دليل لاختيار سخان المياه بالطاقة الشمسية

يتكون نظام تسخين المياه بالطاقة الشمسية بشكل عام من المكونات التالية: المجمعات الحرارية الشمسية ، وخزان المياه ، ونظام الدوران مع مضخة دائرية وجهاز تحكم في درجة الحرارة ، وغاز احتياطي أو معزز كهربائي. في نظام سخان المياه الشمسي غير المباشر ، هناك حاجة إلى مبادل حراري إضافي ، بالإضافة إلى خزان تصريف إضافي. في هذه المقالة التعليمية ، سوف نستكشف تشغيل أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية ونوجهك خلال التصنيفات المعقدة والمربكة أحيانًا لهذه الأنظمة.

مبادئ عمل سخانات المياه بالطاقة الشمسية

قبل النظر إلى أنواع مختلفة من سخانات المياه ، دعنا أولاً نتطرق إلى كيفية عمل سخانات المياه بالطاقة الشمسية. بادئ ذي بدء ، تلتقط المجمعات الحرارية الشمسية المثبتة على سطح منزلك الإشعاع الشمسي وتستخدمه لتسخين سائل داخل جهاز الامتصاص. تختلف هذه العملية تمامًا عن الألواح الشمسية الكهروضوئية (PV) التي تولد الكهرباء التي تستخدمها في منزلك. الألواح الشمسية تحول الطاقة إلى كهرباء. سخانات المياه بالطاقة الشمسية تنقل الطاقة. نعلم أن هذا قد يكون محيرًا ، لكننا نشير إلى الوحدات الشمسية التي تولد الكهرباء مثل الألواح الشمسية أو الوحدات الشمسية. قد تبدو مجمعات الطاقة الشمسية في نظام سخان المياه الشمسي متشابهة إلى حد ما ، لكنها مختلفة تمامًا.

تصنيف أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية

مباشر و غير مباشر

يمكن تصنيف أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية بعدة طرق. تعتمد إحدى الطرق الأساسية للتمييز بين السخانات الشمسية على ما يتم تسخينه في مجمعاتها الشمسية. ينتج عن ذلك فئتان متميزتان: الأنظمة المباشرة وغير المباشرة. تقوم أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية المباشرة ، والتي تسمى أيضًا أنظمة الحلقة المفتوحة ، بتوزيع المياه المنزلية ، والتي نستخدمها للاستحمام وغسل أيدينا ، من خزان المياه إلى المجمعات والعكس.

من ناحية أخرى ، تستخدم سخانات المياه بالطاقة الشمسية ذات الحلقة المغلقة أو غير المباشرة مبادلًا حراريًا لفصل المياه عن سائل نقل الحرارة ، وعادة ما يكون مضادًا للتجمد يدور في المجمعات ونظام الأنابيب. على الرغم من أن الأنظمة غير المباشرة أكثر تكلفة وتكلفة الصيانة ، إلا أنها تعمل بشكل موثوق في ظروف شديدة البرودة أو الحرارة. يمنع سائل نقل الحرارة التجميد والسخونة الزائدة.

الإيجابي والسلبي

الجهاز الكهربائي بناءً على ما إذا كانت القوة الخارجية مستخدمة في نظام الدوران ، يمكن تصنيف سخان المياه الشمسي إلى أنظمة نشطة وسلبية. تستخدم أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية النشطة مضخات لتدوير المياه المنزلية أو مانع التجمد من خلال النظام. كما أنها تنظم العملية الكلية باستخدام وحدات التحكم الإلكترونية وأنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية المباشرة والسلبية والنشطة ، والتي يعد جهاز التحكم في درجة الحرارة المكون الرئيسي لها. يراقب جهاز التحكم في درجة الحرارة فرق درجة الحرارة بين خروج السائل من مجمع الطاقة الشمسية والمياه في خزان التخزين. عادةً ما تقوم وحدة التحكم بتشغيل المضخة عندما يكون السائل (الماء المنزلي أو مانع التجمد) في المجمع أكثر دفئًا بحوالي 5-8 درجات مئوية من الماء الموجود في الخزان ، وتقوم بإيقاف تشغيل المضخة عندما يقترب اختلاف درجة الحرارة من 3-4 درجات مئوية. عملية التحكم هذه تمنع المضخة من الدوران كثيرًا كما تمنع ارتفاع درجة حرارة الماء في الخزان.

نظرًا لأنها لا تستخدم أي مضخات ، فإن سخانات المياه بالطاقة الشمسية السلبية تعتمد حصريًا على قوى الحمل الحراري التي تحركها الحرارة الطبيعية والجاذبية لتدوير المياه ، أو سائل نقل الحرارة ، من خلال النظام. نظرًا لارتفاع الماء الدافئ وسقوط الماء البارد في الحمل الحراري ، يجب دائمًا وضع خزان التخزين فوق مجمعات الطاقة الشمسية. على الرغم من أن أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية السلبية تكلف أقل من الأنظمة النشطة ، حوالي 20٪ -50٪ ، ولا تتطلب صيانة ، فهي غير فعالة نسبيًا ويمكن أن ترتفع درجة حرارتها أو تتجمد. توفر الأنظمة النشطة أيضًا مزيدًا من الحرية في تصميم النظام وتسمح بالتحكم الدقيق في درجة الحرارة ، مما يجعل تجربة سخان المياه بالطاقة الشمسية مريحة قدر الإمكان

نظام تسخين المياه بالطاقة الشمسية تجربة سخانات المياه كومارسولار مريحة قدر الإمكان

مقارنة نظام تسخين المياه بالطاقة الشمسية

إذا كان هناك العديد من الأشخاص الذين يعيشون في منزلك وأنت تعيش في مناخ دافئ ، فمن المحتمل أن يكون نظام سخان المياه بالطاقة الشمسية النشط المباشر هو أفضل خيار لك مع مراعاة التكلفة الإجمالية والكفاءة.

إذا كان استهلاكك للمياه في المنزل أعلى خلال ساعات الصباح بسبب استخدام الدش والطهي ولكن تقل تدريجيًا بعد ذهاب الأطفال إلى المدرسة وأنت في المكتب ، فيجب عليك اختيار سخان مياه بالطاقة الشمسية مع نظام تصريف للتأكد من أن يتم الاحتفاظ بالماء دافئًا في الليل.

إذا كان الطقس حارًا على مدار السنة ولا ترغب في إنفاق الوقت والمال على الصيانة ، فإن النظام المباشر السلبي هو الأكثر منطقية.

إذا كنت تعيش في منطقة ذات مناخ معتدل وليس لديك ميزانية كبيرة ، يمكنك اختيار نظام ترموسيفون إذا كان بإمكانك تركيب خزان فوق مجمعات الطاقة الشمسية.

إذا كنت تعيش في منطقة باردة ، فإن النظام غير المباشر يعد خيارًا منطقيًا لأن سائل نقل الحرارة ، عادةً مضاد للتجمد ، سيسمح بالتشغيل على نطاق أوسع من درجات الحرارة.