ساخت و مدل‌سازی حرارتی کلکتورهای هوایی مشبک خورشیدی با صفحات جاذب فلزی (استیل) و غیرفلزی

Abstract

کلکتورهای هوایی مشبک بدون پوشش خورشیدی تکنولوژی‌های نسبتاً نوینی هستند که می‌توان از آن‌ها به‌منظور گرمایش ساختمان‌ها و فضاهای بزرگ، خشک‌کردن محصولات کشاورزی و صنعتی استفاده نمود. در این کلکتورها هوا به‌وسیله صفحات جاذب مشبک (سوراخ‌دار) معمولاً فلزی گرم می‌شود. هزینه خرید و آماده‌سازی صفحات جاذب سهم قابل‌توجهی از هزینه‌های این نوع از کلکتورها را به خود اختصاص می‌دهد. در تحقیق حاضر به‌صورت آزمایشگاهی و تئوری به بررسی و ارزیابی کارایی صفحات جاذب غیرفلزی موجود در بازار ایران به‌عنوان جایگزین صفحات جاذب استیل (فلزی) پرداخته‌شده است. بدین منظور سه کلکتور با صفحات جاذب استیل (فلزی)، پلی‌کربنات و پلاستیک‌فشرده طراحی، ساخته و در سه دبی هوا مورد آزمایش قرارگرفته‌اند. علاوه به راین یک مدل آنالیز حرارتی بر پایه قانون اول ترمودینامیک از رفتار این کلکتورها با در نظر گرفتن تمامی روش‌های انتقال حرارت (شامل رسانایی، جابجایی و تابش) توسعه داده‌شده و نتایج آن با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. نتایج نشان دادند که در هر سه دبی موردبررسی همخوانی بسیار خوبی بین نتایج تجربی و نتایج مدل آنالیز حرارتی وجود دارد به‌طوری‌که خطای نسبی متوسط در تخمین دمای خروجی از کلکتور برای اکثر شرایط کاری کمتر از 5 درصد بود. علاوه بر این، نتایج نشان داد اختلاف زیادی بین کارایی سه کلکتور خصوصاً برای دبی‌های کم وجود ندارد. بااین‌وجود برای شرایط بررسی‌شده کلکتور استیل بهترین کارایی و کلکتور پلی‌کربنات پایین‌ترین کارایی را داشت. کارایی و بازده کلکتور پلاستیک‌فشرده بسیار نزدیک کلکتور استیل بود و با توجه به مزایای کلکتورهای غیرفلزی استفاده از آن به‌جای کلکتورهای فلزی پیشنهاد می‌شود.