Optical overheating protection
તમામ સૌર ઉષ્મીય સંગ્રાહક પ્રણાલીઓ સાથે સંભવિત જોખમ છે કે સૌર સંગ્રાહક મહત્તમ સલામત કાર્યકારી તાપમાન કરતાં વધુ સંતુલન અથવા સ્થિરતા તાપમાન સુધી પહોંચી શકે છે. ઓપ્ટિકલ ઓવરહિટિંગ રક્ષણ માટે વિવિધ પગલાં લેવામાં આવે છે. ઉચ્ચ કિરણોત્સર્ગની પરિસ્થિતિઓમાં સ્થિર તાપમાનનો સામનો કરવો પડે છે જ્યારે સંગ્રાહકમાંથી કોઈ ઉષ્મા સ્થાનાંતરણ પ્રવાહી વહેતું નથી, ઉદાહરણ તરીકે વીજળીની નિષ્ફળતા, ઘટકની નિષ્ફળતા, સર્વિસિંગ, ઊર્જા સંગ્રહ ક્ષમતાની મર્યાદાઓ અથવા સિસ્ટમમાંથી થોડું ગરમ પાણી કાઢવામાં આવે તે સમયગાળા દરમિયાન. વધુ સામાન્ય રીતે, સ્થિરતાની સ્થિતિને એવી કોઈ પણ પરિસ્થિતિ તરીકે ગણી શકાય કે જેમાં સૌર સંગ્રાહક શોષાયેલી સૌર ગરમીને ઉષ્મા સ્થાનાંતરણ પ્રવાહીમાં પૂરતા પ્રમાણમાં મોકલી શકતો નથી. સિસ્ટમ પર કોઈપણ નુકસાનકારક અસરો ઉપરાંત, ઉચ્ચ સ્થિરતા તાપમાન પણ સંગ્રાહક સામગ્રી પર પ્રતિબંધ મૂકે છે. આ સામગ્રીઓએ ઊંચા સ્થિર તાપમાનના સંપર્ક દરમિયાન અને પછી તેમના મહત્વપૂર્ણ ગુણધર્મોને જાળવી રાખવા જોઈએ. આ સૂચવે છે કે સૌર સંગ્રાહક સામાન્ય રીતે ઉચ્ચ તાપમાન પ્રતિરોધક સામગ્રીમાંથી બનાવવામાં આવે છે. આ સામગ્રીઓ સામાન્ય રીતે મોંઘી, ભારે હોય છે અને એકંદર ઉચ્ચ પર્યાવરણીય અસર ધરાવે છે. પોલિમરીક સામગ્રી સૌર થર્મલ કલેક્ટર્સ માટે નોંધપાત્ર ખર્ચ-ઘટાડો અને પર્યાવરણીય સુધારણાની સંભાવના પ્રદાન કરે છે અને આમ વિવિધ ગરમી હેતુઓ માટે સૌર ઊર્જાના વ્યાપક ઉપયોગને લાભ થઈ શકે છે. જો કે, પ્લાસ્ટિકનું લાંબા ગાળાનું સેવા તાપમાન મર્યાદિત છે. આમ, સૌર શોષકોમાં પ્લાસ્ટિકના સંભવિત ઉપયોગો માટે વધુ પડતી ગરમીથી રક્ષણ સહિત યોગ્ય ડિઝાઇન આવશ્યક છે. શક્ય માર્ગોમાં ઓપ્ટિકલ ગેઇનમાં ઘટાડો (ઉદાહરણ તરીકે, થર્મોટ્રોપિક સ્તરો અથવા ઇલેક્ટ્રોક્રોમિક ઉપકરણોનો ઉપયોગ કરીને) અથવા ગરમ પાણીના વધારાને ડમ્પ કરીને સિસ્ટમના નુકસાનમાં વધારો થશે. આ લેખમાં ઓપ્ટિકલ ગેઇન ઘટાડવાની વૈકલ્પિક પદ્ધતિ રજૂ કરવામાં આવી છે. આ પદ્ધતિ પ્રિઝમની ભૂમિતિ અને કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબની ઘટના પર આધારિત છે. કાર્ય સિદ્ધાંત સ્નેલના નિયમ અનુસાર, જ્યારે પ્રકાશ મધ્યમ સીમાને આપતનાં ખૂણા (θ) પર અથડાય છે ત્યારે તે માધ્યમમાંથી છટકી શકતો નથી, જે નિર્ણાયક ખૂણા (θc) કરતા મોટો હોય છે, જે કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબ તરીકે ઓળખાતી ઓપ્ટિકલ ઘટના છે. નિર્ણાયક કોણનો ઉપયોગ કરીને ગણતરી કરી શકાય છે; પોલીકાર્બોનેટ માધ્યમ માટે, n = 1.59 ના રીફ્રેક્શન ઇન્ડેક્સ સાથે, 1 ની નજીક રીફ્રેક્શન ઇન્ડેક્સ સાથે હવાના વાતાવરણમાં મૂકવામાં આવે છે, જ્યારે θ> θ (c, હવા) = 39° હોય ત્યારે કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબ થાય છે. હવાના વાતાવરણમાં મૂકવામાં આવેલ સર્વોચ્ચ કોણ α1,2 = 45° સાથે પોલીકાર્બોનેટ પ્રિઝમેટિક માળખાને ધ્યાનમાં લો. પ્રકાશનું કિરણ જે સામાન્ય ઘટના પર મધ્યમ સીમા પર અથડાય છે તે કુલ આંતરિક પ્રતિબિંબિત થાય છે, જેમ કે θin = 45°> θ (c, હવા) = 39°. પાણીની હાજરીમાં, θ (c, પાણી) = 56.8° અને θin = 45° <θ (c, પાણી), આવતા પ્રકાશ માત્ર રીફ્રેક્ટ થાય છે અને પોલીકાર્બોનેટ માધ્યમને પાર કરે છે. જેમ કે, પાણી સ્વિચિંગ પ્રવાહી તરીકે કામ કરે છે. સિદ્ધાંતમાં, સ્વિચિંગ પ્રવાહી તરીકે કામ કરવા માટે, પ્રિઝમેટિક માળખાની નજીકના રીફ્રેક્શન ઇન્ડેક્સ સાથે પાણીને અન્ય કોઈપણ પ્રવાહી દ્વારા બદલી શકાય છે. ઓપ્ટિકલ સ્વીચમાં સ્વ-નિયમન પદ્ધતિ હોય છે. તેની નિષ્ક્રિય સ્થિતિમાં સ્વીચ પ્રવાહીથી ભરેલી હોય છે અને પ્રકાશને સ્વીચમાંથી પસાર થવા અને તેની પાછળની સિસ્ટમને ગરમ કરવાની મંજૂરી આપવામાં આવે છે. જેમ જેમ સિસ્ટમ ગરમ થાય છે, તેમ તેમ સ્વિચિંગ પ્રવાહી ઓપ્ટિકલ સ્વીચમાંથી બાષ્પીભવન થાય છે અને પ્રિઝમેટિક માળખું પ્રતિબિંબીત સપાટી તરીકે વર્તે છે. કોઈ વધુ પ્રકાશ સ્વીચમાંથી પસાર થતો નથી, જે સિસ્ટમના મહત્તમ તાપમાનને પ્રવાહીના બાષ્પીભવન તાપમાન સુધી મર્યાદિત કરે છે. કોણીય નિર્ભરતા તેની ભૂમિતિના પરિણામે, ઓપ્ટિકલ સ્વીચ ઇન્સિડેન્ટ બીમના ખૂણા પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોય છે. પ્રિઝમના આકારના આધારે, લાક્ષણિક દિવસ દરમિયાન તેની પ્રતિબિંબીત સ્થિતિમાં સ્વીચનું પ્રસારણ લાક્ષણિક કોણીય અવલંબન દર્શાવે છે. આ નિર્ભરતાનો ઉપયોગ વિવિધ કાર્યક્રમો માટે ચોક્કસ પ્રસારણ વળાંક શોધવા માટે થઈ શકે છે, જ્યાં પ્રિઝમની ભૂમિતિ ઇનપુટ ચલ તરીકે કામ કરે છે. એપ્લિકેશન્સ મુખ્ય એપ્લિકેશન કે જેના માટે ઓપ્ટિકલ સ્વીચ વિકસાવવામાં આવી હતી તે સોલર થર્મલ કલેક્ટર્સ માટે ઓવરહિટિંગ પ્રોટેક્શન છે. પ્રિઝમેટિક ભૂમિતિને કલેક્ટર્સની કવર પ્લેટમાં એકીકૃત કરી શકાય છે જેથી તેમને વધુ પડતા ગરમ થતા અટકાવી શકાય, ક્યાં તો બાષ્પીભવન દ્વારા સ્વ-નિયમન દ્વારા, અથવા ચોક્કસ મહત્તમ તાપમાન પર સ્વીચમાંથી પાણીને બહાર કાઢીને. તાપમાનની મર્યાદા સૌર સંગ્રાહકની અંદર પોલિમરીક સામગ્રીના ઉપયોગને મંજૂરી આપશે, જેનાથી ખર્ચમાં નાટ્યાત્મક ઘટાડો થશે અને બજારમાં પ્રવેશ વધશે. સ્વીચની બીજી એપ્લિકેશન આવાસ અને ઓફિસ ઇમારતો બંને માટે બારીઓમાં છે. ઇમારતમાં પ્રવેશતા સૂર્યપ્રકાશની માત્રાને સ્વિચિંગ પ્રવાહી દ્વારા નિયંત્રિત કરી શકાય છે. ઈમારતમાં સૂર્યપ્રકાશની માત્રાને અટકાવવાથી તડકાના દિવસોમાં ઈમારતની અંદરનું તાપમાન ઘટશે. છેવટે, સ્વીચનો ઉપયોગ ગ્રીનહાઉસની છતની અંદર થઈ શકે છે. ગ્રીનહાઉસમાંના છોડ પરાવર્તિત સ્થિતિમાં સ્વિચ મૂકીને તડકાના દિવસોમાં નુકસાનથી સુરક્ષિત કરી શકાય છે. હાલમાં ગ્રીનહાઉસને ઉનાળા દરમિયાન વધુ પડતા સૂર્યપ્રકાશથી છોડનું રક્ષણ કરવા માટે ચાકના સ્તરથી ઢાંકવામાં આવે છે. ચાકનું સ્તર લગાવવું એ સમય માંગી લે તેવું અને પર્યાવરણ માટે ખરાબ છે. એકવાર ચાક લાગુ થયા પછી, તે ઓછા તડકાના દિવસોમાં સૂર્યપ્રકાશને પણ અવરોધે છે. ઉપર વર્ણવેલ સ્વિચિંગ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને ઓપ્ટિકલ સ્વીચ સંભવિત રીતે આ સમસ્યાનું સમાધાન કરી શકે છે. ગ્રીનહાઉસની અંદરનું તાપમાન પ્રતિબિંબીત સ્થિતિમાં ચોક્કસ માત્રામાં છત વિભાગોને બદલીને નિયંત્રિત કરી શકાય છે. ગ્રીનહાઉસમાંથી ગરમી કાઢવા માટે છતની અંદર સ્વિચિંગ પ્રવાહી પણ ફેલાવી શકાય છે. આ ઠંડક પદ્ધતિઓ (છત) ની બારીઓ બંધ રહે છે અને આબોહવા (સાપેક્ષ ભેજ અને ઊંચું સ્તર) શ્રેષ્ઠ અને સ્થિર રહે છે. ગ્રીનહાઉસ છતમાં સ્વિચિંગ પ્રવાહીનો ઉપયોગ સૌર વર્ણપટના ચોક્કસ ભાગ માટે ફિલ્ટર તરીકે થઈ શકે છે. પાણી કહેવાતા "પી. એ. આર". પ્રકાશને (પ્રકાશસંશ્લેષક રીતે સક્રિય કિરણોત્સર્ગ, જે પ્રકાશનો છોડ વધવા માટે ઉપયોગ કરે છે) પસાર થવા દે છે, જ્યારે "એન. આઈ. આર". (ઇન્ફ્રા રેડની નજીક) પ્રકાશ શોષાય છે. એન. આઈ. આર. પ્રકાશને શોષવાની માત્રાને સ્વિચિંગ પ્રવાહીમાં કોપર સલ્ફેટ અથવા માટીના સૂક્ષ્મ કણોને હલ કરીને ટ્યુન કરી શકાય છે. આ રીતે વૃદ્ધિની મહત્તમ પરિસ્થિતિઓ પસંદ કરી શકાય છે. કેટલાક ગ્રીનહાઉસ ઉત્પાદનો, જેમ કે ફૂલો, રાત્રે કૃત્રિમ પ્રકાશનો ઉપયોગ કરીને ઉગાડવામાં આવે છે. આ કૃત્રિમ પ્રકાશ ગ્રીનહાઉસના વાતાવરણમાં કહેવાતા પ્રકાશ પ્રદૂષણનું કારણ બને છે. જ્યારે ગ્રીનહાઉસ છતમાં સારી રીતે રચાયેલ ઓપ્ટિકલ સ્વીચ હોય છે ત્યારે ગ્રીનહાઉસ છત રાત્રે પ્રતિબિંબીત બને છે, જે કૃત્રિમ પ્રકાશને ગ્રીનહાઉસની અંદર રાખે છે. આડઅસર તરીકે ઓછી લાઇટની જરૂર પડે છે કારણ કે છત કાર્યક્ષમ અરીસા તરીકે કામ કરે છે. સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ http://www.nat.vu.nl ~ સ્લેમન/ઓપ્ટિકલ% 20સ્વિચ/સોલસ્વિચ. પીએચપી સૌર ઊર્જા