كيف عمل السخان الشمسي
كيف عمل السخان الشمسي ؟، سخان المياه بالطاقة الشمسية هو جهاز يمكن استخدامه لالتقاط أشعة الشمس لتسخين المياه في الأنابيب الخاصة بك لاستخدامها في الحمامات والاستحمام، إلخ، واليوم سوف نتعرف على طريقة عمل السخان الشمسي.
محتويات المقال
نشأة السخانات الشمسية
- على الرغم من أن أجهزة تسخين المياه بالطاقة الشمسية موجودة منذ أكثر من 100 عام، فقد شهدت السنوات العشرين الماضية تطورات كبيرة في تقنيات طلاء الامتصاص.
- مما أدى إلى مجمعات الطاقة الشمسية التي يمكنها تحويل أكثر من 50٪ من أشعة الشمس المتوفرة بشكل موثوق لتوفير إمدادات المياه الساخنة المحلية.
- كانت معظم سخانات المياه الشمسية البدائية عبارة عن حاويات معدنية سوداء، مثل البراميل، التي تم وضعها في ضوء الشمس، تملأها المياه، وتمتص الحرارة من الشمس، ثم تنتقل عبر أنبوب إلى نظام الماء الساخن في المنزل.
- تستخدم سخانات المياه بالطاقة الشمسية الحديثة نفس المبدأ الأساسي ولكنها تتضمن نظامًا متطورًا من المضخات وحاويات التخزين وأجهزة التجميع لزيادة مقدار طاقة الشمس المنقولة إلى الماء والماء الساخن المتولد والطاقة المحتجزة.
- تقريبا كل دورة الماء الساخن في سخان المياه التقليدية على غرار خزان الحالية التي لديها مصدر ثانوي للحرارة وبالتالي يقلل من عبء الطاقة اللازمة للحفاظ على الماء الساخن، يدعم سخان المياه التقليدي المدفأة الشمسية في الأيام الملبدة بالغيوم وأوقات زيادة الطلب.
- جميع سخانات المياه بالطاقة الشمسية تندرج في فئتين رئيسيتين، السلبي والنشط، تستخدم الأنظمة النشطة المضخات الدوارة، في حين تنقل الأنظمة السلبية الماء عبر الميل الطبيعي للماء إلى الارتفاع عندما يتم تسخينه.
شاهد أيضًا: أنواع السخانات الشمسية ومميزاتها وعيوبها
مكونات السخان الشمسي
- الطاقة الشمسية هي مصدر الطاقة الأساسي لكوكبنا حيث أنها مسؤولة عن توفير الطاقة لنمو النبات (التمثيل الضوئي) وتوفير الدفء الذي يجعل كوكبنا صالحًا للسكن.
- يتكون السخان الشمسي أساسا من، لوحة حرارية (مجمّع شمسي) مثبت على السطح؛ خزان لتخزين الماء الساخن؛ الملحقات، مثل المضخة الدائرية لنقل الطاقة الشمسية من المجمع إلى الخزان، ومنظم حراري.
- سخان المياه بالطاقة الشمسية هو جهاز يستخدم أشعة الشمس (بدلاً من حرارة الشمس) لتسخين المياه، إنه يتيح توفيرًا كبيرًا في الطاقة، حيث تحل الشمس المشرقة على سطح 1 متر مربع محل 100 لتر من زيت التدفئة أو 100 متر مكعب من الغاز الطبيعي (حوالي 1000 كيلو واط ساعة) سنويًا.
- بشكل عام، من الممكن تسخين 50 إلى 70٪ من المياه المستخدمة في المطبخ والحمام بهذه الطريقة.
أسعار السخان الشمسي
تكاليف سخان المياه بالطاقة الشمسية الأساسية في المتوسط 5500 €، بما في ذلك ضريبة القيمة المضافة والتركيب.
يعد سخان المياه بالطاقة الشمسية أحد أكثر الطرق فعالية لخفض البصمة الكربونية للأسرة عن طريق تقليل الاعتماد على استخدام الوقود الأحفوري القذر، من خلال موازنة استخدام الكهرباء أو الغاز أو زيت التدفئة، يمكن أن يوفر استخدام سخانات المياه بالطاقة الشمسية أيضًا توفيرًا ماليًا عن طريق تقليل تكاليف الطاقة.
شاهد أيضًا: دراسة جدوى مشروع بيع أجهزة منزلية
كيف عمل السخان الشمسي؟
- يمتص سخان المياه بالطاقة الشمسية الضوء عن طريق جهاز تجميع يوضع على السطح ويحولها إلى حرارة، تنتقل هذه الحرارة إلى خزان المياه عن طريق مضخة متداولة.
- يتم تشغيل هذا التبادل بواسطة منظم الحرارة، ولكن فقط عندما يكون المجمع أكثر سخونة من الماء في الخزان، هذا يمنع المضخات المتداولة باستخدام الكهرباء دون داع، على العكس، فإنه يمنع ارتفاع درجة الحرارة.
- تبلغ كفاءة المجمعات أعلى مستوياتها في منتصف النهار، في الصيف، عندما تكون السماء غائمة.
- وبالمثل، تكون الكفاءة في التدرج من 35 درجة إلى الأفق، ولكن يمكن تحقيق نتائج جيدة من خلال المجمعات المثبتة رأسياً على الواجهة.
- عندما يكون هناك ضوء الشمس غير الكافي، يتم تسخين الماء مسبقًا ويتولى نظام النسخ الاحتياطي إحضار الماء إلى درجة الحرارة المطلوبة، وبالتالي، يمكن استخدام هذا النظام لإنتاج الماء الساخن عند درجة حرارة ثابتة طوال العام دون انبعاث ثاني أكسيد الكربون.
- باستخدام نظام مباشر، تقوم المضخة بتوزيع مياه المنزل عبر المجمعات، لا تقوم الأنظمة غير المباشرة بتوزيع المياه المنزلية عبر المجمعات، ولكن بدلاً من ذلك، تضخ سائل نقل الحرارة غير المتجمد من خلال المجمعات لتسخينه.
- ينتقل هذا السائل المضاد للتجميد عبر مبادل حراري داخل خزان تخزين، حيث ينقل الحرارة إلى الماء، النظام غير المباشر أكثر تعقيدًا ولكنه أفضل في المناخات حيث تجمد درجات الحرارة المتجمدة نظامًا مباشرًا.
تجميع الطاقة الشمسية
- المجمع هو جزء من نظام سخان المياه بالطاقة الشمسية الذي يجمع الدفء من الشمس ونقله إلى الماء.
- من الأمثلة على أبسط أداة تجميع “الصندوق الساخن” القديم، وهو عبارة عن خزان ماء ساخن معاد تدويره تم تجريده من قشرة، مطلية باللون الأسود، ووضعه في صندوق معزول جيدًا بغطاء زجاجي.
- على الرغم من أنه أساسي بشكل لا يصدق، إلا أنه في الواقع نظام فعال يسهل بناءه وتثبيته مقابل القليل جدًا من الاستثمار، بغض النظر عما إذا كان نظام المنزل نشطًا أو سلبيًا.
- تنقل اللوحة حرارة الشمس إلى أنابيب نحاسية (مطلية باللون الأسود أيضًا، وعادةً باستخدام طلاء إلكتروستاتيكي)، يتدفق الماء من خلال لوحة الامتصاص هذه، حيث يتم تسخينها بواسطة الشمس، ويساعد العزل في الحفاظ على الحرارة داخل الصندوق.
- إن التكنولوجيا المتقدمة لتسخين المياه بالطاقة الشمسية هي عبارة عن مجمِّع الأنبوب المفرغ، يتميز هذا النوع من النظام بوجود صفوف متوازية من الأنابيب الزجاجية الشفافة وامتصاص المعادن والزعانف المطلية.
شاهد أيضًا: ما هي وسائل التبريد الطبيعي قديمًا
وأخيرًا يمكن القول في نهاية موضوعنا عن كيف عمل السخان الشمسي؟، إن سخانات المياه بالطاقة الشمسية تستخدم الطاقة الشمسية من الشمس لتوليد الحرارة (وليس الكهرباء) والتي يمكن بعد ذلك استخدامها لتسخين المياه للاستحمام أو لتسخين المساحة أو العمليات الصناعية أو حتى التبريد الشمسي.