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 طرز کار استخر خورشیدی پرداخته شده است.
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 50 درصد انرژی دریافتی خورشید را ذخیره و به آبگرم منتقل کنند.

سیستم گرمایشی اب استخر
قوانین حاکم بر سیستم گرمایش خورشیدی استخر
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 کلکتور خورشیدی 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.

حرارت موجود در کلکتور خورشیدی برای تامین آبگرم استخر
دومین قانون می گوید هر چه 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 آن ها 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 چرا که 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 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 2010 در کشور آمریکا 15.3 میلیون کیلووات آبگرمکن خورشیدی نصب شده است که 85 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. استخر 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 دما استفاده کنند تا دمای آب مطلوب تر شود. همچنین برای استخر هایی که در سایه قرار دارند 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.

سیستم گرمایش خورشیدی استخر
در این استخر 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 4 ساعت 5 درجه فارنهایت دمای آب را افزایش دهند. اما در استخرهای خورشیدی هر افزایش دمای آب چندین روز زمان می برد.

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 4 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 1 یا 2 درجه فارنهایت بالاتر از دمای استخر نمی رسد شیر بسته می شود و فعالیت گرمایش استخر بدون سیستم گرمایش خورشیدی انجام می شود.

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.

اجزا سازنده استخر خورشیدی
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 همزمان برق و آب گرم در استخر خورشیدی
طراحی استخر خورشیدی
زمان بازگشت سرمایه یک استخر خورشیدی با توجه به فاکتور های مختلف بین 1.5 تا 5 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

از بهترین انواع استخر خورشیدی
محاسبه منابع سیستم خورشیدی محل مورد نظر
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.

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

پوشش استخر خورشیدی برای جلوگیری از هدر رفت انرژی
تاثیر روکش استخر خورشیدی
روکش استخر تاثیر بسیار زیادی بر حفظ دمای استخر دارد. به خصوص در استخر های روباز که در تماس بیشتری با هوای سرد و همچنین در معرض باد هستند امکان اتلاف حرارتی بسیار بیشتری است. با استفاه از روکش استخر در استخر خورشیدی می توان تا حد بسیار زیادی از اتلاف حرارتی جلوگیری کرد. یکی از بزرگترین علت های اتلاف حرارتی در استخرها تبخیر سطحی آن ها می باشد و به این علت که تبخیر یک فرآیند گرماگیر است باعث گرفتن گرما و سرد شدن آب استخر می شود. بنابراین در صورتی که در استخر خورشیدی از روکش استفاده شود دمای آن می تواند بسیار بالاتر بماند.
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 50 تا 100 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.

ابعاد بزرگ کلکتور های خورشیدی برای گرم کردن استخر
نمونه محاسبه ابعاد کلکتور های خورشیدی
به عنوان مثال یک استخر روباز خورشیدی با ابعاد 15 در 30 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 450 فوت مربع کلکتور استفاده می کنیم که برابر 100 درصد مساحت خود استخر است. یا در صورتی که در یک ناحیه گرم استخری برای 6 تا 8 ماه سال نیاز داشته باشیم معمولا به اندازه 60 تا 70 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 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 های خورشیدی سیستم گرمایشی استخر
جهت کلکتورهای سیستم خورشیدی
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 45 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 خورشیدی استخر خورشیدی
شیب کلکتورهای سیستم خورشیدی
زاویه ای که باید کلکتور شما تعیین شود باید بر اساس عرض جغرافیایی و مدت زمان فصل شنا متفاوت است ( تابستانی یا 4 فصل ). به صورت ایده آل کلکتورها برای استخرهای تابستانی شیب استخر برابر با زاویه عرض جغرافیایی منهای 10 تا 15 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.

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 25 بی تو یو بر متر مربع در روز باشد کارکرد آن ها 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.
مزایا استخر 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 استخر 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.

استخر خورشیدی به همراه پنل و کلکتور خورشیدی
صرفه جویی هزینه استخر خورشیدی 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. گرمکن خورشیدی استخر در نهایت هزینه راه اندازی و هزینه قبض های برق و گاز شما را جبران خواهد کرد.

استخر خورشیدی با کلکتور خورشیدی لوله خلا
جلوگیری از استفاده بیش از حد سوخت فسیلی
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. به همین جهت استفاده از سیستم گرمایش خورشیدی استخر و تمام سیستم های انرژی پاک علاوه بر دیگر مزایای خود پدیده ای انسانی و فرهنگی است که می تواند قدمی برای جلوگیری از آسیب رسانی بشر به محیط زیست باشد.

نگهداری آسان استخر خورشیدی
نگهداری ساده تر استخر خورشیدی
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.
در ویدیوی زیر می توانید نحوه عملکرد استخر خورشیدی را مشاهده بفرمایید:
برداشت و ترجمه از solaron , energy , poolheating
تحریریه کلینیک ساختمان بیلدینگ پلاس
“برداشت از مطالب با ذکر منبع و لینک سایت بیلدینگ پلاس کاری حرفه ای و اخلاقی است”
نظرات کاربران