ما هو سخان المياه الشمسي وكيف يعمل؟

انتشر مؤخرًا بين المنازل الكبيرة والفنادق والمطاعم سخان المياه الشمسي والذي يعتمد في تسخين المياه على أشعة الشمس كمصدر للطاقة، وذلك لأنه يعمل على حل العديد من المشاكل والتي من أهمها توفير الفواتير والاعتماد على مصدر واحد فقط للمياه الساخنة مهما كان حجم المياه المطلوبة، نغطي لكم في هذا الموضوع جميع الجوانب التي تريد معرفتها حول سخان المياه الشمسي.

نظرية عمل السخان الشمسي

أول ما نعرضه لكم في هذا الموضوع هو شرح لنظرية عمل سخان المياه الشمسي ومكوناته، وهذا ما نوضحه لكم فيما يلي:

• أولًا نظرية عمل سخان المياه الشمسي والتي تمر بثلاث مراحل:

1. مرحلة امتصاص الأشعة: وذلك من خلال جهاز يُسمى بـ مُجَمع الطاقة الشمسية، والذي يتم من خلاله امتصاص الإشعاع الشمسي، ثم تحويل هذه الطاقة إلى السائل أو المواد التي تمر عبر المجمع.
2. مرحلة نقل الطاقة: وتتم هذه المرحلة من خلال وسط لنقل الطاقة المُمتصة، حيث تتم مرحلة  نقل الطاقة الممتصة إلى الماء بواسطة موصل حراري، وتختلف نوعية هذه المادة تِبعاً لاختلاف الهدف المراد من استخدامها.
3. مرحلة التخزين: وهي المرحلة التي يتم فيها تخزين المياه الساخنة والمنقولة لتكون جاهزة للاستخدام في أي وقت وذلك عن طريق خزان معزول حرارياً، والذي يكون مغلفاً بطبقة داخلية من النحاس أو الفولاذ، وتعمل سخانات الطاقة الشمسي على ضغط منخفض ومرتفع، حيث تتراوح ما بين 100 إلى 600 كيلو باسكال.

• ثانيًا مكونات سخان الطاقة الشمسية

• المجمعات الشمسية:

وهي التي تقوم بتجميع أشعة الشمس فترتفع درجة حرارتها، وتعتبر أكثر اللواقط المستخدمة انتشاراً هي المسطحة Flat Plate Collectors ولواقط الأنابيب المفرغة Vacuum Tubes Collectors.

• خزان معزول عزل حراري:

وهو وظيفته كما ذكرنا مسبقًا الاحتفاظ بالمياه الساخنة لاستخدامها في كل وقت، لذلك فإن سعة الخزان  تبداء من 100 لتر وحتى 500 لتر في الاستخدامات المنزلية.

• هيكل تثبيت معدني:

وهو وظيفته حمل المجمعات الشمسية و الخزان معا، لذلك يجب أن يتم التثبيت بما يحقق زاوية ميل مثالية كما هو الحال في الألواح الشمسية.

• ملف تسخين كهربائي احتياطي Auxiliary Electric Heater:

 تتراوح قدرة هذا الملف بين 2 و 4 كيلو وات ساعة لمعظم الأستخدامات المنزلية، ويعمل بصورة تلقائية بواسطة حساس يقوم بقياس درجة حرارة المياه في الخزان، 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

تجربة سخان المياه الشمسي من أكثر التجارب المثيرة للأهتمام وذلك لأنها تقدم العديد من الحلول التي نقدمها لكم فيما يلي:

1. من أهم مميزات سخان المياه الشمسي أنه لا يطلق أول أكسيد الكربون الذي يطلقه سخان الغاز والذي يمثل خطرًا كبيرًا على صحة الإنسان.
2. يمتاز سخان الطاقة الشمسية بأنه فائق القدرة على امتصاص وتخزين الحرارة.
3. أيضًا من أهم مميزات سخان المياه الشمسي مقابل السخان الغاز أنه لا يفقد سخان الماء الغازي حوالي 3.5٪ من حرارته المخزنة في الساعة كما هو الحال في السخانات الغاز.

مشاكل السخان الشمسي

هناك بعض المشاكل التي تواجه مستخدمي سخان المياه الشمسي، يرجع لعدة أخطاء نوضحها لكم فيما يلي:

• أولًا الاختيار الخاطئ لسخان غير مناسب:

سخان المياه الشمسي صُمم ليناسب جميع الاحتياجات والظروف، لذلك عليك التأني في اختيار سخان المياه الشمسي المناسب لك، وإليك هذه النصائح للوصول لسخان الصحيح:

• 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.

• ثبات السخان:

إتقان التركيب ونوعية المعدات المستخدمة في تركيب السخان من العوامل التي يجب الانتباه إليها، كذلك ما إذا كان تركيب قوس الصلبة، يتم تشديد جميع مسامير والمفاصل، وتركيب أنابيب المياه العلوية والسفلية، كذلك ما إذا كان سخان المياه تدابير التعزيز نفسها، على وجه الخصوص، تجدر الإشارة إلى أنه في أنبوب الصرف الصحي يجب أن يتم تثبيت لوقف الجهاز لمنع ارتداد الماء الساخن، وتصب في أنابيب المياه الباردة.

• خدمات ما بعد البيع

وأخيرًا خدمة ما بعد البيع هي من أكثر العوامل الهامة التي يجب ان تلتفت اليها عند قيامك بشراء  سخان المياه بالطاقة الشمسية سواء صيفًا أو شتاءً،  لذلك قم باختيار الشركات المعروفة تماما، والمجربة بالفعل مع القطاعات الكبيرة، وذلك  لأن سخانات المياه بالطاقة الشمسية المنزلية هي السلع الاستهلاكية المعمرة، وعادة ما يتم تثبيتها على السطح، مرة واحدة ثم تفشل في عملها، كما أنها من الأجهزة الصعب أن يقوم المستخدم بالتعامل معها وصيانتها بنفسه، لذلك يجب ضمان خدمة ما بعد البيع.

في الوقت الحاضر تترواح فترة الضمان عموما من بين 3-5 سنوات، كما أنه يتم تركيب السخانات الشمسية في الهواء الطلق، واستخدام وقت طويل، فإن أنبوب فراغ يكون الغبار أو التلوث الشوائب، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة امتصاص الحرارة، وبالتالي فإن الأنابيب الفارغة للسخان تحتاج تنظيفها بانتظام، وخاصة في المناطق الثلجية في فصل الشتاء، تحتاج تنظيفها من الثلوج في الوقت المناسب، لذلك فعليك أن تسئل قبل عملية الشراء هل ستوفر لك الشركة خدمة تنظيف الأنابيب بانتظام أم لا.

• ثانيًا عدم الاهتمام بالصيانة:

فبالرغم من أن السخان الشمسي لا يتطلب الكثير من الصيانة إلا أنه يجب الاهتمام بها والانتظام على أعمال الصيانة التالية:

1. إذا كنت سوف تغادر المنزل لفترة ولن تحتاج لاستخدام السخان، يُفضل إزالة أنبوب جمع الحرارة وتنفيس المياه.
2. إذا كان من الصعب تفكيك أنبوب جمع الحرارة ، يمكنك استخدام بلاط الضوء الملون لمنع أنبوب جمع الحرارة.
3. يجب تفريغ النظام بانتظام لمنع انسداد خط الأنابيب، ويجب تنظيف خزان المياه لضمان جودة المياه مرة أخرى نظيفة.
4. قم بإزالة الغبار بانتظام من الغطاء الشفاف لمجمع الطاقة الشمسية.
5. يجب أن يتم التنظيف في الصباح الباكر أو في المساء عندما تكون الشمس غير قوية وتكون درجة الحرارة منخفضة.

المراجع

oorjan