بررسي پارامتريك رفتار حرارتي استخر خورشيدي گراديان نمك براي وضعيت آب‌وهوايي شهر اروميه

Parametric Study of Thermal Behavior of the Salt Sradient Solar Pond under Urmia’s Climatic Conditions

فناوري استخر خورشيدي، ساده‌ترين و كم‌ هزينه‌ترين سيستم تبديل و ذخيره‌سازي انرژي حرارتي خورشيد است. در اين مطالعه، اثر پارامترهاي مختلف از جمله ضخامت لايه‌هاي مختلف، افت حرارت از سطح استخر، اثر سايۀ ديوارها و اندازۀ سطح استخر بر دماي لايۀ ذخيره به‌صورت عددي، ارزيابي شده است. نتايج مدل عددي با نتايج تجربي به‌دست‌آمده براي يك استخر كوچك تست‌شده در دانشگاه اروميه و تحت وضعيت آب‌‌ و هوايي شهر اروميه اعتبارسنجي شده و سازگاري قابل قبولي بين نتايج عددي و تجربي براي دماي لايۀ ذخيره استخر مشاهده شده است. نتايج نشان داد كه ضخامت لايۀ سطحي تا حد امكان بايد كمتر باشد و از آنجايي كه لايۀ گرادياني نقش اصلي در ذخيره‌سازي حرارت در لايۀ پايين و جلوگيري از اتلاف حرارت به‌صورت هدايتي از سطح استخر دارد، بايد اندازۀ آن مناسب انتخاب شود. همچنين مشاهده شد كه افت حرارت از سطح استخر از طريق تبخير بيشتر از افت حرارت از طريق جابه‌جايي و تشعشع است. با بررسي موردي نشان داده شد كه اثر سايۀ ديوارها در استخرهاي كوچك بسيار زياد است و بايد در مدل‌سازي استخر حتماً لحاظ شود، ولي در استخرهاي بزرگ اثر سايه تأثير چنداني در دماي لايۀ ذخيره ندارد.

Solar pond technology is the easiest and the most economical system for converting and storing the solar heat energy. In this study, the effect of various parameters such as thickness of various layers, heat loss from the pond’s surface, the wall-shading effect and the pond size on the temperature of the storage zone were numerically investigated. The validity of the model is tested against experimental data for a small square pond constructed and tested in Urmia university under Urmia climate conditions, and a good agreement between theoretical and experimental data for the temperature in the storage zone has been obtained. According to the results it was observed that the thickness of the surface layer should be as thin as possible and that the gradient layer thickness plays a primary role in storing the heat in the pond and its thickness should be selected appropriately. In addition, the results indicated that the heat loss from the pond’s surface occurs mostly by evaporation rather than radiation and convection. It was indicated through case studies that the wall-shading effect is very high in small ponds but in larger ponds the shading effect does not exert a high influence on the storing layer temperature.