پیشرفت تکنولوژی ما انسان‌ها را به سمت ساخت وسایلی با کارکرد بهتر، کارایی بهینه‌تر و استفاده از انرژی‌های پاک می‌کشاند. به این وسیله ما می‌توانیم هم در طولانی مدت در هزینه‌هایمان صرفه‌جویی کنیم، و هم از محیط زیست بیشتر حفاظت و حمایت کنیم. به خصوص در دهه‌های اخیر بحث استفاده از انرژی خورشیدی مطرح شده که روز به روز این موضوع داغ‌تر و در قالب‌های گوناگون کاربردی‌تر نیز می‌شود. آبگرمکن‌های خورشیدی یا Solar water heating از تجهیزات پراستفاده بشر هستند که مزیت‌های زیادی برای  زندگی امروز به ارمغان آورده‌اند.

آبگرمکن‌های خورشیدی

هرجا که بشر ساکن است و زندگی می‌کند، به آب گرم نیز نیاز دارد. در گذشته روش‌های مختلفی برای گرم کردن آب وجود داشت که می‌توانست شامل جوشاندن دستی آب یا شیوه‌های مبتدی دیگر باشد. کم کم آبگرمکن‌ها ساخته شدند؛ تجهیزاتی که با کارایی مشخصی آب را گرم می کردند تا در هر زمان از شبانه روز که به آب گرم نیاز بود، آماده وجود داشته باشد.

آبگرمکن‌های گازی و برقی سال‌ها مهمان خانه‌های انسان‌ها بوده‌اند و از آن‌ها در ابعاد کوچک تا بزرگ استفاده می‌شد. اما آبگرمن خورشیدی می‌تواند رقیبی جدی برای آن‌ها باشد. چراکه به جای سوخت گران‌تر برق یا سوخت فسیلی گاز که باعث آلودگی هوا می‌شود، یک منبع انرژی پاک، در دسترس و هم چنین تجدید پذیر را برای گرم کردن آب مورد استفاده قرار دهد.

این وسایلی از نور خورشید در طول روز برای بالا بردن دمای آب استفاده می‌کنند. سپس آن آب گرم شده را درون یک مخزن ذخیره و نگهداری می‌کنند تا در زمان مورد نیاز از آن استفاده شود. سیستم آبگرمکن‌های خورشیدی برای دسترسی مستقیم به نور خورشید، باید در یک فضای باز یا روی سقف ساختمان‌ها قرار بگیرند و به طور دائم در معرض نور خورشید باشند.

برای کارکرد یک آبگرمکن خورشیدی، نیازی به صرف هزینه مداوم برای تامین منبع انرژی یا سوختی وجود ندارد. صرفا تجهیزات اولیه باید خریداری شوند که با توجه به کارایی بالا و استفاده از انرژی طبیعی خورشید، ارزش هزینه بیشتر را نیز دارد. انرژی حاصل از نور آفتاب به طور مداوم در اختیار سیستم این آبگرمکن‌ها قرار می‌گیرد، بنابراین نیازی به اتصال به یک منبع تغذیه خاص یا داشتن سوئیچ روشن و خاموش ندارد.

کارایی آبگرمکن‌های خورشیدی

این مدل آبگرمکن‌ها با استفاده از نور خورشید در طول روز، آب وارد شده به سیستم خود را گرم و در ادامه آب گرم شده را در یک مخزن عایق ذخیره می‌کند تا دمای آن در محدوده‌ی مطلوب، حفظ شود. بیشتر انواع آبگرمکن خورشیدی، قادر هستند در روزهای سال در صورتی که هوا آفتابی باشد و ابری نباشد، آب را تا دمای حدودی 5±68 گرم کرده و نگهداری کنند. از این آب گرم می‌توان برای مصارف شخصی اعم از شستشو، یا حتی برای گرم کردن اتاق نیز استفاده کرد.

در صورتی که خبر از روزهای خورشیدی در میان نباشد و آبگرمکن نتواند انرژی نوری لازم برای کار خود را به دست بیاورد، می‌توان از ساز و کار دیگری برای جبران آن استفاده نمود. این ساز و کار ممکن است استفاده از آبگرمکن‌های برقی، گازی و… باشد یا یک سیستم پشتیبان داخل در مواقع مورد نیاز با هیتر یا المنت برقی آب مصرفی را گرم کند.

آبگرمکن خورشیدی چگونه کار می‌کند؟

برای پاسخ به این سوال، ابتدا این تجهیزات را به دو دسته‌ی انواع قدیمی و مدل‌های جدیدتر تقسیم می‌کنیم.

آبگرمکن‌های خورشیدی قدیمی

این تجهیزات، دارای یک مخزن بزرگ فلزی بودند که با رنگ سیاه در قسمت بیرونی پوشانده می‌شد. چراکه رنگ سیاه راندمان بالایی در جذب گرما دارد و اجسام سیاه رنگ وقتی زیر نور آفتاب قرار بگیرند، به خوبی داغ می‌شوند. مخزن‌های سیاه رنگ آبگرمکن‌های خورشیدی قدیمی هم گرمای زیادی از نور خورشید را فورا جذب کرده و سریع‌تر گرم می‌شدند. با این حال، این زمان سریع‌تر هم چند ساعتی طول می‌کشید!

بنابراین بدنه مخزن داغ شده و آب درون آن نیز به آرامی شروع به گرم شدن می‌کند. آب گرم شده در این سیستم هم جهت استفاده ذخیره می‌شد، اما روندی آهسته داشت که باعث شد آبگرمکن‌های گازی و برقی به آن ترجیح داده شوند.

مدل‌های بعدی آبگرمکن خورشیدی

در آبگرمکن‌های خورشیدی بعدی، یک سیستم یا کالکتور روی سقف یا در فضایی روباز با دسترسی خوب به نور مستقیم خورشید تعبیه می‎شود. نور آفتاب توسط آن کالکتور جذب شده و به گرما تبدیل می‌شود. گرمای تولید شده به یک مخزن نگهداری آب انتقال یافته و باعث گرم شدن آب می‌شود. یک پمپ در گردش نیز در این جا وجود دارد تا گرما را به مخزن آب رسانده و سپس دوباره مایع درون لوله کشی را جهت دریافت گرما به کالکتور برگرداند.

این روند با کمک تنظیم کننده‌های حرارتی کنترل شده و صرفا تا وقتی ادامه پیدا می‌کند که دمای کالکتور از دمای آب داخل مخزن بالاتر باشد. در این حالت در یک آبگرمکن خورشیدی، پمپ گردش آب بی جهت کار نکرده و دمای آب را در محدوده مشخص حفظ می‌کند. در حالتی هم که هوا به قدر نیاز آفتابی نباشد، یک سیستم پشتیبان برای رساندن آب به دمای لازم تهیه می‌شود که می‌تواند با نیرویی مثل برق کار کند. بنابراین در روزهای ابری و بارانی سال هم با عدم وجود آبگرم مواجه نخواهید بود. این مدل آبگرمکن‌ها سرعت گرمایش بیشتری نسبت به نمونه‌های نسل قبلی خود داشتند.

نسل جدیدتر آبگرمکن‌های خورشیدی

ساز و کار نسل جدید آبگرمکن‌های خورشیدی، با هدف افزایش بازدهی و رفع ایرادات احتمالی، به بهترین فناوری‌ها رسیده است. در ساخت این آبگرم‌کن‌ها، از تکنولوژی سلول‌های خورشیدی استفاده شده است. آبگرمکن خورشیدی امروزی با کمک پنل‌های خورشیدی یا صفحات خورشیدی ساخته می‌شود که با کارایی فوق‌العاده‌ای از انرژی نور آفتاب برای گرم کردن آب استفاده می‌کنند.

در این آبگرمکن‌های جدید از پمپ‌ آب، دماسنج‌، کالکتور خورشیدی، لوله‌کشی آب، مخزن ذخیره آب و شیر ضد یخ استفاده می‌شود. استفاده از سلول‌های خورشیدی باعث شده تا آب زودتر گرم شود و بهره‌وری تجهیزات برای استفاده از نور خورشید بالاتر باشد. آب گرم شده در یک مخزن عایق بندی شده نگهداری می‌شود تا آماده استفاده باشد.

آبگرمکن خورشیدی در روزهای ابری و بارانی چطور کار می‌کند؟

همان طور که گفتیم، سیستم گرم کننده‌ی این آبگرمکن‌ها بر اساس نور دریافتی خورشید کار می‌کند. بنابراین انتظار می‌رود در روزهای برفی و بارانی یا آب و هوای ابری، کارشان به طور کلی مختل شود. این مساله باعث می‌شود خیلی از افراد به سراغ آبگرمکن‌های خورشیدی نروند.

اما باید بگوییم که نگران این مورد نباشید، چراکه چنین چیزی از قبل قابل پیش بینی بوده و می توان در زمان نصب آبگرم‌کن، یک سیستم پشتیبان برای جبران این روزها نیز در نظر گرفت. از طرفی بسته به سیستم آبگرمکنی که تهیه می‌کنید، ممکن است بتواند حتی در نبود نور مستقیم آفتاب هم تا حدود 1 یا 2 روز آب گرم کافی را در مخزن خود ذخیره کند.

این مساله برای روزهای ابری و نیمه ابری بسیار راهگشا است. از طرف دیگر آبگرمکن خورشیدی را می‌توان با یک سیستم پشتیبان اغلب برقی ادغام کرد تا در روزهای ابری و بارانی، گرم کردن آب را همچنان ادامه دهد. این سیستم بیشتر از یک هیتر یا المنت برقی تشکیل شده که فقط در روزهای ضروری و هر زمان که دمای آب به پایین تر از 40 درجه برسد، روشن می‌شود. در صورتی که آبگرمکن برقی در خانه یا محل سکونتتان وجود داشته باشد، می‌توان از سیستم پیشتیبان گفته شده هم صرف نظر کرد.

هزینه‌های نصب و نگهداری آبگرمکن‌های خورشیدی

خرید آبگرمکن‌های سلول خورشیدی، هزینه قابل توجهی نیاز دارد. اما در عوض می‌توان به لطف آن از انرژی پاک و تجدیدپذیری مثل نور آفتاب استفاده کرد که برخلاف سوخت‌های فسیلی، به هوا و محیط زیست آسیب نمی‌زند. از طرفی با در نظر گرفتن این که نور خورشید منبع انرژی رایگانی است، یکبار خرید آبگرمکن خورشیدی شما را از صرف مخارجی برای تامین انرژی مورد نیاز یک آبگرمکن، بی نیاز می‌کند.

برای نصب این آبگرمکن‌ها در محل، بهتر است از افراد متخصص استفاده شود تا مشکلی در آینده به وجود نیاید و سیستم به‌خوبی کار کند. بعد از نصب هم لازم است تعمیر و چک کردن دوره‌ای هر 3 تا 5 سال یکبار انجام شود تا از کارکرد درست آبگرمکن اطمینان حاصل شود. در قسمت پشتیبان الکتریکی این تجهیزات هم عمدتا هر 10 سال ممکن است قطعه‌ای تعویض شود.