ارتقای کارایی آبگرمکن ترموسیفونی خورشیدی- برقی با استفاده از کلید زمانکار روزانه

نویسنده

دانشگاه یزد

چکیده

انرژی تابش خورشید یکی از منابع پاک و تجدیدپذیر است که استفاده از آن نیاز حال و آینده بشر می‌باشد. کشور ایران با متوسط سالانه 300 روز آفتابی از این پتانسیل بالقوه برخوردار است و آبگرمکن‌های ترموسیفونی خورشیدی ساده‌ترین مبدل‌های خورشیدی- گرمایی به شمار می‌روند. به‌رغم مزایای ویژه، آن‌ها نمی‌توانند در ایام سرد سال، آب‌گرم مصرفی مورد نیاز خانوار را تأمین کنند و لذا نیازمند سیستم پشتیبانی چون گرمکن الکتریکی مقاومتی (المنت برقی) هستند. کاهش انرژی مصرفی به‌وسیلۀ المنت (سیستم پشتیبان) نه‌تنها باعث کاهش بار شبکۀ توزیع برق شده بلکه باعث افزایش کارایی آبگرمکن خورشیدی و ترویج آن‌ها در کاربردهای بخش ساختمان می‌شود. زمان‌بندی روزانه مناسب وصل بودن مدار المنت برقی به کمک کلید تایمر (مد کاری زمانکار) موجب کاهش سهم پشتیبان در مقایسه با وضعیت اتصال پیوسته مدار مذکور (مد کاری دائمی) می‌شود. نتایج میدانی مؤید این است که استفاده از کلید زمانکار در دورۀ سرما قابل ملاحظه بوده و باعث شده مصرف برق سالانۀ آبگرمکن 700 کیلووات ساعت کاهش و کارایی آن از 44% به 67% ارتقا یابد.

کلیدواژه‌ها


[1] هادی‌پور، محمد و عامری، مهران، «ارزیابی عملکرد شبکه عصبی مصنوعی در پیش‌بینی تابش خورشیدی روزانۀ کشور ایران»، نشریه مهندسی و مدیریت انرژی، دورۀ 4، شمارۀ 3، صفحه 38ـ47، 1393. [2] Gautam, A., Chamoli, S., Kumar, A., Singh, S., "A Review on Technical Improvements, Economic Feasibility and World Scenario of Solar Water Heating System", Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 68, 541-562, 2017. [3] صادق‌زاده، محمدعلی، «آسیب‌شناسی عدم توسعۀ آبگرمکن‌های خورشیدی در ایران»، نشریۀ انرژی ایران، دورۀ 19، شمارۀ 4، صفحه 49ـ66، 1395. [4] Sadeghzadeh, M. A., "Thermosiphon Heat Pump for Pipe Freeze Preventing of Domestic Passive Solar Water Heaters", Journal of Renewable and Sustainable Energy, Vol. 4, N0. 5, 053102, 2012. [5] Biaou, A. L., Bernier, M. A., "Achieving Total Domestic Hot Water Production with Renewable Energy", Building and Environment, Vol. 43, No. 4, 651-660, 2008. [6] Shariah, A. M., Löf, G. O. G., "Effect of Auxiliary Heater on Annual Performance of Thermosyphon Solar Water Heater Simulated Under Variable Operating Conditions", Solar Energy, Vol. 60, No. 2, 119-126, 1997. [7] Shariah, A., M., Ecvit, A., "Effect of Hot Water Load Temperature on the Performance of a Thermosyphon Solar Water Heater with Auxiliary Electric Heater", Energy Conversion and Management, Vol. 36, No.5, 289-296, 1995. [8] Shariah, A. M., Löf, G. O. G., "The Optimization of Tank-Volume-to-Collector-Area Ratio for a Thermosyphon Solar Water Heater", Renewable Energy, Vol. 7, No. 3, 289-300, 1996. [9] Dehghan, A. A., "Status and Potentials of Renewable Energies in Yazd Province-Iran", Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 15, No.3, 1491-1496, 2011. [10] Taherian, H., Rezania, A., Sadeghi, S., Ganji, D. D., "Experimental Validation of Dynamic Simulation of a Flat Plate Collector in a Closed Thermosyphon Solar Water Heater", Energy Conversion and Management, Vol. 52, No.1, 301-307, 2011. [11] Ayompe, L. M., Duffy, A., Mc Keever, M., Colon, M., McCormack, S. J., "Comparative Field Performance Study of Flat Plate Tube and Heat Pipe Evacuated Tube Collectors (ETCs) for Domestic Water Heating Systems in a Temperature Climate", Energy, Vol. 36, No. 5, 3370-3378, 2011. [12] Ayompe, L. M., Duffy, A., "Thermal Performance Analysis fo a Solar Water Heating System With Heat Pipe Evacuated Tube Collector Using Data From a Field Trial", Solar Energy, Vol. 90, 17-28, 2013. [13] Ogueke, N. V., Anyanwu, E. E., Ekechukwu, O. V., "A Review of Solar Heating Systems", Journal Journal of Renewable and Sustainable Energy, Vol. 1, No. 4, 043106, 2009. [14] Cruickshank, C. A., Harrison S. J., "Heat Loss Characteristics for a Typical Solar Domestic Hot Water Storage", Energy and Buildings, Vol. 42, No. 10, 1703-1710, 2010. [15] Michaelides, I., Eleftheriou, P., Siamas, G. A., Roditis, G., Kyriacou, P., "Experimental Investigation of the Night Heat Losses of Hot Water Storage Tanks in Thermosyphon Solar Water Heaters", Journal of Renewable and Sustainable Energy, Vol. 3, No. 3, 033103, 2011. [16] صادق‌زاده، محمدعلی، «آسیب‌شناسی عدم توسعۀ آبگرمکن‌های خورشیدی و راهکارهای رفع آن‌ها»، طرح پژوهشی شماره 1/356/83، شرکت برق منطقه‌ای یزد- دانشگاه یزد، 1394. [17] Hang, Y., Qu, M., Zhao, F., "Economic and Environmental Life Cycle Analysis of Solar Hot Water Systems in the United States", Energy and Buildings, Vol. 45, 181-188, 2012. [18] Evarts, J. C., Swan, L. G., "Domestic Hot Water Consumption Estimates for Solar Thermal System Sizing", Energy and Buildings, Vol. 58, 58-65, 2013. [19] Singh, R., Lazarus, M., Solitis, M., "Recent Developments in Integrated Collector Storage (ICS) Solar Water Heaters: A Review", Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 54, 270-298, 2016. [20] Ayompe, L. M., Duffy, A. ., McCormack, S. J., Conlon, M., "Validated TRNSYS Model for Forced Circulation Solar Water Heating Systems with Flat Plate and Pipe Evacuated Tube Collectors", Applied Thermal Engineering, Vol. 31, No. 8-9, 1536-1542, 2011.