فاطمه شاه محمدی- رئیس امور کاربرد انرژی های تجدید پذیر
وجود پتانسیل بالای انرژی های تجدیدپذیر در ایران و تغییرات زیست محیطی ناشی از استفاده روزافزون منابع انرژی فسیلی، باعث شده با وجود آنکه کشورمان جز بزرگترین دارندگان ذخایر نفت و گاز جهان بشمار می رود، به استفاده از انرژی های تجدیدپذیر نیز توجه نماید. انرژی های تجدیدپذیر شامل منابع متنوعی از جمله انرژی خورشیدی، بادی، زمین گرمایی، آبی، زیست توده و ... می باشد که هر یک از آنها می توانند در جهت کاهش مصرف سوخت های فسیلی و کاهش آلاینده های ناشی از آن موثر باشند.
ایران با توجه به موقعيت جغرافيايي و برخورداري مناسب از تابش خورشيد و مقدار دریافت انرژی تابشی خورشید ازجمله بهترین کشورها در دنیا به‌شمار می‌آید. انرژی خورشیدی پاک، ارزان، تجدیدپذیر و بی‌پایان است و می‌تواند به بسیاری از شکل‌های دیگر انرژی ازجمله حرارت تبدیل شود. ایران کشوری با 250-240 روز آفتابی در سال است که نزدیک به چهارپنجم از مساحت آن دارای میانگین سالانه تابش خورشدی 5/5-5/4 کیلوواتساعت بر مترمربع است و مجال و قابلیت گسترده‌ای برای استفاده از انرژی خورشدی در اختیار دارد. انرژی حرارتی دریافتی میانگین روزانه روی سطح زمین در بیش‌تر مناطق ایران بیش از 600 وات بر مترمربع است. یک سیستم آب‌گرم‌کن خورشیدی با 4 مترمربع کلکتور می‌تواند سالانه نزدیک به 3500 کیلوواتساعت انرژی حرارتی ایجاد کند که این میزان انرژی برای تامین نیازهای گرمایش آب بهداشتی و مصرفی مورد نیاز یک خانواده چهار نفره کافی خواهد بود.
در سیستم‌های معمولی موتورخانه آب داغ تولید شده در بویلر دو کاربرد مستقل دارد.
- گرم کردن سیستم گرمایش ساختمان
آب داغ بویلر در یک مدار بسته وارد رادیاتورها می‌شود و آنها را گرم می‌کند و آب سرد شده بار دیگر به بویلر بازمی‌گردد تا دوباره داغ شده و به مدار برگردد.
- گرم کردن آب بهداشتی و مصرفی ساختمان
در این سیکل آب داغ بویلر وارد جدار دوم مخزن آب گرم مصرفی می‌شود و آب سرد درون مخزن را گرم می‌کند.
در فصل‌های گرم سال (تابستان و قسمتی از بهار و پاییز) سیکل گرمایش ساختمان با بستن شیرهای آن از مدار خارج شده و آب داغ بویلر تنها برای گرم کردن آب گرم مصرفی به کار می‌رود.
برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی می‌توان از سیستم آب گرم خورشیدی برای تامین بخشی از آب گرم بهداشتی و مصرفی استفاده کرد. در حقیقت آب‌گرم‌کن خورشیدی می‌تواند در فصل گرم سال کل آب گرم مصرفی و در ماه‌های دیگر سال بخشی از آن را تامین کند. آب‌گرم‌کن خورشیدی به صورت میانگین نزدیک به 60 درصد انرژی مورد نیاز برای تامین آب گرم بهداشتی و مصرفی در طول سال را تامین می‌کند.
در این سیستم آب سرد ورودی نخست در مخزن خورشیدی به کمک کلکتور خورشیدی گرم می‌شود و سپس به مخزن آب گرم مصرفی موتورخانه وارد می‌شود. بنابراین به جای این‌که آب سرد وارد مخزن شود و با آب بویلر گرم شود، آب گرم شده در مخزن خورشیدی وارد مخزن می‌شود و نیاز به گرمایش و مصرف انرژی را کاهش می‌دهد. در فصل سرد سال آب گرم خورشیدی به شکل سیستم کمکی بویلر عمل می‌کند و موجب کاهش انرژی مصرفی بویلر می‌شود و در فصل گرم سال هم می‌تواند کل آب گرم بهداشتی و مصرفی مورد نیاز را تامین کند و سیستم موتورخانه کاملا خاموش و از مدار خارج شود و یا تنها در مواردی که تابش خورشید به اندازه کافی نباشد به شکل سیستم کمکی وارد مدار شود.
در سیستم‌های جدید و پیش‌رفته‌تر حتی می‌توان از آب گرم خورشیدی برای پیش‌گرم کردن آب ورودی به بویلر هم استفاده کرد و از این راه صرفه‌جویی بسیار بیش‌تری در مصرف انرژی به دست آورد. در این روش از سیستم‌های ترکیبی و مخازن خورشیدی ترکیبی ویژه استفاده می‌شود. این مخزن‌ها به گونه‌ای طراحی و ساخته شده‌اند که هم‌زمان امکان تامین آب‌گرم بهداشتی و مصرفی خورشیدی و پیش‌گرم کردن آب موتورخانه برای تامین آب مدار گرمایش ساختمان را فراهم می‌کنند.
پایه طراحی این مخازن بر اساس اصول طراحی مخازن دوـ‌کویله است. در فضای میان کویل متصل به سیکل خورشیدی مخزن کوچک‌تری (200 لیتری) درون مخزن جا داده شده که کار آن پیش‌گرم کردن آب گرم مدار ورودی به بویلر است. بدین‌ترتیب کویل خورشیدی آب گرم بهداشتی و مصرفی را گرم می‌کند و هم‌زمان آب سردی را که باید وارد بویل شود تا جای ممکن پیش‌گرم می‌کند و از این راه کاهش چشم‌گیری در انرژی مصرفی به دست خواهد آمد.
نمونه این سیستم ترکیبی خورشیدی در شکل زیر نشان داده شده و اجزای آن به این ترتیب است:
1-کلکتـور خورشیدی 2-بویلــر (سیستم حرارت کمکی) 3-مخـزن ذخیره 4-حس‌گر حرارتی جـداری 5-سامانه کنترل 6-شیر دروازه‌ای 7-شیر موتوری دو‌راهه 8-پمپ مدار گرمایش محیط 9-شیر موتوری سه‌راهه 10-شیر برقی و ترموستات 11-سیستم توزیع آب گرم بهداشتی و مصرفی 12-سیستم گرمایش رادیاتوری 13-سیستم گرمایش از کف 14-پمپ مدار محلول ضدیخ 15-سامانه کنترل مرکزی 16-حس‌گر حرارتی
همان‌گونه که در شکل دیده می‌شود آب در مدار کلکتورها حرارت را از خورشید جذب می‌کند و وارد مخزن ذخیره می‌شود و آب سرد ورودی را به کمک یک مبدل حرارتی داخلی پیش‌گرم می‌کند. هم‌زمان آب سرد برگشتی از مدار گرمایش محیط هم وارد منبع شده و به‌وسیله کویل میانی تا اندازه‌ای گرمای موردنیاز را از حرارتی که توسط خورشید تامین شده به دست می‌آورد و سپس وارد بویلر (سیستم کمکی) شده و در خروج از آن با دمای بالا بار دیگر به مخزن ذخیره برمی‌گردد. آب گرم بهداشتی و مصرفی موردنیاز هم از بالاترین نقطه مخزن که بیش‌ترین دما را دارد تامین می‌شود. آب خروجی از مبدل بالایی مخزن هم وارد مدار گرمایش محیط می‌گردد. در این سیستم طبقه‌بندی حرارتی به‌نسبت مناسبی درون مخزن ایجاد می‌شود که به بازدهی بیش‌تر آن می‌انجامد.
