورشیدی با بهره گیری از انرژی تابشی خورشید تولید گرما می کند. از گرمای تولید شده در آبگرمکن های ...

آبگرمکن خورشيدی تخت در پشت بام

انواع آبگرمکن خورشیدی از نظر سیستم عملکرد

در مطلب پیشین  آبگرمکن خورشیدی را معرفی نمودیم، کاربردهای این تجهیزات و دلایل استفاده از انرژی خورشیدی ...

آبگرمکن خورشیدی در پشت بام در زمستان

نکات بکارگیری آبگرمکن های خورشیدی

پیش از این به معرفی آبگرمکن خورشیدی پرداخته و انواع آبگرمکن خورشیدی را بررسی نمودیم در این نوشته به نکا ...

دیدگاه ها

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

*
*



آبگرمکن خورشیدی چیست