بهينه‌ سازي همزمان پارامترهاي طراحي آبگرمكن خورشيدي با درنظر گرفتن الگوي مصرف

Simultaneously Optimization of Solar Water Heater Design Parameters Considering Consumption Patterns

يكي از موضوعاتي كه در طراحي سيستم‌هاي گرمايش آب خورشيدي كمتر مورد توجه قرار گرفته است، توجه به چگونگي توزيع آب گرم براي مصارف گوناگون در طول روز مي‌باشد. اصولاً در نصب كلكتورها، دريافت حداكثري تشعشع روي يك مترمربع از سطح كلكتور بدون در نظر گرفتن مصرف آب گرم و پارامترهاي ديگر مورد توجه قرار مي‌گيرد درحالي كه مي‌توان جهت-گيري كلكتورها را طوري تعيين نمود كه بيشترين جذب انرژي از يك سطح با بازده حرارتي بالاتر با توجه به ساعات مصرف و تغييرات دماي مخزن وجود داشته باشد. در اصول محاسبات خورشيدي به وضوح تاثير طول، عرض و ارتفاع جغرافيايي بر زاويه كلكتور ارايه شده است، اما تأثير الگو و چگونگي توزيع مصرف بويژه بر جهتگيري كلكتور كمتر مورد بررسي قرار گرفته است. هدف از اين مطالعه، بهينه‌سازي همزمان پارامترهاي طراحي شامل زواياي كلكتورها، سطح آنها و حجم مخزن ذخيره با در نظر گرفتن الگوي مصرف آب گرم است. مقايسه نتايج بدست آمده با حالت متداول كه هدف، فقط دريافت حداكثري تشعشع است نشان دهنده افزايشي 7% ي صرفه‌جويي انرژي ساليانه و 5/1% ي صرفه‌جويي اقتصادي مي‌باشد.

Hot water distribution for different purposes is one of the most important factors which have not been studied in solar water heater design. The main goal in the solar water heater installation is to receive the maximum solar radiation on a unit surface of the solar collector without considering the hot water distribution. In order to achieve the maximum solar absorption with higher efficiency, the optimum collector orientation can be determined by modification of basic solar calculations using consumption time interval and storage tank temperature. The effect of latitude, longitude and altitude on the optimum collector orientation is well investigated in classical solar calculations but the optimal collector performance is also dependent on several other factors concerning the hot water distribution. The main objective of the paper is the simultaneously optimization of design parameters such as collector direction and storage tank capacity by consideration of the consumption pattern. The results show increasing up to 7% in annual energy saving and 1.5% in economic saving.