رفتن به بالا

پایگاه خبری تحلیلی صنعت و تاسیسات


  • دوشنبه ۲۹ آبان ۱۳۹۶
  • الإثنين ۱ ربيع أول ۱۴۳۹
  • 2017 Monday 20 November

محاسبه راندمان در کلکتور خورشیدی با استاندارد ASHRAE93

ASHRAE استاندارد‌های مختلفی برای سیستم های مختلف مهندسی دارد و استانداردی که مربوط به سیستم‌های خورشیدی است ASHRAE93 نام دارد که شرایط تست کلکتور‌های خورشیدی و محدودیت‌های تست آن را بیان می‌کند.

ASHRAE که معمولاً “اَش رِی” تلفظ می­شود، مخفف عبارت “انجمن مهندسین گرمایش، سرمایش و تهویه مطبوع آمریکا است و استانداردی برای زمینه‌های مختلف مهندسی است تشکیلات اولیه‌ی این انجمن در سال ۱۸۹۴ در شهر نیویورک طی جلسه و دیدار مهندسین تاسیسات با نام ASHAE پایه­ گذاری شد و از آن تاریخ، سالانه این دیدار تجدید گردید.

ASHRAE  استاندارد‌های مختلفی برای سیستم های مختلف مهندسی دارد و استانداردی که مربوط به سیستم‌های خورشیدی  است ASHRAE93  نام دارد که شرایط تست کلکتور‌های خورشیدی و محدودیت‌های تست آن را بیان می‌کند.

این استاندارد برای محاسبه راندمان گردآورنده‌های خورشیدی (کلکتور‌های خورشیدی) مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

راندمان کلکتور خورشیدی

بازده یکی از پارامترهای مهمی است که برای تمام سیستم های مرتبط با انرژی و تبدیل انرژی مد نظر قرار می‌گیرد. چرا که میزان بهره بردن مناسب از انرژی در دسترس را به ما نشان می‌دهد. در کلکتورهای خورشیدی نیز بازده حرارتی از ویژگی های ضروری آن محسوب می‌شود.

راندمان کلکتور خورشیدی به صورت نسبت توان حرارتی خروجی کلکتور به توان حرارتی ورودی ( تابش برخوردی به سطح کلکتور ) بیان می‌شود.

معادله راندمان کلکتور 1

بازده کلکتور به صورت رابطه ای از T*i بیان می شود ( بر اساس شرایط استاندارد En-12975 به صورت رابطه خطی یا توانی ):

نکته قابل توجه در کلکتورهای خورشیدی، سطح (A) کلکتور است. در کلکتورهای خورشیدی سه سطح مختلف در نظر گرفته می‌شود که عبارتند از:

۱٫سطح جاذب

۲٫سطح دهانه

۳٫سطح ناخالص

این سطوح با رنگ های مختلف و با اندازه های تقریبی بر روی شکل نمایش داده شده اند.

 Untitled75000123453041184.png

شکل – سطوح مختلف کلکتور خورشیدی

محاسبه راندمان کلکتور خورشیدی می‌تواند بر مبنای سطح A ناخالص یا سطح جذب کننده یا سطح دهانه کلکتور باشد.

 

نمودار راندمان کلکتور خورشیدی

برای بدست آوردن راندمان کلکتور خورشیدی با استفاده از استاندارد ASHRAE93 بایستی یک مسیر بسته برای سیال در نظر بگیریم که سیال در گذر از کلکتور دمای آن افزایش یابد، سپس دمای افزایش یافته سیال به یک مصرف کننده بیرونی مثل مبدل حرارتی و یا رادیاتور تحویل داده شود و دمای آن کاهش یابد.

در ادامه سیال مجددا به کلکتور وارد می‌شود. این مسیر بسته می‌تواند به شکل زیر باشد. که در آن تجهیزات دیگری همچون سنجشگر‌های دما و دبی سیال نیز قرار داده‌ شده‌اند.

 

 

بازده حرارتی گردآورنده خورشیدی که از نسبت انرژی جذب شده توسط کلکتور به انرژی تابیده شده به آن محاسب می‌شود، به صورت معادله کلی زیر ارایه می‌شود.

معادله فوق را می‌توان به صورت نمودار زیر درآورد که به آن نمودار راندمان گردآورنده خورشیدی (کلکتور خورشیدی) در استاندارد ASHRAE93 می‌گویند. این استاندارد محدودیت هایی برای تست گیری قایل می‌شود به عنوان مثال در هنگام بدست آوردن راندمان نباید محیط پیرامون کلکتور در معرض وزش باد با سرعت بیشتر از ۴ متر بر ثانیه باشد.

 

نمودار فوق بیانگر راندمان کلکتور خورشیدی است، محور قائم این نمودار بیانگر راندمان و محور افقی آن نمودی از اختلاف دمای بین سیال ورودی به کلکتور و دمای محیط است، به عبارت دیگر با افزایش عدد محور افقی آن ، اختلاف دمای بین سیال کاری کلکتور و محیط اطراف بیشتر می‌شود.

به طور مثال وقتی که دمای سیال ورودی به کلکتور خیلی بیشتر از دمای محیط باشد، محور افقی عدد بیشتری را به خود اختصاص می‌دهد.

محاسبه راندمان بدین صورت است که در دماهای مختلف ورود به کلکتور، دمای سیال خروجی از آن یادداشت می‌شود و با قرار دادن دمای خروجی در معادله مربوط به راندمان عددی برای راندمان بدست می‌آید که این عدد به راندمان لحظه ای معروف بوده و عددی بر روی نمودار به خود اختصاص می‌دهد. در نهایت با اتصال راندمان‌های لحظه ای به هم نمودار شیب داری همچون نمودار فوق بدست می‌آید.

شیب این نمودار بیانگر میزان تلفات کلکتور است بدین معنی که هرچقدر شیب این نمودار تند تر باشد، کلکتور تلفات بیشتری دارد به همین دلیل با افزایش اختلاف دمای بین سیال کاری و محیط پیرامون راندمان لحظه‌ای آن کاهش می‌یابد.

نقطه‌ای که نمودار راندمان محور قائم را قطع می‌کند نیز هائز اهمیت است و راندمان در لحظه‌ای که کلکتور تلفات حرارتی ندارد را نشان می‌دهد. به این نقطه راندمان ماکزیمم گفته می‌شود و نشانگر میزان انرژی جذب شده به کلکتور در زمانی است که کلکتور هیچ تلفات انرژی ندارد، یعنی زمانی که دمای سیال داخل کلکتور با دمای محیط یکسان است و در نتیجه تبادل حرارتی بین کلکتور و محیط اطراف وجود ندارد.

 

 

راندمان کلکتورهای مختلف

شکل زیر راندمان انواع مختلف کلکتور را نشان می‌دهد و شما با استفاده از اطلاعات ذکر شده می‌توانید در مورد راندمان این نوع کلکتورها قضاوت کنید.

راندمان کلکتور ها

اخبار مرتبط

نظرات

مصاحبه های اختصاصی ویکی پی جی