نقش کلکتور در دودکش خورشیدی

هوای گرم مورد نیاز برای دودکش خورشیدی توسط پدیده گلخانه‌ای در یک محوطه‌ای که با پلاستیک یا شیشه پوشانده شده و حدوداً چند متری از زمین فاصله دارد، ایجاد می‌شود. البته با نزدیک شدن به پایه برج، ارتفاع ناحیه پوشانده شده نیز افزایش‌ می‌یابد تا تغییر مسیر حرکت جریان هوا به صورت عمودی با کم‌ترین اصطکاک انجام پذیرد. این پوشش باعث می‌شود که امواج تشعشع خورشید وارد شده و تشعشع‌های با طول موج بالا مجدداً از زمین گرم بازتاب کند. زمین زیر این سقف شیشه‌ای یا پلاستیکی، گرم شده و حرارت خود را به هوایی که از بیرون وارد این ناحیه شده است و به سمت برج حرکت می‌کند، پس‌ می‌دهد. در صورت استفاده سقف شیشه ای، به دلیل بیشتر شدن وزن سقف می بایست از اتصالات و سازه ی محکم تری برای کلکتور استفاده کرد. ارتفاع کلکتور را در حدود ۱.۸ تا ۲ متر در نظر می گیرند تا به راحتی بتوان تعمیرات لازم را در مورد آن انجام داد. هر چه سطح سازه ی کلکتور بزرگتر باشد انرژی دریافتی از خورشید بیشتر است. در این مورد تنها عامل محدود کننده هزینه و زمین در دسترس است که موجب می شود یک حد بهینه برای مساحت کلکتور به وجود آید. با استفاده از جنس مناسب برای کلکتور و نگهداری و تعمیر صحیح آن می‌توان عمر کلکتور‌ها را به ۶۰ سال رساند.

 

بازده کلکتور از رابطه‌ی زیر بدست میآید:

Q' = m'.Cp. ΔT
m' = ρ..V.Ac
Ac: سطح مقطع دودکش

 

کلکتور‌ها می توانند در حدود ۱۵ تا ۳۵ درجه اختلاف حرارت ایجاد کنند.

 

 

نمایی از سطح زیر کلکتور دودکش خورشیدی

 

در هنگام طراحی، با توجه به شرایط طرح ممکن است کلکتور‌ها بصورت یکپارچه طراحی گردند و جریان هوا در انتها به کمک تیغه‌های نصب شده دارای جهت مناسب گردند و یا از ابتدا، کلکتور‌ها بصورت دالان‌های برای عبور هوا تعبیه گردند. این مسیرها با توجه به زمین در دسترس می توانند بصورت‌های مختلفی طراحی شوند.

کلکتور‌ها از نظر شکل سازه به صورت‌های مختلفی قابل ساخت هستند. از قبیل: سقف ساف، خمیده و و یا شیروانی شکل در صورت استفاده از مواد سنگین تر می بایست دارای پایه‌ها و اتصالات قویتر باشند. در مناطق کویری و شنی هر چند روز یکبار باید سطح کلکتور‌ها تمیز گردد تا خللی در جذب نور و خاصیت گلخانه ای کلکتور بوجود نیاید. کلکلتور‌ها معمولاً ۲۰ ٪ تا ۴۰ ٪ هزینه ی پروژه را به خود اختصاص میدهند. هزینه متوسط کلکتور در حدود ۸-۱۲ دلار بر مترمربع است. عامل اصلی محدود کننده ی سطح کلکتور مورد استفاده نیز قیمت کلکتور و فضای موجود قابل استفاده می باشد. در مواردی میتوان با انتخاب متفاوت جنس کلکتور (ورقه‌های پلاستیکی) این هزینه را تا ۳۰ % کاهش داد.