آب شیرین کن خورشیدی

سيستم هاي آب شيرين کن خورشيدي با فناوري هاي مختلفي ساخته شده و بكار گرفته شده اند. فناوري هاي توليد آب شيرين عمدتاً به دو دسته حرارتي و غشايي تقسيم مي گردند. مهم ترين روش هاي حرارتي توليد آب شيرين با استفاده از انرژي خورشيدي روش رطوبت زني و رطوبت زدايي و روش حوضچه خورشيدي بوده و مهم ترين روش هاي غشايي نيز شامل روش اسمز معكوس به همراه سلول فتوولتائيك و تقطير غشايي مي باشند. شكل زير يك نمونه سيستم آب شيرين کن اسمز معكوس به همراه فتوولتائيك را نشان مي دهد.

معرفي انواع آب شيرين کن هاي خورشيدي
آب شيرين کن هاي خورشيدي داراي انواع گوناگوني مي باشند که مي توان به انواع يك مرحله اي و چندمرحله اي اشاره نمود. عنوان يك مرحله اي به اين معنا مي باشد که آب شيرين در يك مرحله تهيه و توليد شده است. همانگونه که در شكل زير نشانداده شده، آب شيرين کن هاي يك مرحله اي به دو گونه ي فعال و غيرفعال دسته بندي شده اند.

الف)آب شيرين کن هاي غيرفعال
آب شيرين کن هاي غيرفعال به دو گونه حوضچه اي و شيب دار گروه بندي مي گردند. يك آب شيرين کن فعال در واقع همان آبشيرين کن غيرفعال است که با تجهيزات بيروني مثل صفحه جاذب و يا پمپ سيرکولاسيون ترکيب شده است.

ب)آب شيرين کن خورشيدي حوضچه اي تك مرحله اي
در اين گونه آب شيرين کن ها، همانطور که در شكل زير نشان داده شده است انرژي تابشي خورشيد از پوشش شيشه اي و شفاف مي گذرد و به صورت انرژي گرمايي جذب سطح سياه حوضچه که در تماس با آب شور مي باشد مي شود. آب گرم شروع به تبخير مي کند، بخار ايجاد شده در سطح پوشش شيشه اي چگاليده مي شود زيرا سطح شيشه به علت تماس با هواي بيرون سردتر از نقاط ديگر دستگاه مي باشد و سپس در جهت شيب سطح به درون يك ناودان و سپس به درون يك تانك ذخيره کننده آب خالص هدايت مي شود. اين دستگاه روي يك زمين روباز نصب مي شود به طوريكه طول آن در امتداد شرق-غرب قرار گيرد. از جمله اشكالات موجود در اين دستگاه، افقي بودن سطح آب داخل حوضچه است که با اشعه هاي خورشيد برخورد کمتري دارد؛به علاوه ظرفيت زياد آب شور داخل حوضچه ميزان افزايش دما و در نتيجه ميزان توليد آب شيرين را محدود مي کند.

ج) آب شيرين کن خورشيدي چندمرحله اي
اين دستگاه شامل صفحات موازي فاصله دار و مايلي است که فضاي بين هر دو صفحه يك مرحله عمل تقطير را تشكيل مي دهد. در اين آب شيرين کن ، هر صفحه نقش تبخيرکننده براي يك مرحله و تقطيرکننده براي مرحله بعدي را بازي مي کند.طرز عمل در اين دستگاه به اين ترتيب است که اشعه خورشيد از شيشه گذشته و در صفحه جذب کننده، توليد گرما مي کند وصفحه بعدي در اثر عبور جريان آب شور، سرد مي شود. هنگام عبور آب شور از سطح زيرين صفحه جذب کننده، آب تبخير شدهو روي سطح بالايي صفحه ديگر، تقطير مي گردد. در اين عمليات گرماي دفع شده در اثر تقطير، نقش پيش گرمكن براي مرحلهبعدي را دارد. به اين ترتيب آب هاي تقطير شده از طريق چند صفحه و آب شور تبخير نشده به وسيله چند سطح ديگرجريان يافته و از جريان خارج مي شوند .در شكل زير يك نمونه آب شيرين کن حوضچه اي دو مرحله اي نشان داده شده است.

د) آب شيرين کن خورشيدي با بازتابنده
استفاده از سطوح منعكس کننده مستلزم استفاده از آيينه هايي است که در سطح عمودي عقبي به دستگاه هاي کوچك محدود مي شود. با وجود اينكه استفاده از اين نوع آيينه ها بطور محسوسي ميزان توليد را افزايش مي دهد ولي آيينه ها گران قيمت بوده و چندان بادوام نيستند. 

ل) آب شيرين کن خورشيدي فتيله اي
در اين دستگاه فتيله پر منفذي از جنس پارچه سياه وجود دارد که آب شور به آرامي از روي آن عبور داده مي شود. نور خورشيدکه از روي شيشه عبور کرده است باعث گرم شدن پارچه شده و عمل تبخير شروع مي شود. بخار آب در برخورد باشيشه يا پلاستيك پوشش دستگاه تقطير شده، در کانالي که در پوشش پاييني پوشش قرار دارد جمع مي شود و آب هاي شور نيز از ابتداي فتيله به بيرون از آب شيرين کن ريخته مي شود. اين دستگاه به علت قرار گرفتن مناسب در مقابل اشعه خورشيد، همچنين به دليل داشتن ظرفيت گرماي کمتر، داراي ميزان توليد زيادي به ازاي هر مترمربع از سطح جاذب مي باشدولي به علت خشك-شدن هاي مكرر و پوسيدگي سريع فتيله از لحاظ اقتصادي به صرفه نيست.

م) آب شيرين کن خورشيدي پلکاني
در آب شيرين کن هاي پلكاني به علت فاصله کم شيشه و پلكان، فضاي خالي سريعتر اشباع مي شود و لذا راندمان آنها برايتوليد آب شيرين نسبت به ساير آب شيرين کن ها بالاتر است .از ديگر مزاياي اين نوع آب شيرين کن آن است که زاويه آن نسبت به نور خورشيد قابل تنظيم است و مي توان آن را در هر عرض جغرافيايي طوري تنظيم کرد که نسبت به نور خورشيد بيشترين دريافت را داشته باشد .اين دستگاه قابليت توليد آب شيرين و آب گرم را به طور همزمان دارا مي باشد. در شكل هاي زير يك نمونه از اين نوع آب شيرين کن ها به نمايش در آمده است. با اين حال پيچيدگي ساختمان اين نمونه از آب شيرينکن ها باعث پيچيدگي مدل سازي و گراني ساخت آن ها مي شود.

و) آب شيرين کن خورشيدي دودکشي
اين دستگاه شبيه يك آب شيرينکن حوضچهاي است که آب شور روي صفحه سياه رنگ در اثر تابش خورشيد تبخير مي شود.بخار حاصله بنابر جابه جايي طبيعي يا اجباري وارد دودکش شده و آنجا در اثر برخورد با يك مبادله کن گرمايي که از درون لوله هاي آن آب شور سرد جريان دارد، تقطير مي گردد. در اثر فرآيند تقطير و دفع گرما، آب شور ورودي به دستگاه، پيشگرمشده و آب شيرين تهيه شده در بخش پايين دودکش جمع و مورد استفاده قرار مي گيرد.

ه) آب شيرين کن خورشيدي لوله اي هم مرکز
اين دستگاه از دو لوله ي هم محور تشكيل شده که لوله ي بزرگتر آن از جنس پلاستيك شفاف است و لوله ي کوچكترکه درون لوله ي بزرگتر قرار گرفته از فلز سياه رنگي ساخته شده و به عنوان صفحه ي جذب کننده، کار مي نمايد. آب شور به کمك لوله اي که دور لوله ي کوچكتر پيچيده شده، به درون دستگاه جريان مي يابد و از طريق سوراخ هايي که روي لوله ايجاد شده به بيرون تراوش مي نمايد. روش کار در اين آب شيرين کن به اين ترتيب مي باشد که هوا به فضاي حلقوي بين دو لوله فرستاده مي شود.تابش خورشيد به وسيله ي سطح بيروني و سياه رنگ لوله ي کوچك جذب شده و موجب افزايش رطوبت هوا به دليل تبخير آب شور گرديده و هواي مرطوب وارد بخش دروني لوله ي کوچكتر مي گردد. رطوبت هوا روي سطح دروني لوله ي کوچك تقطير و جمع آوري مي گردد.

ي) آب شيرين کن هاي خورشيدي فعال
آب شيرين کن هاي نوع فعال آب شيرين کن هايي هستند که تبخير به گونه ي مستقيم بر روي صفحه ي جذب کننده انجام نمي گردد بلكه از صفحه ي جذب کننده به گونه ي غيرمستقيم يا در ترکيب با ساير آب شيرين کن ها استفاده مي گردند. آبشيرين کن همراه با يك گردآورنده خورشيدي آب بين آب شيرين کن و گردآورنده به کمك يك پمپ جريان مي يابد. حرارت بهگونه ي مستقيم با کمك يك جذب کننده به آب شيرين کن انتقال مي يابد و اين موجب افزايش ميزان تبخير مي گردد. ايندستگاه در شكل زير نشان داده شده است. گونه ي ديگري هم وجود دارد که در آن گردش آب به گونه ي طبيعي انجاممي پذيرد. در اين نمونه بايد ارتفاع آب شيرين کن به گونه اي تنظيم گردد که فشار لازم براي جريان در ترموسيفون فراهم گردد.