انرژی خورشیدی یک منبع لایزال انرژی تابشی است که برای استفاده از آن می بایست تابش خورشیدی در طیف نوری ساطع شده به زمین را به کمک تجهیزات مناسب جذب کرده و سپس انرژی جمع آوری شده را به فرم انرژی مورد نیاز تبدیل کرد.

   یکی از فرم های انرژی خورشیدی که می توان از آن بهره برد انرژی حرارتی خورشیدی است. بدین معنی که انرژی حرارتی نور خورشید را جذب کرده و توسط تجهیزات کمکی به انرژی حرارتی مورد نیاز تبدیل کرد.

   آبگرمکن خورشیدی از پرکاربردترین تجهیزاتی است که در راستای استفاده از انرژی حرارتی خورشیدی استفاده می شود. آبگرمکن های خورشیدی دارای سیستم عملکردی ساده ای هستند و به همین دلیل روز به روز رشد فزاینده ای داشته اند. بنابراین یکی از موثرترین راهکارهای بکارگیری انرژی خورشیدی استفاده از آبگرم کن های خورشیدی است.

   اغلب آبگرم کن های خورشیدی خانگی از دو بخش اصلی کلکتور و مخزن ذخیره تشکیل شده اند. کلکتورهای صفحه تخت معمول ترین نوع کلکتور مورد استفاده در سیستم های خورشیدی هستند.

   سیستم های خورشیدی می توانند به دو صورت فعال (پمپی) و غیرفعال (ترموسیفونی) باشند که انتخاب نوع سیستم ترموسیفونی یا پمپی بستگی به محل مورد استفاده و نوع تقاضا دارد.

کاربرد آبگرمکن خورشیدی خانگی

برای آبگرمکن های خورشیدی مصارف عملی مختلفی وجود دارد که برخی از مثال های عملی مصارف آب گرم خورشیدی عبارتند از:

• تامین آب گرم مصرفی ساختمان های مسکونی (ویلایی، مجتمع مسکونی، اداری و ...)

• تامین آب گرم برای تولید هوای گرم

• تامین آب گرم مصرفی برای کاربردهای صنعتی و کارگاهی (خطوط شستشوی رنگ، صنعت دامپروری و تولید لبنیات، کارواش، کشتارگاه صنعتی، نساجی و ... )
• تهیه آب گرم استخر و سونا

نمونه ای از استخر خورشیدی در شکل بالا نشان داده شده است.

شکل - سیکل گرمایشی آب استخر

   اما بطور کلی می توان گفت که آبگرم کن های خورشیدی با توجه به نوع مصرف به دو دسته تقسیم می شود:

•      آبگرمکن خورشیدی برای تامین آب مصرفی (Domestic Water Heater): برای تامین آب مصرفی به تنهایی به کمک انرژی خورشیدی: ( حداکثر 70% نیاز آب گرم مصرفی )
•      آبگرمکن خورشیدی ترکیبی (Combined Water heater): برای تامین آب مصرفی (70%) و گرمایش محیطی (40%-30%)

روش های کمکی تامین آب گرم مورد نیاز (Auxiliary heating)

   طراحی آبگرمکن خورشیدی خانگی بر مبنای تامین 70% از حداکثر نیاز آب گرم مصرفی مورد نیاز و حداکثر 30% آب گرم برای گرمایش محیطی ساختمان صورت می پذیرد. از این رو برای تامین مابقی نیاز ساختمان و یا تامین کل نیاز در زمان های نبود انرژی خورشیدی، از سیستم های کمکی استفاده می گردد. سیستم های کمکی و خورشیدی معمولا به دو صورت به یکدیگر متصل می شوند:

1. استفاده از انرژی گرمایی کمکی برای تامین آب گرم در مواقع کمبود تابش (گرمایش فسیلی گاز یا سوخت مایع یا گرمایش برقی. به عنوان مثال اضافه کردن گرمکن برقی به داخل تانک آبگرمکن خورشیدی ). در این حالت عملکرد سیستم خورشیدی به عنوان عامل پیشگرم با سری کردن یا موازی کردن سیستم خورشیدی به سیستم حرارتی موجود

شکل - کاربرد آبگرمکن خورشیدی به صورت پیشگرم برای تامین آب گرم مصرفی

       2. استفاده از تانک های ترکیبی (Combi Tank)

شکل - تانک ترکیبی گازی – خورشیدی برای تامین آب گرم مصرفی

 شکل - سیستم گرمایش ترکیبی برای تامین بخشی از نیازهای گرمایشی ساختمان به کمک انرژی خورشیدی

باید خاطر نشان کرد که در مناطق با تابش زیاد می توان از آبگرمکن بدون سیستم کمکی هم استفاده کرد.

 کاربرد صفحات جاذب آبگرم کن های خورشیدی در نمای ساختمان

شکل – سقف شیروانی

شکل - کلکتور خورشیدی و سلول PV در سقف شیروانی

شکل – تامین آب گرم مجتمع های مسکونی