الشتاء والغيوم والأمطار والطقس الجليدي من أكثر التحديات التي تواجه سخانات المياه بالطاقة الشمسية، وذلك لأنها تعمل بالطاقة الشمسية وعن طريق أشعة الشمس، ولكن بفضل التقدم والذي يحدث في تكنولوجيا السخانات الشمسية وجدت حلول لهذه التحديات وهذا ما نوضحه لكم في هذا الموضوع.
تعرف على أفضل أنواع سخانات الماء
مبدأ عمل سخانات المياه بالطاقة الشمسية
سخان الطاقة الشمسية ببساطة هو حل فعال للحصول على المياه الساخنة عن طريق تحويل أشعة الشمس إلى حرارة وتخزينها لاستخدامها في أي وقت من أوقات اليوم، كما أنها تُعرف أيضًا باسم الألواح الشمسية، وهذه الألواح الشمسية تختلف كليًا عن الألواح الضوئية التي تستخدم من أجل إنتاج الكهرباء، في ما يلي نوضح لكم مبدأ عمل السخانات الشمسية ومكوناتها:
أولًا مبدأ عمل سخانات المياه بالطاقة الشمسية
فكرة عمل السخان الشمسي غير معقدة ويمكن تبسيط شرحها كالأتي:
- يتم تحويل طاقة الشمس إلى طاقة حرارية من خلال السخان الشمسي، حيث تتم عملية تسخين المياه بواسطته باستخدام أشعة الشمس فقط.
- يتم تثبيت السخان الشمسي أعلى المباني بزاوية ميل معينة ويتم توصيله بخط المياه البارد والساخن بالمنشأ ليقوم بمهمة تسخين المياه.
- تقوم السخانات الشمسية بتقديم توفيرًا كبيراً في الطاقة مع الحفاظ على نسبة الاكسجين الطبيعية، وذلك لأن يتم استخدام ألواح من ضمن مكونات السخانات الشمسية.
ثانيًا مكونات السخانات الشمسية ووظيفة كل مكون:
وفقًا لما جاء في بعض الرسوم الهندسية للسخان الشمسي فإنه يتكون من:
- مجمعات شمسية تقوم بتجميع أشعة الشمس فترتفع درجة حرارتها.
- يتم جمع أشعة الشمس باستخدام «اللواقط»، وهناك نوعان منها وهي اللواقط المسطحة Flat Plate Collectors و لواقط الأنابيب المفرغة Vacuum Tubes Collectors.
- يتضمن السخان الشمسي خزان معزول عزل حراري وسعة تبدأ من 100 حتى 500 لتر في الاستخدامات المنزلية.
- يحيط بالسخان هيكل تثبيت معدني يحمل المجمعات الشمسية والخزان معا، ويجب أن يتم التثبيت بما يحقق زاوية ميل مثالية كما هو الحال في الألواح الشمسية.
- وعن تسخين المياه داخل السخان الشمسي، فهناك ملف تسخين كهربائي احتياطي يعمل بصورة تلقائية بواسطة حساس يقوم بقياس درجة حرارة المياه في الخزان، وتتراوح قدرة هذا الملف بين 2 و4 كيلو وات ساعة لمعظم الاستخدامات المنزلية.
- ويتم استخدام هذا المصدر التقليدي للكهرباء في الشتاء أو في حال زيادة كبيرة ومؤقتة في استهلاك المياه مع عدم وجود لواقط شمسية كافية.
تجربة السخان الشمسي
إذا كنت تفكر في اقتناء أحد أنواع سخانات المياه بالطاقة الشمسية، فإننا نعرض عليك في ما يلي أنواع السخانات الشمسية:
- النوع الأول سخانات المياه بالطاقة الشمسية تعمل بنظام السريان الطبيعي، وهذا النوع من السخانات الشمسية يعتمد على القاعدة الفيزيائية التي تقول إن الماء تقل كثافته كلما ارتفعت درجة حرارته،لذلك يتطلب هذا النوع من السخانات تركيب الخزان في مستوى أعلى من السخان، وبالتالي فإن الماء الساخن ينتقل بشكل طبيعي من السخان إلى الخزان،
- النوع الثاني هو سخانات المياه بالطاقة الشمسية فولكان، والتي تعمل بنظام الأنابيب المفرغة، وهذه السخانات مصنوعة من طبقتين من الزجاج القوي، تمتص الأنابيب الزجاجية أشعة الشمس، وتحولها إلى حرارة، وتحول أنابيب التسخين المصنوعة من النحاس المتصلة بالأنابيب المفرغة، الحرارة إلى داخل خزان المياه.
هل تعمل سخانات المياه بالطاقة الشمسية في الأيام المليئة بالغيوم؟
نعم تعمل السخانات الشمسية في الأيام المليئة بالغيوم ، حتى في ظل الظروف الملبدة بالغيوم، عادة ما تكون هناك بعض الحرارة المشعة المتاحة لتسخين المياه على الرغم من ذلك إلى حد أقل مقارنة باليوم المشمس.
ولكن نظرًا لأن أنظمة الطاقة الشمسية تتطلب ضوء الشمس فإن الجزء الأكبر من الإنتاج سيتم في الظروف المشمسة فقط، يتناسب الناتج بشكل مباشر مع كمية ضوء الشمس تحت الأحمر المتاحة في أي لحظة، يمكن للنظام أن يولد 50-70٪ من ناتجه النموذجي في ظل ظروف ملبدة بالغيوم.
عند وجود أمطار أو أيام غائمة من الظروف الملبدة بالغيوم، يتم استخدام النسخ الاحتياطي المساعد حيث ستكون هناك حاجة إلى الطاقة التقليدية.
ما هي سخانات المياه بالطاقة الشمسية المناسبة لفصل الشتاء
يوجد بعض العوامل التي يجب عليك النظر والالتفات إليها عندما تقرر شراء سخانات المياه بالطاقة الشمسية مناسبة لفصل الشتاء، وهم:
-
مؤشرات الأداء الحراري:
الأنابيب الفارغة من أهم مكونات السخان الشمسي، ونوعية الأنابيب الفارغة تؤثر بشكل مباشر على أداء سخان المياه بالطاقة الشمسية بأكملها حتى وغن كان العزل جيدًا، لذلك ينبغي أن تلاحظ جيدًا طلاء الأنابيب الفارغة الزجاجية، وهذه الطبقة من الطلاء تساعد على امتصاص أشعة الشمس، كما أن الشركات المصنعة لعمليات الإنتاج المختلفة، وطلاء اللون تكون مختلفة، ولكن عموما الأسود، الأزرق الداكن أو الرمادي الداكن، هم الأنسب، وينبغي أن يكون الطلاء من نوعية جيدة ولون موحد، دون خدوش، وهذا يضمن “الحرارة اليومية المفيدة” أو “متوسط الكفاءة اليومية” على أعلى مستوى ممكن، و “متوسط فقدان الحرارة عامل” أو “متوسط معامل فقدان الحرارة” منخفضة قدر الإمكان
-
عدد سكان المنزل
يجب أن تضع في اعتبارك عند شراء السخان الشمسي عدد السكان المقيمين في المنزل لتحديد حجم شراء الطاقة المنزلية لسخان المياه بالطاقة الشمسية، والمعيار العام هنا هو 40 لترا من الماء للشخص الواحد.
-
ملحقات السخان
إذا كنت شراء سخانات المياه بالطاقة الشمسية تحتاج إلى تكوين جهاز التدفئة الكهربائية، يجب اختيار المنتج مع تصميم السلامة الكهربائية، وكذلك شراء غيرها من الملحقات ذات الصلة، مثل جهاز المياه التلقائي، درجة حرارة المياه عرض مستوى المياه، صمام الملف اللولبي، وما إلى ذلك، مما يضمن لك عمل السخان بشكل جيد شتاءً.
التحديات التي تواجه السخانات الشمسية
هناك بعض التحديات التي تواجه السخان الشمسي، ولكن يمكن أن نتداركها بكل سهولة ولا نشعر بها، نوضحها لكم في ما يلي:
-
حرارة المياه غير منتظمة
وهذا العيب من عيوب السخان الشمسي أيضًا منتشر إلى حد كبير، فيمكن أن تكون التغيرات المفاجئة في درجة حرارة الماء مزعجة، يمكن أن يكون تغيير درجة حرارة الماء خطراً على أي شخص يستحم لأنه قد يعاني من حروق خطيرة، ولتجنب هذا الأمر عليك تجربة السخان أولًا والتأكد من أن درجة الحرارة منتظمة وغير متغيرة.
-
نعاني من التسريبات
قد يذكر بعد المستخدمين هذا العيب من ضمن عيوب السخان الشمسي، حيث يبدأ تسرب صمام تخفيف درجة الحرارة والضغط في الألواح الشمسية في حالة تلفه، قد يكون الضغط المفرط في الألواح أيضًا سببًا للتسرب، يمكن أن تصبح تركيبات الأنابيب فضفاضة أيضًا وتحدث تسريبات.
-
انسداد مضخة التدوير
تضمن المضخة الدورانية انتقال المياه بنجاح حول النظام، قد يؤدي الانسداد إلى إفسادها، ولتجنب هذه المشكلة من مشاكل السخان الشمسي يجب الاعتماد على خامات ذات جودة عالية.
-
القضيب الموصل لا يعمل بشكل فعال
تستخدم بعض أنواع السخانات الشمسية قضيب موصل من أجل تسخين المياه بشكل فعال، يمكن أن تتسبب الرواسب في الخزان أو التآكل على قضيب الموصل في حدوث خلل، لذلك يجب الاعتماد على خامات نظيفة وهذا بالطبع يتطلب الاعتماد على شركة محترفة لها تاريخ في هذا العمل.
المراجع
