برخی از پژوهش های صورت گرفته در زمینه کلکتورها
کلکتور صفحه تخت، اصلی‌ترین جزء در یک سیستم آبگرم خانگی خورشیدی است و بهینه‌سازی آن می‌تواند تا حد زیادی در بهبود کیفیت کار موثر باشد. لذا سرحدی و همکارانش [ ] در مقاله خود، کلکتورهای خورشیدی صفحه تخت را توسط مفهوم اکسرژی بهینه‌سازی کرده اند. بدین منظور مدل ریاضی جامعی از شرایط عملکرد حرارتی و اپتیکی کلکتور بدست آورده شده است. در این مدل ریاضی اغلب پارامترهای هندسی و شرایط عملکرد آن بعنوان متغیر فرض شده‌اند. پس از این مدلسازی، با معرفی مفهوم اکسرژی و مؤلفه‌های مختلف معادله تعادل اکسرژی، ضمن متغیر بودن ضریب افت حرارت کلی کلکتور و سایر ضرایب انتقال حرارت و تصحیح رابطه اکسرژی تابشی خورشید، راندمان اکسرژی کلکتور بدست آمده است. در انتها توسط توابع بهینه‌سازی جعبه ابزار نرم افزار MATLAB شرایط عملکرد کلکتور و پارامترهای طراحی هندسی آن برای حداکثر شدن راندمان اکسرژی کلکتور پیدا شده‌اند و نمودارهای راندمان اکسرژی و حرارتی کلکتور بر حسب برخی پارامترها رسم و مقایسه شده‌اند. علاوه بر افزایش راندمان اکسرژی، مفید بودن این روش برای چنین سیستم‌هایی نتیجه شده است.
جمع کننده خورشیدی تحت خلاء که به Collector Glass-Metal معروف میباشد همانند یک مبدل حرارتی دو لوله ای از دو لوله متداخل فلزی و شیشه ای تشکیل شده است. دراین جمع کننده عموماً لوله فلزی از جنس مس میباشد که بنام لوله جاذب بوده بطوریکه سیال در داخل آن جریان دارد و لوله شیشه ای در بیرون قرار گرفته و از تلفات جابجایی بین محیط و لوله جاذب جلوگیری میکند. الیاسی راد و همکارش[ ] جهت به حداقل رساندن تلفات جابجایی، فضای بین دو لوله را از هوا تخلیه کردند. عملکرد این مبدل به صورت ترموسیفون بوده که بواسطه آن جریان سیال گرم در داخل جمع کننده در اثر اختلاف دانسیته سیال گرم و سرد صورت میگیرد. در اثر جریان سیال گرم در داخل مخزن ذخیره کوئیلدار، آب مصرفی گرم میشود. این نهتنها سبب کاهش هزینه های ساخت، پمپاژ آب و نگهداری سیستم میشود، بلکه این جمع کننده در دمای متوسط به لحاظ جذب تابش خورشیدی حداکثر در اثر تمرکز اشعه تابیده شده در محور لوله ها عملکرد بهتری نسبت به جمع کننده های خورشیدی مسطح دارد. از دیگر مزایای عملکرد این نوع جمع کننده نسبت به جمع کننده های ثابت، اصلاح زاویه تابش برخورد به صفحه جاذب به منظور جذب انرژی تابشی حداکثر در طول کارکرد آن میباشد. این اصلاح با تجهیز جمع کننده به یک ردیاب خورشیدی صورت گرفته که بواسطه آن زاویه تابش به سطح جمع کننده به حداقل میرسد و این اصلاح تاثیر بسزایی در جذب انرژی تابشی حداکثر و نتیجتاً در افزایش راندمان سیستم دارد. سیستم ردیاب خورشیدی این جمع کننده از یک سلول فتوولتائیک، منبع ذخیره انرژی، یک جفت حسگر اختلافی نوری، مدار کنترل و سیستم محرک با یک جعبه دنده کاهنده تشکیل شده است. جمع کننده محوری فوقپس از اتمام مراحل طراحی و ساخت، مورد آزمایش قرار گرفت و نتایج بدست آمده با نتایج حاصل از آزمایش جمع کننده های مسطح موجود مقایسه شد.
در صد قابل توجهی از انرژی منازل مسکونی صرف گرم کردن آب می شود. در صورتیکه انرژی مورد نیاز در این قسمت از طریق منابع انرژی تجدید پذیر جایگزین شود اقدام بسیار موثری در زمینه صرفه جوئی در مصرف سوختهای فسیلی و نیز کاهش آلودگی زیست محیطی صورت گرفته است. غیبی و همکارانش[ ] در تحقیق خود، امکان استفاده از انرژی خورشیدی در کلکتورهای تخت سیمانی را مورد مطالعه قرار داده اند و موقعیت قرار گیری لوله‌ها در یک جاذب سیمانی را بررسی کرده اند. برای این منظور آزمایش‌هایی انجام شده و در آن‌ها دمای ۴ لوله مختلف با میزان فرورفتگی متفاوت در درون یک قاب سیمانی در شرایط مشابه اندازه‌گیری شد. این اندازه‌گیریها در دو حالت با شیشه (گلخانه‌ای) و بدون شیشه صورت گرفت و در پایان این نتیجه بدست آمد که لوله با فاصله ۰.۵ و ۱ سانتی متر از سطح سیمان بهترین نتایج را داشنند اما مدلی که در درون سیمان قرار دارد(۱سانتی‌متر) از لحاظ امنیت و زیبایی سطح مناسب تر است. می‌توان از این سیستم در دیوارها و یا سقف خانه‌ها استفاده کرد و این طرح می‌تواند جایگزین خوبی برای آبگرمکنهای گازی و حتی آبگرمکنهای خورشیدی با سطح جاذب فلزی باشد. مزیت این سیستم این است که احتیاجی به تاسیسات اضافی ندارد و فقط با شبکه بندی لوله در درون دیوار و یا سقف، می‌توان آب گرم مصرفی یک محیط را فراهم کرد.
در سیستم‌های آبگرم خانگی خورشیدی، کلکتور به عنوان اصلی‌ترین جزء سیستم در نظر گرفته میشود و عملکرد حرارتی بهینه آن در عملکرد کل سیستم تأثیر بسزائی دارد. از اینرو مقدار کیفیت انرژی یا همان اکسرژی جمع آوری شده توسط کلکتور اهمیت می‌یابد. از طرف دیگر معادله انرژی هیچگونه اطلاعاتی در مورد افت‌های داخلی نمی‌دهد و به تنهایی نمی‌تواند معیاری از کارایی کلکتور خورشیدی باشد. لذا در این مقاله به یافتن، انجام طراحی و تعیین شرایط عملکردی این نوع کلکتورها پرداخته شده است تا اکسرژی جمع آوری شده به حداکثر ممکن برسد و به عبارت دیگر برگشت ناپذیری‌های موجود به حداقل ممکن کاهش یابد. در سال 1990 دوتا گوپتا و همکارانش [ ]، تحلیل حرارتی و اکسرژی کلکتور را با فرض ثابت بودن ضریب افت حرارت کلی و تغییرات دمای ورودی سیال، انجام دادند و دمای ورودی بهینه را برای چند مورد بدست آوردند. در سال 1991 وینگ هان و همکارانش [ ]، با فرض ثابت بودن ضریب افت حرارت کلی، از مفهوم اکسرژی برای رتبه‌بندی کلکتورهای خورشیدی استفاده کردند و بر مبنای تولید اکسرژی بیشتر، چهار کلکتور مختلف را مرتب کردند. در سال 1999 هال و همکارانش [ ]، به تحلیل اکسرژی گیرنده‌های خورشیدی فضایی پرداختند و با اعمال این فرض ساده که ضریب افت حرارت کلی تابعی توانی از دمای متوسط سطح بیرونی است، رابطه‌ای انتگرالی برای راندمان اکسرژی گیرنده بدست آوردند.
173- پروژه آماده: بررسی انواع کلکتورهای خورشیدی solar colector – شامل 23 صفحه فایل ورد (word)