مطالعه و مدل سازی عملکرد سیستم های گرمایش هوا با استفاده از کلکتور های خورشیدی غیر شیشه ای نفوذپذیر

با توجه به مشکلات مربوط به مصرف سوخت های فسیلی مانند تجدید ناپذیر بودن، آلودگی محیط زیست و قیمت بالا، تلاش ها برای جایگزینی آن ها با انرژی های تجدیدپذیر از جمله انرژی خورشیدی بیشتر شده است. کلکتورهای خورشیدی از جمله مهم ترین وسایل جذب انرژی گرمایی خورشیدی هستند. یکی از مدرن ترین نوع کلکتور ها، کلکتور خورشیدی غیرشیشه ای (بدون پوشش) نفوذپذیر است که در آن ها تبادل حرارتی با عبور جریان هوا از روزنه های صفحه جاذب صورت می گیرد. در این تحقیق به بررسی اثر تغییرات پارامتر های هندسی مانند قطر و گام روزنه ها و پارامتر های غیر هندسی مانند جریان باد و مقدار شار تابش خورشیدی برخوردی بر عملکرد کلکتور خورشیدی غیرشیشه ای نفوذپذیر پرداخته شده است. این بررسی ابتدا توسط یک تحلیل کلی عددی از طریق معادلات تعادل انرژی و بقای جرم انجام شده است و برای مدل سازی اثر باد معادلات حاکم توسعه داده شده اند. همچنین بکارگیری این سیستم برای یک سالن نمونه بررسی و برآورد اقتصادی و بازگشت سرمایه محاسبه گردیده است. سپس تحلیل دو بعدی، با استفاده از شبیه سازی توسط نرم افزار فلوئنت صورت گرفته است. این شبیه سازی برای بررسی صحت فرضیه همدما بودن سطح کلکتور و مقایسه نتایج با تحلیل کلی انجام شده است. نتایج بدست آمده نشان داده است که افزایش قطر و گام روزنه ها منجر به کاهش ضریب تأثیر تبادل حرارتی کلکتور می شود. افزایش سرعت باد با توجه به مقدار سرعت نزدیک شدن هوا به کلکتور موجب کاهش یا افزایش بازده می شود. این روند به دلیل نتیجه تقابل اتلافات حرارتی جابجایی توسط باد و تشعشعی به محیط در روی صفحه جاذب با انتقال حرارت از صفحه جاذب به هوای ورودی به کلکتور می باشد. نتایج بدست آمده از شبیه سازی دو بعدی تطابق قابل قبولی با نتایج تحلیل کلی دارد. بر مبنای نتایج این شبیه سازی تغییرات دمای سطح کلکتور در راستای ارتفاع دو متری آن، فقط در حدود 10 درجه سلسیوس است.