सौर थर्मल कलेक्टर

एक सौर तापीय संग्राहक सूरज की रोशनी को अवशोषित करके गर्मी एकत्र करता है। शब्द “सौर कलेक्टर” आमतौर पर सौर गर्म पानी पैनलों को संदर्भित करता है, लेकिन सौर पैराबॉलिक ट्रॉज और सौर टावर जैसे प्रतिष्ठानों का उल्लेख कर सकता है; या सौर वायु तापक जैसे बुनियादी प्रतिष्ठान। केंद्रित सौर ऊर्जा संयंत्र आमतौर पर एक विद्युत जनरेटर से जुड़े टरबाइन को चलाने के लिए तरल पदार्थ को गर्म करके बिजली उत्पन्न करने के लिए अधिक जटिल संग्राहक का उपयोग करते हैं। सरल संग्राहक आमतौर पर अंतरिक्ष हीटिंग के लिए आवासीय और वाणिज्यिक भवनों में उपयोग किया जाता है। छत के निर्माण के लिए डिजाइन किए गए पहले सौर थर्मल कलेक्टर को विलियम एच गोएटल द्वारा पेटेंट किया गया था और “छत के निर्माण के लिए सौर ताप संग्राहक और रेडिएटर” कहा जाता था।

सौर तापीय संग्राहक तरल हीटिंग
सौर संग्राहक या तो गैर केंद्रित या ध्यान केंद्रित कर रहे हैं। गैर-सांद्रता प्रकार में, संग्राहक क्षेत्र (यानी, जो क्षेत्र सौर विकिरण को रोकता है) अवशोषक क्षेत्र (यानी, विकिरण को अवशोषित करने वाला क्षेत्र) जैसा ही होता है। इन प्रकारों में पूरे सौर पैनल प्रकाश को अवशोषित करते हैं। ध्यान केंद्रित करने वाले कलेक्टरों के अवशोषक की तुलना में एक बड़ा इंटरसेप्टर होता है।

फ्लैट प्लेट और निकासी-ट्यूब सौर संग्राहक अंतरिक्ष हीटिंग, घरेलू गर्म पानी या अवशोषण चिलर के साथ ठंडा करने के लिए गर्मी एकत्र करने के लिए उपयोग किया जाता है।

फ्लैट प्लेट कलेक्टरों
फ्लैट प्लेट कलेक्टर सबसे आम सौर तापीय तकनीक हैं। उनमें एक (1) संलग्नक होता है जिसमें (2) एक गहरा रंगीन अवशोषक प्लेट होता है जिसमें द्रव परिसंचरण मार्ग होते हैं, और (3) एक पारदर्शी कवर संलग्नक में सौर ऊर्जा के संचरण की अनुमति देता है। संलग्नक के किनारे और पीछे आमतौर पर बाहरी हवा में गर्मी की कमी को कम करने के लिए इन्सुलेट किया जाता है। सौर कलेक्टर से गर्मी को हटाने के लिए अवशोषक के द्रव मार्गों के माध्यम से एक तरल पदार्थ फैलता है। उष्णकटिबंधीय और उप उष्णकटिबंधीय जलवायु में परिसंचरण द्रव आमतौर पर पानी होता है। जलवायु में जहां ठंड लगती है, एक मोटर वाहन एंटीफ्ऱीज़ समाधान के समान गर्मी-हस्तांतरण तरल पदार्थ पानी के बजाय या पानी के मिश्रण में उपयोग किया जा सकता है। यदि गर्मी हस्तांतरण तरल पदार्थ का उपयोग किया जाता है, तो एक हीट एक्सचेंजर आमतौर पर सौर कलेक्टर तरल पदार्थ से गर्मी को गर्म पानी भंडारण टैंक में स्थानांतरित करने के लिए नियोजित किया जाता है। सबसे आम अवशोषक डिजाइन में थर्मलली प्रवाहकीय तांबा या एल्यूमीनियम पंख से जुड़ा तांबा ट्यूबिंग होता है। सौर ऊर्जा के अवशोषण को बढ़ाने के लिए अवशोषक असेंबली के सूर्य के सामने वाले पक्ष में एक अंधेरा कोटिंग लागू होती है। एक आम अवशोषक कोटिंग फ्लैट काला तामचीनी पेंट है।

उच्च प्रदर्शन सौर कलेक्टर डिज़ाइन में, पारदर्शी कवर टेम्पर्ड ग्लास कम लौह ऑक्साइड सामग्री के साथ होता है (पक्ष से ग्लास ग्लास के फलक को देखते समय हरा रंग दिखाई देता है)। ग्लास में प्रतिबिंब को कम करके अधिक सौर ऊर्जा को फँसाने के लिए एक विरोधी प्रतिबिंबित कोटिंग एक चिपकने वाला पैटर्न भी हो सकता है। अवशोषक कोटिंग आमतौर पर एक चुनिंदा कोटिंग है। चुनिंदा कोटिंग्स में अवशोषक से अवरक्त ऊर्जा की उत्सर्जन को कम करके दक्षता में सुधार के लिए विशेष ऑप्टिकल गुण होते हैं।

कुछ निर्माताओं ने सस्ती फ्लैट प्लेट सौर कलेक्टरों की शुरुआत की है जो पॉली कार्बोनेट पारदर्शी कवर और पॉलीप्रोपाइलीन अवशोषक असेंबली को रोजगार देते हैं।

अधिकांश वायु ताप गर्मी निर्माताओं और कुछ जल ताप विनिर्माताओं में पूरी तरह से बाढ़ वाले अवशोषक होते हैं जिसमें धातु की दो चादरें होती हैं जो द्रव के बीच गुजरती हैं। चूंकि गर्मी विनिमय क्षेत्र अधिक है, इसलिए पारंपरिक अवशोषकों की तुलना में वे मामूली रूप से अधिक कुशल हो सकते हैं।

औसत उपलब्ध सौर ऊर्जा वाले स्थानों में, फ्लैट प्लेट कलेक्टरों का आकार एक दिन के गर्म पानी के उपयोग के प्रति गैलन प्रति वर्ग फुट तक एक वर्ग फुट होता है। अवशोषक पाइपिंग विन्यास में शामिल हैं:

वीर – नीचे पाइप risers और शीर्ष संग्रह पाइप के साथ पारंपरिक डिजाइन, कम दबाव थर्मोसिफ़ोन और पंप सिस्टम में इस्तेमाल किया;
सर्पटाइन – एक निरंतर एस जो तापमान को अधिकतम करता है लेकिन परिवर्तनीय प्रवाह प्रणालियों में कुल ऊर्जा उपज नहीं, कॉम्पैक्ट सौर घरेलू गर्म पानी में केवल सिस्टम (कोई अंतरिक्ष हीटिंग भूमिका) में उपयोग नहीं किया जाता है;
एक परिसंचरण क्षेत्र का उत्पादन करने के लिए मुद्रित धातु की दो चादरों से युक्त अवशोषक बाढ़;
सीमा परत अवशोषक संग्राहक जिसमें पारदर्शी और अपारदर्शी शीट की कई परतें होती हैं जो सीमा परत में अवशोषण को सक्षम करती हैं। चूंकि ऊर्जा सीमा परत में अवशोषित हो जाती है, गर्मी रूपांतरण उन कलेक्टरों के मुकाबले अधिक कुशल हो सकता है जहां एक परिसंचारी तरल में गर्मी जमा होने से पहले अवशोषित गर्मी एक सामग्री के माध्यम से आयोजित की जाती है।

पॉलिमर फ्लैट प्लेट कलेक्टर धातु कलेक्टरों के लिए एक विकल्प हैं और अब यूरोप में उत्पादित किए जा रहे हैं। ये पूरी तरह से बहुलक हो सकते हैं, या उनमें सिलिकॉन रबड़ से बने फ्रीज-सहिष्णु जल चैनलों के सामने धातु प्लेट्स शामिल हो सकते हैं। पॉलिमर लचीले होते हैं और इसलिए फ्रीज-सहिष्णु होते हैं और एंटीफ्ऱीज़ के बजाए सादे पानी को नियोजित कर सकते हैं, ताकि वे कम दक्षता वाले ताप विनिमायकों की आवश्यकता के बजाय सीधे मौजूदा पानी के टैंक में गिर जाए। एक हीट एक्सचेंजर के साथ वितरण करके, परिसंचरण प्रणाली को स्विच करने के लिए तापमान बहुत अधिक नहीं होना चाहिए, इसलिए ऐसे प्रत्यक्ष परिसंचरण पैनल, चाहे बहुलक या अन्यथा, अधिक हल्के स्तर पर, अधिक कुशल हो सकते हैं। कुछ शुरुआती चुनिंदा लेपित पॉलिमर कलेक्टरों को इन्सुलेट करते समय अति ताप होने से पीड़ित होता है, क्योंकि ठहराव तापमान बहुलक के पिघलने बिंदु से अधिक हो सकता है। उदाहरण के लिए, पॉलीप्रोपाइलीन का पिघलने बिंदु 160 डिग्री सेल्सियस (320 डिग्री फारेनहाइट) है, जबकि नियंत्रण रणनीतियों का उपयोग नहीं किया जाता है, जबकि इन्सुलेट थर्मल कलेक्टरों का स्थगन तापमान 180 डिग्री सेल्सियस (356 डिग्री फारेनहाइट) से अधिक हो सकता है। इस कारण से पॉलीप्रोपाइलीन का उपयोग अक्सर चमकीले चुनिंदा लेपित सौर कलेक्टरों में नहीं किया जाता है। उच्च समशीतोष्ण सिलिकॉन जैसे बढ़ते बहुलक (जो 250 डिग्री सेल्सियस (482 डिग्री फारेनहाइट) से अधिक पिघलते हैं) का उपयोग किया जा रहा है। कुछ गैर पॉलीप्रोपीलीन पॉलिमर आधारित ग्लेज़ेड सौर संग्राहक स्थिरता तापमान को 150 डिग्री सेल्सियस (302 डिग्री फ़ारेनहाइट) या उससे कम तक कम करने के लिए चुनिंदा रूप से लेपित के बजाय मैट ब्लैक लेपित होते हैं।

निकाले गए ट्यूब कलेक्टरों
अधिकांश वैक्यूम ट्यूब कलेक्टरों का उपयोग मध्य यूरोप में उनके माध्यम से सीधे तरल गुजरने के बजाय गर्मी पाइप का उपयोग उनके कोर के लिए किया जाता है। चीन में प्रत्यक्ष प्रवाह अधिक लोकप्रिय है। निकाली गई गर्मी पाइप ट्यूब (ईएचपीटी) कई निकाली गई ग्लास ट्यूबों से बना होती है जिनमें प्रत्येक गर्मी पाइप से जुड़ी एक अवशोषक प्लेट होती है। गर्मी को एक गर्म गर्मी या हाइड्रोनिक स्पेस हीटिंग सिस्टम के ट्रांसफर तरल पदार्थ (पानी या एंटीफ्ऱीज़ मिश्रण-आम तौर पर प्रोपिलीन ग्लाइकोल) में स्थानांतरित किया जाता है जिसे “कई गुना” कहा जाता है। कई गुना इन्सुलेशन में लपेटा जाता है और एक सुरक्षात्मक शीट धातु या प्लास्टिक के मामले से ढका होता है। निकाले गए ट्यूब कलेक्टरों के अंदर वैक्यूम 25 से अधिक वर्षों तक साबित हुआ है, डिजाइन के लिए प्रतिबिंबित कोटिंग ट्यूब के अंदर वैक्यूम में encapsulated है, जो वैक्यूम खो जाने तक गिरावट नहीं होगी। ट्यूब के बाहर से घिरा हुआ वैक्यूम संवहन और गर्मी की कमी को कम करता है, इसलिए विशेष रूप से ठंडी स्थितियों में फ्लैट प्लेट कलेक्टरों की तुलना में अधिक दक्षता प्राप्त करना। यह लाभ गर्म जलवायु में काफी हद तक खो गया है, उन मामलों को छोड़कर जहां बहुत गर्म पानी वांछनीय है, उदाहरण के लिए, वाणिज्यिक प्रक्रियाओं के लिए। उच्च तापमान जो हो सकता है अति ताप करने से रोकने के लिए विशेष डिजाइन की आवश्यकता हो सकती है।

कुछ निकाले गए ट्यूब (कांच-धातु) कांच की एक परत के साथ बने होते हैं जो ऊपरी छोर पर गर्मी पाइप को फ्यूज करते हैं और वैक्यूम में गर्मी पाइप को अवशोषित करते हैं। अन्य (ग्लास ग्लास) सामान्य वायुमंडलीय दबाव में अवशोषक और गर्मी पाइप के साथ परतों (एक वैक्यूम बोतल या फ्लास्क की तरह) के बीच वैक्यूम के साथ एक या दोनों सिरों पर एक साथ मिश्रित ग्लास की एक डबल परत के साथ बने होते हैं। ग्लास ग्लास ट्यूबों में अत्यधिक विश्वसनीय वैक्यूम मुहर है, लेकिन कांच की दो परतें अवशोषक तक पहुंचने वाली रोशनी को कम करती हैं। नमी ट्यूब के गैर-निकाले गए क्षेत्र में प्रवेश कर सकती है और अवशोषण जंग का कारण बन सकती है। ग्लास-धातु ट्यूबों में अवशोषक तक पहुंचने के लिए और अधिक प्रकाश की अनुमति होती है, और अवशोषक और गर्मी पाइप को संक्षारण से बचाने के लिए भले ही वे अलग-अलग पदार्थों से बने होते हैं (गैल्वेनिक जंग देखें)।

ट्यूबों के बीच अंतराल कलेक्टर के माध्यम से बर्फ गिरने की अनुमति दे सकता है, कुछ बर्फदार स्थितियों में उत्पादन की हानि को कम करता है, हालांकि ट्यूबों से विकिरणित गर्मी की कमी भी जमा बर्फ की प्रभावी बहाव को रोक सकती है।

फ्लैट प्लेट और निकासी ट्यूब कलेक्टरों की तुलना
इन दो प्रौद्योगिकियों के समर्थकों के बीच एक दीर्घकालिक तर्क मौजूद है। इनमें से कुछ निकाले गए ट्यूब कलेक्टरों की भौतिक संरचना से संबंधित हो सकते हैं जिनमें एक निरंतर अवशोषण क्षेत्र होता है। छत पर निकाले गए ट्यूबों की एक सरणी में संग्राहक ट्यूबों के बीच खुली जगह होती है, और प्रत्येक संग्राहक के दो सांद्रिक ग्लास ट्यूबों के बीच वैक्यूम होता है। कलेक्टर ट्यूबों में छत पर एक इकाई क्षेत्र का केवल एक अंश शामिल होता है। अगर छत के क्षेत्र के आधार पर निकाले गए ट्यूबों की तुलना फ्लैट-प्लेट कलेक्टरों से की जाती है, तो अवशोषक के क्षेत्रों की तुलना में एक अलग निष्कर्ष तक पहुंचा जा सकता है। इसके अलावा, आईएसओ 9806 मानक सौर थर्मल कलेक्टरों की क्षमता को मापने के तरीके में वर्णन करने में संदिग्ध है, क्योंकि इन्हें या तो सकल क्षेत्र या अवशोषक क्षेत्र के संदर्भ में मापा जा सकता है। दुर्भाग्यवश, थर्मल कलेक्टरों के लिए बिजली उत्पादन नहीं दिया जाता है क्योंकि यह पीवी पैनलों के लिए है। इससे खरीदार और इंजीनियरों को सूचित निर्णय लेने में मुश्किल होती है।

फ्लैट प्लेट कलेक्टर आमतौर पर तापमान के बढ़ते कार्य के रूप में, निकाले गए ट्यूबों की तुलना में पर्यावरण के लिए अधिक गर्मी खो देते हैं। वे उच्च तापमान अनुप्रयोगों जैसे प्रोसेस स्टीम उत्पादन के लिए अनुचित हैं। निकाले गए ट्यूब कलेक्टरों के पास फ्लैट प्लेटों की तुलना में सकल क्षेत्र अनुपात (आमतौर पर सकल क्षेत्र का 60-80%) के लिए कम अवशोषक प्लेट क्षेत्र होता है। अवशोषक प्लेट क्षेत्र के आधार पर, अधिकांश निकासी ट्यूब सिस्टम बराबर फ्लैट प्लेट सिस्टम की तुलना में प्रति वर्ग मीटर अधिक कुशल होते हैं। यह उन्हें उपयुक्त बनाता है जहां छत की जगह सीमित है, उदाहरण के लिए जहां इमारत के निवासियों की संख्या उपयुक्त और उपलब्ध छत की जगह के वर्ग मीटर की संख्या से अधिक है। आम तौर पर, प्रति स्थापित वर्ग मीटर, निकाले गए ट्यूबों में परिवेश का तापमान कम होता है (उदाहरण के लिए सर्दियों के दौरान) या जब आकाश उगता है तो ट्यूबों को थोड़ी अधिक ऊर्जा प्रदान होती है। हालांकि, यहां तक ​​कि बिना धूप और सौर गर्मी के क्षेत्रों में, कुछ कम लागत वाले फ्लैट प्लेट कलेक्टर निकाले गए ट्यूब कलेक्टरों की तुलना में अधिक लागत प्रभावी हो सकते हैं। यद्यपि कई यूरोपीय कंपनियां निकाली गई ट्यूब कलेक्टरों का निर्माण करती हैं, लेकिन निकाले गए ट्यूब बाजार में पूर्व में निर्माताओं का प्रभुत्व है। कई चीनी कंपनियों के पास 15-30 साल के ट्रैक रिकॉर्ड हैं। कोई स्पष्ट सबूत नहीं है कि दो डिज़ाइन लंबी अवधि की विश्वसनीयता में भिन्न हैं। हालांकि, निकाली गई ट्यूब तकनीक छोटी है और (विशेष रूप से सीलबंद गर्मी पाइप वाले नए रूपों के लिए) को प्रतिस्पर्धी जीवनकाल का प्रदर्शन करने की आवश्यकता है। निकासी गई ट्यूबों की मॉड्यूलरिटी एक्स्टेंसिबिलिटी और रखरखाव के मामले में फायदेमंद हो सकती है, उदाहरण के लिए यदि एक ट्यूब में वैक्यूम कम हो जाता है।

अनुप्रयोगों
इस तकनीक का मुख्य उपयोग आवासीय भवनों में है जहां गर्म पानी की मांग ऊर्जा बिलों पर बड़ा प्रभाव डालती है। इसका आम तौर पर एक बड़े परिवार के साथ एक परिस्थिति का मतलब है, या ऐसी परिस्थिति जिसमें गर्म पानी की मांग लगातार कपड़े धोने की वजह से अत्यधिक होती है। वाणिज्यिक अनुप्रयोगों में लॉन्ड्रोमैट, कार वॉश, सैन्य कपड़े धोने की सुविधा और खाने की प्रतिष्ठान शामिल हैं। यदि इमारत ऑफ-ग्रिड स्थित है या यदि उपयोगिता शक्ति लगातार आबादी के अधीन है तो प्रौद्योगिकी को अंतरिक्ष हीटिंग के लिए भी इस्तेमाल किया जा सकता है। सौर जल तापक प्रणालियों को पानी के हीटिंग सिस्टम के साथ सुविधाओं के लिए लागत प्रभावी होने की संभावना है, जो काम करने के लिए महंगी हैं, या लॉन्ड्री या रसोई जैसे ऑपरेशन के साथ, जिनकी बड़ी मात्रा में गर्म पानी की आवश्यकता होती है। अनगिनत तरल कलेक्टरों का उपयोग आमतौर पर स्विमिंग पूल के लिए पानी को गर्म करने के लिए किया जाता है लेकिन बड़े पैमाने पर पानी के पूर्व-हीटिंग पर भी लगाया जा सकता है। जब लोड कलेक्टर क्षेत्र के सापेक्ष बड़े होते हैं तो पानी के हीटिंग का थोक कम तापमान पर किया जा सकता है, स्विमिंग पूल तापमान से कम जहां अनगिनत संग्राहक बाजार में सही विकल्प के रूप में अच्छी तरह से स्थापित होते हैं। चूंकि इन कलेक्टरों को उच्च तापमान का सामना करने की आवश्यकता नहीं है, इसलिए वे प्लास्टिक या रबड़ जैसी कम महंगी सामग्री का उपयोग कर सकते हैं। कई अनगिनत संग्राहक पॉलीप्रोपाइलीन से बने होते हैं और साफ़ रात को 44 डिग्री से कम होने पर हवा का तापमान कम होने पर फ्रीज क्षति से बचने के लिए पूरी तरह से निकाला जाना चाहिए।

कटोरा
एक सौर कटोरा एक प्रकार का सौर थर्मल कलेक्टर होता है जो एक पैराबॉलिक पकवान के समान होता है, लेकिन एक निश्चित रिसीवर के साथ ट्रैकिंग पैराबॉलिक दर्पण का उपयोग करने के बजाय, इसमें ट्रैकिंग रिसीवर के साथ एक निश्चित गोलाकार दर्पण होता है। यह दक्षता को कम करता है, लेकिन इसे बनाने और संचालित करने के लिए सस्ता बनाता है। डिजाइनर इसे एक निश्चित दर्पण वितरित फोकस सौर ऊर्जा प्रणाली कहते हैं। इसके विकास का मुख्य कारण पैराबॉलिक डिश सिस्टम के साथ सूर्य को ट्रैक करने के लिए एक बड़े दर्पण को स्थानांतरित करने की लागत को खत्म करना था।

एक निश्चित पैराबॉलिक दर्पण सूरज की एक अलग आकार की छवि बनाता है क्योंकि यह आकाश भर में चलता है। केवल जब दर्पण सीधे सूर्य पर इंगित किया जाता है तो प्रकाश एक बिंदु पर केंद्रित होता है। यही कारण है कि पैराबॉलिक डिश सिस्टम सूर्य को ट्रैक करते हैं। एक निश्चित गोलाकार दर्पण सूर्य की स्थिति से स्वतंत्र स्थान पर प्रकाश को केंद्रित करता है। हालांकि, प्रकाश को एक बिंदु पर निर्देशित नहीं किया जाता है, लेकिन दर्पण की सतह से एक आधा त्रिज्या (एक रेखा के साथ जो गोलाकार केंद्र और सूर्य के माध्यम से चलता है) से एक रेखा पर वितरित किया जाता है।

जैसे ही सूर्य आकाश में चलता है, किसी भी निश्चित संग्राहक के एपर्चर में परिवर्तन होता है। यह कैप्चर किए गए सूरज की रोशनी की मात्रा में परिवर्तन का कारण बनता है, जिसे बिजली उत्पादन के साइनस प्रभाव कहा जाता है। सौर कटोरे के डिजाइन के समर्थकों का दावा है कि ट्रैकिंग पैराबॉलिक दर्पण की तुलना में समग्र बिजली उत्पादन में कमी कम सिस्टम लागत से ऑफसेट होती है।

एक गोलाकार परावर्तक की फोकल लाइन पर केंद्रित सूरज की रोशनी एक ट्रैकिंग रिसीवर का उपयोग करके एकत्र की जाती है। यह रिसीवर फोकल लाइन के चारों ओर पिच किया जाता है और आमतौर पर असंतुलित होता है। रिसीवर में बिजली के प्रकाश के सीधे रूपांतरण के लिए थर्मल ट्रांसफर या फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के लिए तरल पदार्थ युक्त पाइप शामिल हो सकते हैं।

सौर कटोरा डिजाइन 5 मेगावाट बिजली संयंत्र विकसित करने के लिए एडविन ओहैयर की अध्यक्षता में टेक्सास तकनीकी विश्वविद्यालय के इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग विभाग की एक परियोजना के परिणामस्वरूप हुआ। एक पायलट सुविधा के रूप में क्रॉसबीटन, टेक्सास शहर के लिए एक सौर कटोरा बनाया गया था। कटोरे में 65 फीट (20 मीटर) का व्यास था, जो लागत / उपज संबंध को अनुकूलित करने के लिए 15 डिग्री कोण पर झुका हुआ था (33 डिग्री अधिकतम उपज होगा)। गोलार्ध का रिम 60 डिग्री सेल्सियस तक “छंटनी” किया गया था, जो अधिकतम 3,318 वर्ग फुट (308.3 मीटर 2) का अधिकतम एपर्चर बना रहा था। इस पायलट कटोरे ने 10 किलोवाट की चोटी पर बिजली का उत्पादन किया।

टाटा एनर्जी रिसर्च इंस्टीट्यूट द्वारा 1 9 7 9 -1 9 82 में 3.5 मीटर के कटोरे के पहले परीक्षण से 15 मीटर व्यास ऑरोविल सौर कटोरा विकसित किया गया था। उस परीक्षण ने खाना पकाने के लिए भाप के उत्पादन में सौर कटोरे के उपयोग को दिखाया। सौर कटोरा और रसोई बनाने के लिए पूर्ण पैमाने पर परियोजना 1 99 6 से चल रही थी, और 2001 तक पूरी तरह से परिचालित थी।

सौर तापीय संग्राहक हवा गर्म
एक साधारण सौर वायु कलेक्टर में अवशोषक सामग्री होती है, कभी-कभी सूर्य से विकिरण को पकड़ने के लिए एक चुनिंदा सतह होती है और इस तापीय ऊर्जा को गर्मी हस्तांतरण के माध्यम से हवा में स्थानांतरित करती है। इस गर्म हवा को तब इमारत के स्थान या प्रक्रिया क्षेत्र में लगाया जाता है जहां गर्म हवा का उपयोग अंतरिक्ष हीटिंग या प्रक्रिया हीटिंग आवश्यकताओं के लिए किया जाता है। पारंपरिक रूप से मजबूर वायु भट्ठी के समान तरीके से कार्य करने से, सौर थर्मल-वायु प्रणाली ऊर्जा एकत्रित सतह पर हवा फैलाने, सूर्य की थर्मल ऊर्जा को अवशोषित करने और इसके संपर्क में आने वाली हवा को डक्ट करने से गर्मी प्रदान करती है। सरल और प्रभावी संग्राहक विभिन्न एयर कंडीशनिंग और प्रक्रिया अनुप्रयोगों के लिए बनाया जा सकता है।

थर्मल ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए एक स्थायी साधन बनाने के लिए जीवाश्म ईंधन जैसे परंपरागत ताप स्रोतों के उपयोग से कार्बन पदचिह्न को कम करने के लिए विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोग सौर वायु ताप प्रौद्योगिकियों का उपयोग कर सकते हैं। स्पेस हीटिंग, ग्रीन हाउस सीजन एक्सटेंशन, प्री-हीटिंग वेंटिलेशन मेकअप एयर, या प्रोसेस गर्मी जैसे अनुप्रयोग सौर वायु ताप उपकरणों द्वारा संबोधित किए जा सकते हैं। ‘सौर सह-पीढ़ी’ के क्षेत्र में, सौर थर्मल प्रौद्योगिकियों को पीवी कलेक्टरों से गर्मी दूर करके प्रणाली की दक्षता में वृद्धि करने के लिए फोटोवोल्टिक्स (पीवी) के साथ जोड़ा जाता है, पीवी पैनलों को ठंडा करके अपने विद्युत प्रदर्शन में सुधार करने के साथ-साथ हवा को गर्म करने के दौरान अंतरिक्ष हीटिंग के लिए।

अंतरिक्ष हीटिंग और हवादार
आवासीय और वाणिज्यिक अनुप्रयोगों के लिए अंतरिक्ष हीटिंग सौर वायु हीटिंग पैनलों के उपयोग के माध्यम से किया जा सकता है। यह कॉन्फ़िगरेशन भवन लिफाफे से या बाहरी पर्यावरण से हवा खींचकर और कलेक्टर के माध्यम से गुजरने के द्वारा संचालित होती है जहां हवा अवशोषक से चालन के माध्यम से वार्म करती है और फिर जीवित या काम करने की जगह को या तो निष्क्रिय साधनों या किसी की सहायता से आपूर्ति की जाती है। पंखा। इस प्रकार की प्रणाली का एक अग्रणी आंकड़ा जॉर्ज लोफ था, जिसने 1 9 45 में कोलोराडो के बोल्डर में एक घर के लिए सौर तापित वायु प्रणाली का निर्माण किया था। बाद में उन्होंने गर्मी भंडारण के लिए एक बजरी बिस्तर शामिल किया।

कोड आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए अधिकांश वाणिज्यिक, औद्योगिक और संस्थागत भवनों में वेंटिलेशन, ताजा हवा या मेकअप हवा की आवश्यकता होती है। एक उचित ढंग से डिज़ाइन किए गए अनगिनत वायु कलेक्टर या वायु हीटर के माध्यम से हवा खींचकर, सौर तापित ताजा हवा दिन के संचालन के दौरान हीटिंग लोड को कम कर सकती है। कई अनुप्रयोगों को अब स्थापित किया जा रहा है जहां ट्रांस्ड कलेक्टर एचआरवी के डीफ्रॉस्ट समय को कम करने के लिए एक गर्मी वसूली वेंटिलेटर में प्रवेश करने वाली ताजा हवा को पहले से गरम करता है। आपके वेंटिलेशन और तापमान जितना अधिक होगा उतना ही आपका भुगतान समय बेहतर होगा।

प्रक्रिया हीटिंग
सौर वायु ताप का प्रयोग प्रक्रिया अनुप्रयोगों में भी किया जाता है जैसे कपड़े धोने, फसलों (यानी चाय, मक्का, कॉफी) और अन्य सुखाने के अनुप्रयोग। हवा को एक सौर कलेक्टर के माध्यम से गर्म किया जाता है और फिर सूखे जाने के लिए एक माध्यम से गुजरता है जिससे सामग्री की नमी सामग्री को कम करने के लिए एक प्रभावी माध्यम प्रदान किया जा सकता है।

सौर हवा हीटिंग कलेक्टर प्रकार
संग्राहक आमतौर पर अपने वायु-डक्टिंग विधियों द्वारा तीन प्रकारों में से एक के रूप में वर्गीकृत होते हैं:

माध्यम से संग्रहकर्ताओं के माध्यम से
सामने के पास
वापस पास
संयोजन सामने और पीछे पास कलेक्टरों

संग्राहक भी अपनी बाहरी सतह से वर्गीकृत किया जा सकता है:

चमकता हुआ
unglazed

वायु कलेक्टर के माध्यम से
किसी भी सौर प्रौद्योगिकी की उच्चतम दक्षता प्रदान करने के माध्यम से, अवशोषक के एक तरफ डाली गई हवा एक छिद्रित सामग्री के माध्यम से गुजरती है और सामग्री के प्रवाहकीय गुणों और चलती हवा के संवहनी गुणों से गर्म होती है। थ्रू-पास अवशोषकों में सबसे अधिक सतह क्षेत्र होता है जो अपेक्षाकृत उच्च प्रवाहकीय गर्मी हस्तांतरण दर को सक्षम बनाता है, लेकिन महत्वपूर्ण दबाव ड्रॉप को अधिक प्रशंसक शक्ति की आवश्यकता हो सकती है, और कई वर्षों के सौर विकिरण एक्सपोजर के बाद कुछ अवशोषक सामग्री में गिरावट के कारण हवा की गुणवत्ता और प्रदर्शन के साथ समस्याएं पैदा हो सकती हैं ।

पीछे, सामने, और संयोजन मार्ग हवा कलेक्टर
बैक-पास, फ्रंट-पास, और संयोजन प्रकार कॉन्फ़िगरेशन में हवा को पीछे की तरफ, सामने, या अवशोषक के दोनों किनारों पर आपूर्ति करने के लिए हेडर्स की आपूर्ति में गर्म होने के लिए निर्देशित किया जाता है। हालांकि अवशोषक के दोनों किनारों पर हवा को पार करने से प्रवाहकीय गर्मी हस्तांतरण के लिए एक अधिक सतह क्षेत्र प्रदान किया जाएगा, धूल (फूलिंग) के साथ समस्याएं अवशोषक के सामने की तरफ हवा से गुजरने से उत्पन्न हो सकती हैं जो प्राप्त सूर्य की रोशनी की मात्रा को सीमित करके अवशोषक दक्षता को कम कर देती है । ठंडे मौसम में, ग्लेज़िंग के बगल में जाने वाली हवा अतिरिक्त गर्मी की कमी का कारण बनती है, जिसके परिणामस्वरूप संग्राहक के कम समग्र प्रदर्शन होते हैं।

चमकदार सिस्टम
चमकदार प्रणालियों में आम तौर पर परिवेश की हवा में गर्मी की कमी को कम करने के लिए पारदर्शी शीर्ष शीट और इन्सुलेटेड साइड और बैक पैनल होते हैं। आधुनिक पैनलों में अवशोषक प्लेटों में 93% से अधिक की अवशोषण हो सकती है। ग्लेज़ेड सौर संग्राहक (फिर से चलने वाले प्रकार जिन्हें आमतौर पर अंतरिक्ष हीटिंग के लिए उपयोग किया जाता है)। हवा आमतौर पर गर्मी को सीधे स्क्रब करते समय अवशोषक प्लेट के सामने या पीछे से गुजरती है। तब गर्म हवा को अंतरिक्ष हीटिंग और सुखाने जैसे अनुप्रयोगों के लिए सीधे वितरित किया जा सकता है या बाद में उपयोग के लिए संग्रहीत किया जा सकता है। ग्लेज़ेड सौर वायु ताप पैनलों के लिए भुगतान ईंधन की जगह के आधार पर 9-15 साल से भी कम हो सकता है।

अनगिनत सिस्टम
अनगिनत सिस्टम, या प्रसंस्कृत वायु प्रणालियों का उपयोग वाणिज्यिक, औद्योगिक, कृषि और प्रक्रिया अनुप्रयोगों में मेकअप या वेंटिलेशन हवा को गर्म करने के लिए किया गया है। उनमें एक अवशोषक प्लेट होती है जो हवा पार या गुजरती है क्योंकि यह अवशोषक से गर्मी को साफ़ करती है। गैर पारदर्शी ग्लेज़िंग सामग्री कम महंगी होती है, और अपेक्षित भुगतान अवधि घट जाती है। ट्रांस्ड कलेक्टरों को “अनजान” माना जाता है क्योंकि उनके कलेक्टर सतह तत्वों के संपर्क में आती हैं, अक्सर पारदर्शी नहीं होती हैं और हर्मेटिक रूप से मुहरबंद नहीं होती हैं।

अनगिनत प्रेरित सौर कलेक्टरों

पृष्ठभूमि
शब्द “अनगिनत वायु कलेक्टर” एक सौर वायु ताप प्रणाली को संदर्भित करता है जिसमें किसी भी ग्लास या ग्लेज़िंग के बिना धातु अवशोषक होता है। बाजार पर अनगिनत कलेक्टर का सबसे आम प्रकार ट्रांस्ड सौर कलेक्टर है। इन सरकारी एजेंसियों द्वारा प्रौद्योगिकी की व्यापक निगरानी की जा रही है, और प्राकृतिक संसाधन कनाडा ने प्रेरित सौर कलेक्टरों से ऊर्जा बचत के मॉडल के लिए व्यवहार्यता उपकरण आरईटीस्क्रीन ™ विकसित किया है। उस समय से, दुनिया भर के देशों में विभिन्न वाणिज्यिक, औद्योगिक, संस्थागत, कृषि, और प्रक्रिया अनुप्रयोगों में कई हज़ार ट्रांस्ड सौर कलेक्टर सिस्टम स्थापित किए गए हैं। इस तकनीक का मूल रूप से औद्योगिक अनुप्रयोगों जैसे विनिर्माण और असेंबली संयंत्रों में उपयोग किया जाता था जहां उच्च वेंटिलेशन आवश्यकताओं, स्तरीकृत छत गर्मी, और अक्सर इमारत में नकारात्मक दबाव था। इमारतों पर नवीकरणीय ऊर्जा प्रणालियों को स्थापित करने के लिए बढ़ती हुई ड्राइव के साथ, सौर ऊर्जा कलेक्टरों का उपयोग अब पूरे ऊर्जा भंडार में किया जाता है क्योंकि उच्च ऊर्जा उत्पादन (750 चोटी थर्मल वाट / वर्ग मीटर तक), उच्च सौर रूपांतरण (9 0% तक) और सौर फोटोवोल्टिक और सौर जल तापक के मुकाबले तुलना में कम पूंजी लागत।

सौर वायु ताप एक नवीकरणीय ऊर्जा ताप तकनीक है जो भवनों या गर्मी अनुप्रयोगों की प्रक्रिया के लिए गर्मी या हालत हवा के लिए उपयोग की जाती है। यह आमतौर पर सभी सौर प्रौद्योगिकियों का सबसे अधिक लागत प्रभावी होता है, खासतौर से बड़े पैमाने पर अनुप्रयोगों में, और यह गर्मियों के मौसम में ऊर्जा निर्माण के सबसे बड़े उपयोग को संबोधित करता है, जो अंतरिक्ष हीटिंग और औद्योगिक प्रक्रिया हीटिंग है। वे या तो चकाचौंध या अनगिनत हैं।

प्रचालन का माध्यम
अनगिनत वायु संग्रहकर्ता पुनर्निर्मित इमारत हवा की जगह हवा परिवेश (बाहरी) हवा गर्मी। प्रक्षेपित सौर संग्राहक आमतौर पर सर्दी हीटिंग महीनों में निचले सूरज कोण को पकड़ने के लिए दीवार के साथ-साथ बर्फ से सूर्य प्रतिबिंब को पकड़ने के लिए घुड़सवार होते हैं और अपने इष्टतम प्रदर्शन को प्राप्त करते हैं और प्रति वर्ग फुट 4 और 8 सीएफएम के बीच प्रवाह दर पर परिचालन करते समय निवेश पर वापसी करते हैं (72 से 144 एम 3 / एचएमएम) कलेक्टर क्षेत्र के।

एक ट्रांस्ड सौर कलेक्टर की बाहरी सतह में हजारों छोटे सूक्ष्म छिद्र होते हैं जो गर्मी की सीमा परत को कैप्चर करने की अनुमति देते हैं और बाहरी पैनलों के पीछे एक हवा गुहा में समान रूप से खींचे जाते हैं। यह गर्म वेंटिलेशन वायु इमारत के वेंटिलेशन सिस्टम में नकारात्मक दबाव के तहत खींचा जाता है जहां इसे पारंपरिक माध्यमों के माध्यम से या सौर डक्टिंग सिस्टम का उपयोग करके वितरित किया जाता है।

गर्म हवा जो एक एचवीएसी प्रणाली में एक ट्रांस्ड कलेक्टर से जुड़ी हो सकती है जिसमें कलेक्टर के शीर्ष पर स्थित एयर आउटलेट होते हैं, खासकर यदि संग्राहक पश्चिम का सामना कर रहा है। इस समस्या का मुकाबला करने के लिए, मैट्रिक्स एनर्जी ने एक कम वायु आउटलेट स्थिति और छिद्रित गुहा के साथ एक प्रक्षेपित कलेक्टर को पेटेंट किया है जिससे बढ़ते प्रदर्शन के लिए छिद्रित अवशोषक के पीछे हवा में अशांति बढ़ जाती है।

इस कटअवे व्यू से पता चलता है कि मैट्रिक्सएयर सौर कलेक्टर घटकों और वायु प्रवाह को प्रेरित करता है। निचले वायु इनलेट गर्मी के संचालन के दौरान एचवीएसी प्रणाली में गरम हवा के सेवन को कम करता है।

प्राकृतिक संसाधन कनाडा और एनआरईएल की व्यापक निगरानी से पता चला है कि पारंपरिक ताप भार के 10-50% के बीच ट्रांस्ड सौर कलेक्टर सिस्टम कम हो जाते हैं और आरईटीस्क्रीन सिस्टम प्रदर्शन का एक सटीक भविष्यवाणी है। ट्रांस्ड सौर कलेक्टर एक रेनस्क्रीन के रूप में कार्य करते हैं और वे कलेक्टर एयर गुहा में एकत्र किए गए भवन लिफाफे से बचने वाली गर्मी की कमी को भी पकड़ते हैं और वेंटिलेशन सिस्टम में वापस खींचे जाते हैं। सौर वायु हीटिंग सिस्टम के साथ कोई रखरखाव की आवश्यकता नहीं है और अपेक्षित जीवनकाल 30 साल से अधिक है।

ट्रांस्ड सौर कलेक्टरों के बदलाव
अनगिनत ट्रांस्ड कलेक्टर भी उन अनुप्रयोगों के लिए छत पर चढ़ सकते हैं जिनमें उपयुक्त दक्षिण की दीवार वाली दीवार नहीं है या अन्य वास्तुशिल्प विचारों के लिए नहीं है। मैट्रिक्स एनर्जी इंक ने एक छत पर चढ़ाए गए उत्पाद को पेटेंट किया है जिसे “डेल्टा” कहा जाता है जिसे एक मॉड्यूलर, छत पर चढ़ाया गया सौर वायु ताप प्रणाली है जहां दक्षिण, पूर्व या पश्चिम के मुखौटे के मुखौटे बस उपलब्ध नहीं हैं।

प्रत्येक दस फुट (3.05 मीटर) मॉड्यूल प्रीफेटेड ताजा हवा के 250 सीएफएम (425 एम 3 / एच) को आम तौर पर 1100 किलोवाट (4 जीजे) की सालाना ऊर्जा बचत प्रदान करेगा। यह अनूठा दो चरण, मॉड्यूलर छत घुमावदार कलेक्टर घुड़सवार घुड़सवार लगभग 9 0% दक्षता संचालित करता है जो प्रत्येक मॉड्यूल को दो वर्ग मीटर कलेक्टर प्रति प्रीहेटेड हवा के 118 एल / एस से अधिक प्रदान करता है। सात कलेक्टरों तक श्रृंखला में एक पंक्ति में जोड़ा जा सकता है, जिसमें एक केंद्रीय नलिका के साथ समानांतर में जुड़ी पंक्तियों की संख्या की कोई सीमा नहीं होती है, आमतौर पर उपलब्ध छत क्षेत्र के प्रति वर्ग फुट के 4 सीएचएम पहले से गरम हवा का उत्पादन होता है। +

ट्रांसफर कलेक्टरों को हवा के तापमान को बढ़ाने के लिए दो बार हवा को गर्म करने के लिए कॉन्फ़िगर किया जा सकता है जिससे यह अंतरिक्ष हीटिंग अनुप्रयोगों के साथ-साथ वेंटिलेशन एयर हीटिंग के लिए उपयुक्त हो जाता है। एक 2-स्तरीय प्रणाली में, पहला चरण ठेठ अनगिनत ट्रांस्ड कलेक्टर है और दूसरे चरण में घुमावदार कलेक्टर को ढंकने वाला ग्लेज़िंग है। ग्लेज़िंग सौर ताप के दूसरे चरण के लिए ट्रांस्ड कलेक्टरों के दूसरे सेट के माध्यम से निर्देशित करने के लिए पहले चरण से गर्म हवा की सभी अनुमति देता है।

बिजली उत्पन्न करने वाले सौर-तापीय संग्राहक
इस खंड में वर्णित पैराबॉलिक ट्रफ, व्यंजन और टावर लगभग सौर ऊर्जा उत्पादन स्टेशनों या अनुसंधान उद्देश्यों के लिए उपयोग किए जाते हैं। कुछ व्यावसायिक सौर एयर कंडीशनिंग सिस्टम के लिए पैराबॉलिक ट्रॉफ का उपयोग किया गया है। हालांकि सरल, ये सौर सांद्रता सैद्धांतिक अधिकतम एकाग्रता से बहुत दूर हैं। उदाहरण के लिए, पैराबॉलिक ट्रॉ एकाग्रता उसी स्वीकृति कोण के लिए सैद्धांतिक अधिकतम 1/3 है, यानी, सिस्टम के लिए समान सहनशीलता के लिए। सैद्धांतिक अधिकतम दृष्टिकोण को नमीकरण ऑप्टिक्स के आधार पर अधिक विस्तृत सांद्रता का उपयोग करके हासिल किया जा सकता है। सौर थर्मल कलेक्टरों का उपयोग संयुक्त गर्मी और शक्ति प्राप्त करने के लिए फोटोवोल्टिक कलेक्टरों के संयोजन के साथ भी किया जा सकता है।

परवलयिक गर्त
इस तरह के कलेक्टर आमतौर पर सौर ऊर्जा संयंत्रों में प्रयोग किया जाता है। एक गंदे आकार के पैराबॉलिक परावर्तक का उपयोग इन्सुलेटेड ट्यूब (दीवर ट्यूब) या गर्मी पाइप पर केंद्रित होता है, जो फोकल प्वाइंट पर रखा जाता है, जिसमें कूलेंट होता है जो कलेक्टरों से गर्मी को पावर स्टेशन में बॉयलर में स्थानांतरित करता है।

पैराबॉलिक पकवान
एक पैराबॉलिक डिश कलेक्टर के साथ, एक या अधिक पैराबॉलिक व्यंजन एक ही फोकल पॉइंट पर सौर ऊर्जा पर ध्यान केंद्रित करते हैं, जिस तरह से एक प्रतिबिंबित दूरबीन स्टारलाइट पर केंद्रित होता है, या एक डिश एंटीना रेडियो तरंगों को केंद्रित करता है। इस ज्यामिति का उपयोग सौर भट्टियों और सौर ऊर्जा संयंत्रों में किया जा सकता है।

पैराबोला के आकार का मतलब है कि आने वाली प्रकाश किरणें जो पकवान के धुरी के समानांतर होती हैं, फोकस की तरफ दिखाई देगी, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि वे पकवान पर आते हैं। सूरज से प्रकाश पृथ्वी की सतह पर लगभग पूरी तरह से समानांतर होता है, और पकवान सूर्य पर इशारा करते हुए अक्ष के साथ गठबंधन होता है, जिससे लगभग सभी आने वाले विकिरण पकवान के केंद्र बिंदु की ओर प्रतिबिंबित होते हैं। ऐसे कलेक्टरों में अधिकतर नुकसान पैराबॉलिक आकार और अपूर्ण प्रतिबिंब में अपूर्णताओं के कारण होते हैं।

वायुमंडलीय बिखरने के कारण नुकसान आमतौर पर न्यूनतम होता है। हालांकि, एक आलसी या धुंधला दिन, वातावरण के माध्यम से सभी दिशाओं में प्रकाश फैलता है, जो एक पैराबॉलिक पकवान की दक्षता को काफी कम करता है।

डिश स्टर्लिंग पावर प्लांट डिज़ाइन में, एक डाइनेमो के साथ एक स्टर्लिंग इंजन, पकवान के फोकस पर रखा जाता है। यह उस पर केंद्रित ऊर्जा को अवशोषित करता है और इसे बिजली में परिवर्तित करता है।

पावर टावर
एक पावर टावर हेलीओस्टैट नामक दर्पणों को ट्रैक करके घिरा हुआ एक बड़ा टावर है। ये दर्पण स्वयं को संरेखित करते हैं और टॉवर के शीर्ष पर रिसीवर पर सूरज की रोशनी पर ध्यान केंद्रित करते हैं, एकत्रित गर्मी को नीचे एक पावर स्टेशन में स्थानांतरित किया जाता है। यह डिजाइन बहुत उच्च तापमान तक पहुंचता है। उच्च तापमान बिजली उत्पादन के लिए उपयुक्त है जैसे पारंपरिक स्टीम टरबाइन या प्रत्यक्ष उच्च तापमान रासायनिक प्रतिक्रिया जैसे तरल नमक। सूरज की रोशनी को ध्यान में रखते हुए, मौजूदा सिस्टम सरल सौर कोशिकाओं की तुलना में बेहतर दक्षता प्राप्त कर सकते हैं। महंगा सौर कोशिकाओं का उपयोग करने के बजाय अपेक्षाकृत सस्ती दर्पणों का उपयोग करके एक बड़ा क्षेत्र शामिल किया जा सकता है। केंद्रित रोशनी के रूप में इस तरह के उपयोग के लिए ऑप्टिकल फाइबर केबल के माध्यम से केंद्रित प्रकाश को एक उपयुक्त स्थान पर रीडायरेक्ट किया जा सकता है। बादलों और रात भर की स्थितियों के दौरान बिजली उत्पादन के लिए हीट स्टोरेज पूरा किया जा सकता है, अक्सर गरम तरल पदार्थ के भूमिगत टैंक भंडारण द्वारा। पिघला हुआ नमक अच्छे प्रभाव के लिए इस्तेमाल किया गया है। तरल धातुओं जैसे अन्य काम करने वाले तरल पदार्थों को भी उनके बेहतर थर्मल गुणों के कारण प्रस्तावित किया गया है।

हालांकि, कंट्रोलर सिस्टम को कलेक्टर पर सूरज की रोशनी को बनाए रखने के लिए सूर्य ट्रैकिंग की आवश्यकता होती है। वे प्रसारित प्रकाश स्थितियों में महत्वपूर्ण शक्ति प्रदान करने में असमर्थ हैं। सौर कोशिकाएं बादलों के बादल होने पर भी कुछ आउटपुट प्रदान करने में सक्षम हैं, लेकिन सांद्रता प्रणाली से बिजली उत्पादन बादलों की स्थिति में भारी गिरावट के रूप में फैलता है क्योंकि प्रसारित प्रकाश केंद्रित नहीं किया जा सकता है।