سخان المياه الشمسي وأنواعه المختلفة أكثر الطرق كفاءة في استخدام الطاقة لإنتاج الماء الساخن المنزلي، حيث أن مصدر الطاقة الأساسي “ضوء الشمس” مجاني، لذلك أعددنا لكم هذا الموضوع حول سخان المياه الشمسي وأنواعه المختلفة وكيفية الاختيار من بين أنواعه ما يناسب احتياجاتك.
نظرية عمل السخان الشمسي
تم استخدام تسخين المياه بالطاقة الشمسية لسنوات عديدة في المناخات المشمسة الدافئة، ولكن يمكن أن تعمل في مواقع تصل إلى الشمال حيث الثلوج والمُناخ الغائم، إذا كان لديك عائلة كبيرة أو تستخدم كميات كبيرة من الماء الساخن، فقد يكون سخان المياه الشمسي وأنواعه خيارًا فعالاً من حيث التكلفة، في حين أن المعدات لها تكلفة أولية أعلى من الأنواع الأخرى من سخانات المياه، فإن توفير الطاقة يمكن أن يعوض التكلفة على مدى عمر النظام، في ما يلي نوضح لكم نظام عمل سخان المياه الشمسي وأنواعه:
- كانت سخانات المياه الشمسية الأولية عبارة عن حاويات معدنية كبيرة مطلية باللون الأسود لأن اللون الأسود هو موصل جيد للحرارة ويمتص الكثير من الحرارة التي يتم تسخينها بسرعة.
- عندما يتم تسخين الوعاء مع حرارة الشمس، يتم أيضًا تسخين المياه المخزنة في هذه الحاويات.
- كان هذا بسيطًا ولكنه كان يستغرق وقتًا طويلاً لأنه استغرق عدة ساعات لتسخين الماء.
- مع تقدم التكنولوجيا تم عمل الخلايا الشمسية والألواح الشمسية ونظام الألواح الشمسية المنزلية وتم تطوير سخانات المياه الشمسية الجديدة.
- يعمل سخان المياه الشمسي وأنواعه الجديدة على نفس المبدأ ولكن لديها نظامًا متطورًا للغاية بما في ذلك المضخات وخزانات التخزين المعزولة ومقاييس درجة الحرارة والصمامات المضادة للتجمد ومجمع الطاقة الشمسية.
- يمتص هذا النظام الجديد المزيد من الطاقة الشمسية من الشمس وبالتالي يسخن الماء بشكل أسرع.
- يتم تصنيع سخانات المياه الشمسية الأكثر تقدمًا بتصميمات مختلفة ولكن جميعها تحتوي على المكونات الشائعة التالية:
- جامع – جامع الدفعة (غير متوافق مع أنظمة الدوران ذات الحلقة المغلقة) ، جامع اللوح المسطح ، جامع الأنبوب المفرغ.
- خزان تخزين معزول – له مداخل ومنافذ توصيل من وإلى.
أنظمة عمل سخان المياه الشمسي وأنواعه
هناك نوعان رئيسيان من أنظمة سخان المياه الشمسي وأنواعه – نشطة، والتي تستخدم مضخة لتدوير المياه بين الخزان والجامعات، والسلبي الذي يعتمد على الحمل الحراري الطبيعي لتدوير الماء، وهناك نظامين أخرين غير أساسيان وهما المباشر والغير مباشر، في ما يلي نوضح أكثر عن أنظمة عمل سخان المياه الشمسي وأنواعه:
أولًا الأنظمة النشطة:
- يمكن أن تكون الأنظمة النشطة إما التداول المباشر أو التداول غير المباشر.
- تقوم أنظمة التدوير المباشر بتوزيع المياه المنزلية من خلال المجمعات وإلى خزان التخزين.
- هذه هي الأنسب للمناخات المعتدلة حيث نادراً ما تنخفض درجات الحرارة إلى ما دون درجة التجمد.
- تقوم أنظمة التداول غير المباشر بتدوير سائل نقل الحرارة غير المتجمد من خلال المجمعات ثم من خلال المبادل الحراري في خزان التخزين. وهي مفضلة في المناخات الباردة حيث قد تتجمد الأنابيب في نظام دوران مباشر.
- في هذا النظام ، يتم استخدام وحدات التحكم والمضخات الكهربائية والصمامات لدفع المياه من المجمع إلى خزان التخزين.
- يستخدم هذا النظام على نطاق واسع حول العالم بمختلف بلدانه.
ثانيًا الأنظمة السلبية:
- عادة ما تكون الأنظمة السلبية أقل تكلفة ولكنها أقل كفاءة.
- يمكن أن تكون إما أنظمة تجميع / تخزين متكاملة أو أنظمة حرارية.
- عادةً ما يتم استخدام نوع التجميع / التخزين المتكامل لتسخين المياه لسخان المياه التقليدي، وهو الأنسب للمناخات التي نادراً ما تنخفض فيها درجات الحرارة إلى أقل من درجة التجمد.
- تعتمد أنظمة Thermosyphon على الحمل الحراري الطبيعي لتدوير المياه، لذلك يجب أن يكون الخزان أعلى من لوحات التجميع – يتدفق الماء الساخن من الألواح إلى الخزان ويعود الماء البارد إلى المجمع للتدفئة.
- في هذا النظام ينتقل الماء تلقائيًا من المجمعات إلى خزان التخزين أثناء تسخينه.
- تحدث هذه العملية بسبب الحمل الحراري، ليست هناك حاجة لأي مضخة كهربائية.
ثالثًا نظام التداول المباشر
- في هذا النظام يتم تداول المياه من خلال مجمعات الطاقة الشمسية حيث يتم تسخينها بواسطة حرارة الشمس.
- يمكن ضخ ماء السخان هذا إلى سخان مياه بدون خزان، أو يمكن استخدامه مباشرة. هذا النظام مناسب للأماكن على الأرض حيث لا يوجد تساقط للثلوج.
- في الأماكن ذات المناخ البارد جدًا أو حيث يوجد تساقط للثلوج، سيتطلب النظام الحماية من التجمد.
رابعًا نظام التداول بحلقة مغلقة (نظام غير مباشر)
- في هذا النظام يتم تخزين السوائل غير المجمدة في المجمعات.
- تسخن الحرارة من الشمس هذا السائل الذي يمر عبر مبادل حراري في خزان التخزين.
- هذه العملية تنقل الحرارة من السائل غير المتجمد إلى الماء في الخزان، ثم يتحول السائل غير المتجمد إلى المجمعات.
- هذا النظام هو الأنسب للأماكن ذات المناخ البارد للغاية أو حيث يوجد تساقط للثلوج.
سخان المياه الشمسي وأنواعه
في ما يلي نوضح لكم سخان المياه الشمسي وأنواعه المختلفة في مقارنة:
| وجه المقارنة |
السخان الشمسي المسطح Flat Plate |
سخان الأنابيب الحرارية vacuum tube |
| التعريف |
|
|
| الايجابيات |
|
|
| سلبياته |
|
|
