เครื่องทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์แบบหลอดสูญญากาศ

เครื่องทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์แบบหลอดสูญญากาศ 

ระบบทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ประกอบด้วยส่วนสำคัญ  2  ส่วน  ดังนี้

1.  ตัวเก็บรังสีอาทิตย์ (Solar Collector)

2.  ถังสะสมความร้อน (Storage Tank)

ตัวเก็บรังสีอาทิตย์ (Solar Collector)

        ทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนอย่างหนึ่ง  ซึ่งเปลี่ยนรูปพลังงานแสงอาทิตย์ไปเป็นความร้อน  และถ่ายเทให้กับน้ำที่ไหลในตัวเก็บรังสี  ให้มีอุณหภูมิสูงขึ้น  มีส่วนประกอบดังนี้

1.  แผ่นปิดใส  ทำหน้าที่ป้องกันการสูญเสียความร้อนให้กับบรรยากาศ ซึ่ง เรา ได้เลือกเป็นกระจกนิรภัย

2.  ตัวดูดรังสี  (Solar Absorber)  ผลิตจากอลูมิเนียมรีดขึ้นรูป)  ทำเป็นครีบดักรังสีเคลือบสารดูดความร้อนและเพิ่มท่อทองแดงเพื่อเพิ่มประสิท

ซึ่งสามารถรับรังสีอาทิตย์ได้มากกว่า  และป้องกันการสะท้อนออกของรังสีที่ตกกระทบ ทำให้ประสิทธิภาพของตัวดูดรังสีสูงขึ้น

3.  ท่อทางเดินของน้ำ  ใช้ท่อทองแดงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3/8 นิ้ว  สวมอัดกับครีบดูดรังสี  ทำให้ถ่ายเทความร้อนได้ดี  และเชื่อมกับท่อ  Header  ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 1/8 นิ้ว  ทำให้ไม่มีปัญหาเรื่องอุดตัน

4.  ฉนวนกันความร้อน  ใช้ไมโครไฟเบอร์ชนิดติดอลูมิเนียมปลอย  2  นิ้ว  ซึ่งป้องกันความมร้อนสูญเสีย  และอลูมิเนียมฟลอยยังทำหน้าที่สะท้อนรังสีกลับเข้าสู่ตัวดูดรังสีอีกครั้ง ทำให้ลดการสูญเสียความร้อนได้เป็นอย่างดี

5.  กรอบตัวเก็บรังสี  ผลิตจากอลูมเนียมรีดขึ้นรูป  ทำให้ไม่ขึ้นสนิม

ถังสะสมความร้อน (Storage Tank)

        เป็นอุปกรณ์ที่มีความสำคัญมากต่อระบบ   เพราะเป็นตัวเก็บน้ำร้อนเพื่อไปใช้งานตามความต้องการ  เป็นถัง  2  ชั้น  ชั้นในและชั้นนอกทำด้วยสแตนเลส  ทำให้ไม่เป็นสนิม  และทนต่อความดัน  และปิดหัวท้ายด้วยสะแตนเลสอัดขึ้นรูป  ภายในหุ้มด้วยฉนวนโพลียูนีเทนโฟม  ซึ่งมีค่าการนำความร้อนต่ำ  ทำให้สามารถเก็บความร้อนได้เป็นอย่างดี

หลักการทำงาน

        ระบบทำน้ำร้อนพลังงานแสงอาทิตย์  สามารถแบ่งการทำงานตามลักษณะการหมุนเวียนของน้ำภายในระบบได้  2  ระบบ  ดังนี้

1.  ระบบน้ำหมุนเวียนโดยธรรมชาติ (Natural Circulation or Thermosyphon System )ระบบน้ำเหมาะสมสำหรับใช้ถังสะสมน้ำร้อนขนาดเล็ก  ซึ่งถังสะสมความร้อนจะอยู่สูงกว่าตัวเก็บรังสี

  น้ำจากก้นถังซึ่งเป็นส่วนที่อุณหภูมิต่ำสุดจะไหลผ่านเข้าไปในตัวเก็บรังสี (SolarCollector) ทำให้น้ำมีอุณหภูมิสูงขึ้น  ความหนาแน่นจะลดลง  น้ำร้อนส่วนนี้ก็จะลอยตัวขึ้นทางด้านบนของตัวเก็บรังสี  และลอยตัวขึ้นสู่ด้านบนของถังสะสมน้ำร้อน  ขณะเดียวกันน้ำจากก้นถังซึ่งเย็นกว่าจะไหลเข้าทางด้านล่างของตัวเก็บรังสีแทนที่น้ำร้อนที่ลอยตัวขึ้นไป  การหมุนเวียนของระบบจะหมุนเวียนต่อเนื่องตามธรรมชาติ  ซึ่งจะเกิดขึ้นตลอดเมื่อมีแสงแดดเพียงพอ

2.  ระบบใช้ปั้มในการช่วยให้น้ำหมุนเวียน (Forced Circulation System)

ระบบนี้เป็นระบบสำหรับการใช้น้ำร้อนเป็นจำนวนมาก  และต่อเนื่องกัน  เช่นโรงพยาบาล โรงแรม  รีสอร์ท  บ้านพักอาศัยขนาดใหญ่  สถานบริการต่าง ๆ ที่ไม่ต้องการติดตั้งถังสะสมน้ำร้อนไว้บนหลังคา  ระบบดังกล่าวนี้มีอุปกรณ์เพิ่มเติม  คือ  ปั้มน้ำร้อน  และระบบควบคุมการทำงานของปั้ม  ระบบควบคุมนี้จะมีเทอร์โมมิเตอร์วัดอุณหภูมิของน้ำที่ทางเข้าและออกของตัวเก็บรังสี  ถ้าผลต่างของอุณหภูมิน้อยกว่า 3-5 องศา  แสดงว่าปริมาณของแสงอาทิตย์ที่ตกลงบนตัวเก็บรังสีน้อยมาก  ระบบควบคุมดังกล่าวจะตัดการทำงานของปั้มทันที  ส่งผลให้ไม่สิ้นเปลืองพลังงาน  และสูญเสียความร้อนที่ตัวเก็บรังสีอาทิตย์