با توجه به محدود بودن منابع سوختی و لزوم صرفه جویی در مصرف انرژی، استفاده از انرژی خورشیدی به عنوان یک راهکار استراتژیک از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. لذا در این مقاله به کمک استفاده از سیستم ذخیره خورشیدی برای گرمایش ساختمان آزمایشگاهی دانشگاه آزاد اسلامی واحد سمنان سعی در استفاده از انرژی خورشیدی بصورت بهینه شده است در این سیستم ابتدا انرژی مورد نیاز ساختمان مذکور با استفاده از نرم افزار «Carrier» در طول روز محاسبه شده و سپس انرژی موجود (انرژی خورشیدی) با استفاده از روابط ریاضی محاسبه گردیده است و برنامه ای با زبان برنامه نویسی «MATLAB» برای بهینه سازی مصرف انرژی خورشیدی تهیه شده که میزان بار حرارتی سیستم ذخیره و میزان بار حرارتی سیستم کمکی (بویلر) را در طول روز محاسبه می نماید و نتایج حاصل از برنامه بصورت منحنی هایی که سطح مقطع کلکتور مورد نیاز رادرحالات مختلف برحسب بار حرارتی مورد نیاز نمایش می دهد، ارائه گردیده است.

انرژی حرارتی خورشیدی منبع فراوان و بی­نظیر تجدیدپذیر است که اگر با واحدهای ذخیره­سازی ترکیب شود به عنوان گزینه­ای جذاب و قابل رقابت با تجهیزات متعارف مطرح می­شود. سیستم ذخیره­سازی بستر متراکم (PBSS) یکی از روش­های ذخیرۀ انرژی گرمایی خورشیدی است که به دلیل سادگی و مقرون به­صرفه بودن، برای کاربردهای گرمایش گلخانه­ها، خشک­کردن محصول و گرمایش فضا استفاده می­شود. در این مطالعه پارامترهای تاثیرگذار بر عملکرد PBSSها و پارامترهای استفاده شده برای ارزیابی عملکرد آن ها شرح داده شده­اند. در ادامه به ارزیابی اقتصادی و برخی از کاربردهای PBSS پرداخته شده است. از میان دو نوع بستر ثابت و بستر سیال، اگرچه سیستم های بستر سیال نرخ های بالاتری از انتقال گرما و جرم را ارائه می کنند اما مشکلات فنی بیشتری در طراحی و ساخت دارند. از میان دو نوع جریان شعاعی و جریان محوری، سیستم شعاعی می­تواند بازدهی مشابه سیستم محوری را با هزینه بیشتر بدست آورد. از میان مواد جامد مورد استفاده در بستر ثابت، چدن بالاترین سطح چگالی انرژی را داراست، اما سنگریزه­ها به دلیل دوره برگشت هزینه کمتر نسبت به چدن، توصیه می­شوند. برخی مقالات، عملکرد ماسه را از بقیه مواد بهتر دانستند. هندسه مستطیلی برای سطح مقطع مخزن ذخیره­سازی کمترین هزینه واحد ذخیره­سازی را دارد، اما افت فشار زیادی را به علت اثرات گوشه­ای ایجاد می­کند. در یک مطالعه که از PBSS برای کشت گلخانه­ای در طول شب استفاده کردند، به این نتیجه رسیده­اند که اگر سیستم سه ماه در سال کار کند، دوره بازپرداخت هزینه پنج سال خواهد بود.

اگرچه انرژی خورشیدی یکی از مهم ترین انرژی های تجدیدپذیر در ایران است که در اکثر مناطق کشور به ویژه کویر مرکزی قابل استفاده است، اما ماهیت تصادفی این نوع انرژی امکان پیش بینی توان خروجی تولیدی آن را دشوار ساخته و سبب بروز مشکلاتی در عملکرد سیستم های تغذیه کننده از این انرژی می شود. به همین دلیل به کارگیری سیستم های ذخیره انرژی برای بازه های زمانی که تولید کم تر از مصرف است، جهت تعادل بین تولید و مصرف ضروری می باشد. تکنولوژی های متنوعی جهت ذخیره سازی انرژی خورشیدی وجود دارد اما قبل از استفاده از آن ها در ایران لازم است ظرفیت جذب این تکنولوژی ها در شرکت های ایرانی بررسی شده و براساس آن تصمیم گیری شود. در این پژوهش سعی شده ظرفیت جذب تکنولوژی های موجود جهت ذخیره سازی انرژی خورشیدی با استفاده از مدل تودورووا و دوریسین بررسی شده و به کمک تحلیل رابطه خاکستری، تکنولوژی دارای اولویت بالاتر جهت انتقال انتخاب شود. به این منظور ابتدا پنج شرکت اصلی در زمینه انرژی خورشیدی از استان های مختلف انتخاب شدند و با استفاده از پرسشنامه، اطلاعات مورد نیاز جمع آوری گردید. نتایج این تحقیق حاکی از آن است که تکنولوژی ذخیره سازی «مواد تغییر فازدهنده» نسبت به سایر تکنولوژی های ذخیره سازی انرژی خورشیدی دارای ظرفیت جذب بالاتری در ایران است.

مواد تغییر فاز دهنده (PCMs) در آبگرمکن های خورشیدی برای ذخیره مقدار اضافی انرژی گرمایی موجود در طول ساعات آفتابی می تواند استفاده شود. هدف از مطالعه ی حاضر، بررسی عملکرد سیستم آبگرمکن خورشیدی با لوله ی گرمایی، به همراه سیستم ذخیره ی انرژی حاوی مواد تغییر فاز دهنده (PCMs) است. در این مطالعه یک مخزن گالوانیزه استوانه ای با کویل دوگانه ی مارپیچ و حاوی PCM، به عنوان یک واحد ذخیره ی انرژی گرمایی عمل می کند. از پارافین به عنوان PCM و از آب به عنوان مایع انتقال حرارت (HTF) برای انتقال گرما از مخزن آبگرمکن به لوله های مارپیچ و از آنجا به مخزن ذخیره ی انرژی، استفاده می شود. آزمایشات فرآیند شارژ و تخلیه در روزهای آفتابی و در شرایط عملیاتی واقعی انجام می شود. اهمیت تغییرات دمایی مایع انتقال حرارت HTF و ماده ی تغییر فاز دهنده PCM و نیز بازه ی تغییرات، مورد بحث قرار گرفته و متغیرهای عملکردی انرژی شارژ و تخلیه و بازده انرژی حرارتی مورد مطالعه واقع شده است. بازده شارژ محاسبه شده، %7/75 و بازده واحد ذخیره-ی انرژی برای فرآیند تخلیه، %61.1 بدست آمد. PCM، 2700 کیلوژول گرما را در 70 دقیقه برای دمای ورودی HTF 80 درجه ی سانتیگراد در حین شارژ، ذخیره کرد و 1650 کیلوژول گرما را در 50 دقیقه در دمای HTF ورودی 25 درجه سانتیگراد و 42 لیتر در دقیقه در واحد ذخیره، تخلیه ی انرژی کرد. از آزمایشها مشخص شد که PCM، عملکرد سیستم را، با افزایش بازده انرژی شارژ و راندمان حرارتی مخزن ذخیره ی آب گرم، بهبود می بخشد.

در مطالعه حاضر، تهویه طبیعی خورشیدی با هدف کاهش مصرف سوخت های فسیلی و درنتیجه کاهش گازهای گلخانه ای، در شرایط آب وهوایی گرم و خشک مورد بررسی قرار گرفته است. رفتار متغیرهای مختلف سیال شامل (دما، سرعت و دبی) در حالات گوناگون اندازه گیری و مورد مقایسه قرار گرفته است. از آنجایی که تشعشع خورشیدی طی روز ثابت نیست تهویه خورشیدی غیرفعال ناپایا است. در این راستا جریان جابه جایی طبیعی در تهویه ساز خورشیدی دارای جاذب حرارتی مسی، محفظه شیشه ای دوجداره به منظور جلوگیری از اتلاف انرژی حرارتی و همچنین مواد تغییر فازدهنده برای ذخیره انرژی حرارتی مورد بررسی تجربی قرار گرفته است. تهویه ساز در وضعیت بدون مواد تغییر فازدهنده با توجه به ایجاد اختلاف دمای مناسب توانسته است پدیده دودکشی برای تهویه طبیعی را در بخشی از ساعات روز امکان پذیر کند، اما در ساعات اولیه شب دمای تهویه ساز با دمای محیط یکسان شده و پدیده دودکشی به منظور تهویه مناسب در دسترس نخواهد بود. در تهویه ساز مجهز به مواد تغییر فازدهنده سیستم توانسته است به طور قابل قبولی در کاهش افت دمایی در ساعاتی از شبانه روز که تشعشع خورشیدی وجود ندارد نقش مهمی را ایفا کند که به دنبال آن پایابودن نرخ جریان هوا را در بر خواهد داشت. در حقیقت هدف اصلی استفاده از مواد تغییر فازدهنده در تهویه خورشیدی غیرفعال همین اثر، یعنی استفاده از انرژی اضافی در موارد فقدان انرژی است.