سخان المياه الشمسي يأتي بأنواع عديدة وذلك ليلائم جميع المتطلبات والاحتياجات، في هذا الموضوع نعرض عليكم صور سخان المياه الشمسي بمختلف أنواعه، وشرح كل نوع منهم بالتفصيل حتى يتسنى لك اختيار النوع الأنسب لك من بينهم.
نظرية عمل السخان الشمسي
قبل أن نقوم بعرض أنواع سخان المياه الشمسي، معرض عليكم أولًا نظرية عمل السخان الشمسي بكل بساطة:
- فكرة السخان الشمسي فكرة قديمة جدًا حيث يتم تسخين المياه بالطاقة الشمسية منذ سنوات عديدة في المناخات المشمسة الدافئة.
- الجديد في الأمر أنه تم تطويرها لتعمل 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.
- 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.
وهذا هو الجزء الأول من ما هو سخان المياة الشمسي؟
أقرأ المزيد عن سخان المياه الشمسي بدون خزان علوي
مكونات السخان الشمسي
بعد أن وضحنا لكم نظرية عمل سخان المياه الشمسي، نعرض عليكم في ما يلي مكوناته ووظيفة كل مكون:
-
غطاء المجمع الشمسي الشفاف (Transparent Cover of the Collector):
وهو عبارة عن غطاء زجاجي سمك 4مم ووظيفته هو تمرير أشعة الشمس إلى داخل المجمع الشمسي(إلى اللوح الماص)، كما أنه يحفظ الأجزاء الداخلية من الأمطار والغبار والعوامل الجوية الأخرى بواسطة إطار من السيليكون المقاوم جدا لأشعة الشمس ودرجات الحرارة العالية.
وهو مُصنه من نوع المنشوري المقوى (Tempered Glass) الذي يتصف بقوة تحمله العالية ومقاومته للعواصف و الثلوج، وبالتالي فإن إمكانية كسره ضئيلة جدا، و في حالة انكساره فإنه يتحطم إلى قطع صغيرة غير ضارة (كما يحدث مع زجاج نوافذ السيارات) مما يوفر السلامة المطلوبة، كما يتميز هذا الزجاج أيضا عن زجاج المجمعات الشمسية التقليدية باحتوائه على كمية ضئيلة جدا فقط من أكاسيد الحديد مما يزيد من نفاذية لأشعة الشمس و يسمح لجزء كبير منها بالوصول إلي اللوح الماص وبنفس الوقت فإنه يعيق من فقدان الأشعة بعد دخولها المجمع الشمسي مما يعطي أداء أعلى لتجميع الطاقة الشمسية.
-
اللوح الماص (Absorbing Plate) :
وهي عبارة عن صفيحة ماصة للحرارة مصنوعة من النحاس أو الألومنيوم مثبت عليها أنابيب نحاس يمر فيها سائل ناقل للحرارة لنقل الحرارة من هذه اللوحة إلى خزان الماء الشمسي، وعادة ما يتم دهن الألواح الماصة التقليدية باللون الأسود، وكما هو الحال مع كل سطح أسود ساخن ينبعث منه نسبة عالية من الإشعاعات الحرارية فالمجمع الشمسي ذي اللوح الماص المدهون باللون الأسود يمتص حوالي(60%) من الإشعاع الحراري وينبعث منه حوالي(40%) مما يقلل من فاعليته
-
أنابيب النحاس (Copper Tube) :
و هي الأنابيب التي تنقل الحرارة الممتصة في اللوحة الماصة إلى خزان الماء الشمسي في دورة مغلقة و يوجد في المجمع الشمسي نوعين من أنابيب النحاس.
-
الأنابيب الصاعدة (Risers) :
و تتواجد بقياسين هما (10 *0.5مم) أو(8*0.4مم) و تلحم هذه الأنابيب على أحد سطحي اللوح الماص بواسطة لحام الليزر.
-
الأنابيب الرئيسية (Headers) :
و تتواجد بقياس واحد هو (18*0.7مم)
-
العزل الحراري (Thermal Insulation) :
يتضمن دليل سخانات المياه الشمسية طبقة من مادة الصوف الزجاجي سمك 30مم كثافة (30كجم/م3) توضع تحت السطح الماص وطبقة أخرى بسمك 15مم كثافة (60كجم/م3) توضع على جوانب المجمع الشمسي و=يعمل هذا العازل على منع تسرب الحرارة من السطح الماص إلى خارج المجمع بهدف حفظ الحرارة لتوظيفها في عملية تسخين الماء.
عندما لا يتم استخدام المياه الساخنة من السخان الشمسي خلال فترات التغيب عن المنزل في العطل و الإجازات فقد تصل درجات حرارة المياه الساخنة في خزان الماء الشمسي(Solar Water Tank) إلى درجات حرارة عالية و في هذه الظروف قد ترتفع درجة حرارة اللوحة الماصة التقليدية السوداء في النهار إلى درجة حرارة (80̊)مئوية.
صور سخان المياه الشمسي بمختلف أنواعه
في ما يلي نعرض لكم أنواع سخان المياه الشمسي بالصور:
صور سخان المياه الشمسي المسطح Flat Plate
- السخان الشمسي المسطح Flat Plate يتم الاعتماد عليه في مساحة واسعة جدًا منذ منتصف القرن العشرين حتى الآن.
- وذلك لأنه من المعروف أن أنظمة FPC تدوم طويلاً لأنها معدنية، لكن بعض الناس يرى ان التكلفه عاليه، لذلك يميلون إلى أن يكونوا في جانب باهظ الثمن قليلاً.
- ومن الأسباب أيضًا التي تجعل من سخان المياه الشمسي المسطح له شعبية كبيرة أنه يعمل بسلاسة جيدة حتى في المناطق الأكثر برودة مع درجات حرارة دون الصفر ولكنها تحتاج إلى حل إضافي مضاد للتجمد وبالتالي زيادة التكلفة الإجمالية.
- وهو يتكون مجمع شمسى مدهون بمواد عالية الامتصاص ويتكون من شيت من النحاس من، متصل بالقنوات الطولية التي يمر بها الماء أو سائل التبادل الحراري، يتم تغليف هذا في غلاف معدني يحيط به حماية صلبة للمساعدة في الاحتفاظ بالحرارة المجمعة ويتم تأمينه بواسطة لوح من الزجاج الحراري.
صور سخان المياه الشمسي الأنابيب الحرارية
- هذا هو هي أبسط نوع سخان المياه الشمسية، يمكن وصفه ببساطة بأنها دبابة تحت ضوء الشمس، ويتم تسخينه وتخزينه دفعة واحدة في كل مرة، تُعرف أيضًا باسم “ICS” أو “المجمّع المتكامل والتخزين”.
- يمكن لهذا النوع من السخانات الشمسية أن يسخن الماء بما يكفي لمساعدتك دون استخدام السخانات الكهربائية، خاصةً بعد الظهر المشمس.
- يقدم كمية مناسبة من المياه الساخنة للأسر المكونة من 2-3 ويمكن أن يكون استثمارًا ممتازًا منخفض التكلفة، ولكن نظرًا لأنها تحتفظ بمخزن المياه الساخنة على السطح طوال الليل فمن الضروري أن يكون خزان التخزين مغلقًا بالكامل. يُنصح أيضًا بأن يكون ما يقرب من ثلث أنابيب التجميع مكشوفة فوق العزل لمنع حمل الماء الساخن مرة أخرى إلى الغلاف الجوي بمثابة نوع من الإشعاع العكسي.
