ما هو سخان المياه الشمسي
المجمع (سخان الماء) هو جهاز يجمع الطاقة من أشعة الشمس ويحولها إلى حرارة. تقوم الشمس بتسخين المبرد في المجمع ، والذي يستخدم بعد ذلك لإمداد الماء الساخن والتدفئة أو توليد الكهرباء.
يمكن تسمية الأجهزة المرتبطة بالطاقة الشمسية بشكل صحيح بالتركيبات الشمسية أو مجمعات الطاقة الشمسية (من اسم إله الشمس اليوناني القديم هيليوس).
يمكن أن تكون سخانات المياه بالطاقة الشمسية الحديثة معقدة ، ولكن يمكن لأي مالك لمنزل خاص أن يصنع جهازًا بشكل مستقل لتلبية احتياجاته الخاصة. الشيء الرئيسي هو معرفة الغرض من هذا الجهاز.
ثلاثة مجمعات تلبي احتياجات الأسرة من الماء الساخن والتدفئة
نطاق استخدام محطات الطاقة الشمسية
في بلدنا ، لا يزال الكثير من الناس يربطون عبارة سخان المياه بالطاقة الشمسية بخزان أسود على سطح كابينة الاستحمام الصيفية ، ولكن يتم استخدام هذه التكنولوجيا بنجاح في جميع أنحاء العالم. مجمعات الطاقة الشمسية شائعة في المناطق الجنوبية من أوروبا. سكان المنازل الخاصة في إيطاليا وإسبانيا واليونان مطالبون قانونًا باستخدام سخانات المياه بالطاقة الشمسية. كما أن الصين ليست متخلفة عن الغرب. هناك ، يتم تركيب سخانات المياه بالطاقة الشمسية على أسطح المباني الشاهقة وتوفر الماء الساخن لجميع الشقق. في عام 2000 ، كان هناك الكثير من محطات الطاقة الشمسية في العالم بحيث أنها مجتمعة ستشغل أكثر من 71 مليون متر مربع... ما يقرب من 15 مليون متر مربع منها ستكون أوروبية.
تشغل مجمعات الفراغ الشمسي بالكامل تقريبًا أسطح المباني الصينية الجديدة
تستخدم هذه الأجهزة لإمداد المياه الساخنة للمباني المنزلية والمباني الصناعية وتدفئة المنازل الخاصة ومباني المكاتب وورش العمل. هم الأكثر طلبًا في الصناعات الغذائية والمنسوجات ، حيث يوجد في هذا المجال العديد من عمليات الإنتاج باستخدام الماء الساخن.
في القطاع الخاص ، يمثل كل شخص من ألمانيا 0.14 متر مربع من منطقة تجميع الطاقة الشمسية ، من النمسا - 0.45 متر مربع ، من قبرص - 0.8 متر مربع ، ومن روسيا - 0.0002 متر مربع. إن شدة الإنارة الشمسية في روسيا أقل بـ 0.5 كيلو وات / م 2 فقط من جنوب ألمانيا. وهذا يعني أن قلة شعبية مجمعات الطاقة الشمسية في المناطق الشمالية لا ترجع إلى أسباب جغرافية.
مع نظام متشعب واسع النطاق ، يمكن تسخين حتى مياه البركة
خيار تصميم الصيف
يمتص اللوح الأسود الحرارة وينقلها إلى المبرد المتحرك عبر الأنابيب (الماء أو مضاد التجمد). يحتوي الزجاج على وظيفتين: فهو يسمح للإشعاع الشمسي بالمرور إلى المبادل الحراري ويعمل كحماية من التهطال والرياح ، مما يقلل من أداء السخان. يتم إجراء جميع الوصلات بإحكام حتى لا يدخل الغبار إلى الداخل ولا يفقد الزجاج الشفافية. مرة أخرى ، لا ينبغي تنفيس حرارة أشعة الشمس عن طريق الهواء الخارجي من خلال الشقوق ؛ يعتمد التشغيل الفعال للمجمع الشمسي على هذا.
ابدء
قبل إنشاء مجمّع شمسي ، من الضروري إجراء الحسابات المناسبة وتحديد مقدار الطاقة التي يجب أن يولدها. لكن لا ينبغي أن تتوقع كفاءة عالية من تركيب عصامي. اكتشاف أن ذلك سيكون كافيًا - يمكنك المتابعة.
يمكن تقسيم العمل إلى عدة مراحل رئيسية:
- اصنع صندوقًا
- اصنع مشعاعًا أو مبادلًا حراريًا
- اصنع حجرة متقدمة وقم بالقيادة
- قم بتجميع المجمع
لصنع صندوق لتجميع الطاقة الشمسية بيديك ، يجب عليك إعداد لوح ذو حواف بسمك 25-35 مم وعرضه 100-130 مم. يجب أن يكون قاعها مصنوعًا من القماش ، ومجهز بأضلاع. يجب أيضًا عزلها جيدًا بالرغوة (لكن يفضل الصوف المعدني) ، ومغطاة بصفائح مجلفنة.
بعد إعداد الصندوق ، حان الوقت للتلاعب بالمبادل الحراري. اتبع التعليمات:
- تحتاج إلى تحضير 15 أنبوبًا معدنيًا رفيع الجدران بطول 160 سم وأنبوب بوصتين بطول 70 سم
- في كلا الأنبوبين السميكين ، يتم حفر ثقوب بقطر الأنابيب الأصغر التي سيتم تركيبها فيها. في هذه الحالة ، تحتاج إلى التأكد من أنها متحدة المحور من جانب واحد ، والحد الأقصى للخطوة بينهما هو 4.5 سم
- المرحلة التالية - يجب تجميع جميع الأنابيب في هيكل واحد ولحامها بشكل آمن
- يتم تثبيت المبادل الحراري على لوح مجلفن (تم إرفاقه مسبقًا بالصندوق) ويتم تثبيته بمشابك فولاذية (يمكن عمل مشابك معدنية)
- يوصى بطلاء الجزء السفلي من الصندوق بلون غامق (على سبيل المثال ، أسود) - سوف يمتص حرارة الشمس بشكل أفضل ، ولكن لتقليل فقد الحرارة ، يتم طلاء العناصر الخارجية باللون الأبيض
- من الضروري استكمال تركيب المجمع عن طريق تركيب غطاء زجاجي بالقرب من الجدران ، مع عدم نسيان إحكام الإغلاق الموثوق به للمفاصل
- تُترك مسافة 10-12 ملم بين الأنابيب والزجاج.
اقرأ المزيد: تركيب نظام إمداد المياه من الأنابيب المعدنية والبلاستيكية
يبقى بناء جهاز تخزين للمجمع الشمسي. يمكن لعب دورها بواسطة حاوية محكمة الغلق ، يتراوح حجمها بين 150 و 400 لتر. إذا لم تتمكن من العثور على برميل واحد من هذا القبيل ، فيمكنك لحام العديد من البراميل الصغيرة معًا.
مثل المجمع ، يتم عزل خزان التخزين تمامًا ضد فقدان الحرارة. يبقى أن تصنع غرفة مسبقة - وعاء صغير بحجم 35-40 لترًا. يجب أن يكون مزودًا بجهاز لتساقط المياه (صنبور مفصلي).
تبقى المرحلة الأكثر أهمية والأكثر أهمية - تجميع المجمع معًا. يمكنك القيام بذلك بهذه الطريقة:
- أولاً ، تحتاج إلى تثبيت كاميرا متقدمة ومحرك أقراص. من الضروري التأكد من أن مستوى السائل في الأخير أقل بمقدار 0.8 متر من الغرفة الأمامية. نظرًا لأن الماء في مثل هذه الأجهزة يمكن أن يجمع الكثير ، فمن الضروري التفكير في كيفية تداخلها بشكل موثوق
- يقع المجمع على سطح المنزل. بناءً على الممارسة ، يوصى بالقيام بذلك على الجانب الجنوبي ، بإمالة الوحدة بزاوية 35-40 درجة في الأفق.
- لكن يجب ألا يغيب عن البال أن المسافة بين التخزين والمبادل الحراري يجب ألا تتجاوز 0.5-0.7 متر ، وإلا فإن الخسائر ستكون كبيرة جدًا
- في النهاية ، يجب أن يظهر التسلسل التالي: يجب أن تكون أفانكاميرا أعلى محرك الأقراص ، وآخرها - فوق المجمع
تأتي المرحلة الأكثر أهمية - من الضروري توصيل جميع المكونات معًا وتوصيل شبكة إمدادات المياه بالنظام النهائي. للقيام بذلك ، سوف تحتاج إلى زيارة متجر السباكة وشراء التركيبات والمحولات والممسحة وصمامات الإغلاق الأخرى اللازمة. يوصى بتوصيل المقاطع عالية الضغط بأنبوب بقطر 0.5 "، ضغط منخفض - 1".
يتم التكليف على النحو التالي:
- تمتلئ الوحدة بالماء من خلال فتحة التصريف السفلية
- تم توصيل أفانكاميرا وتعديل مستويات السائل
- من الضروري السير على طول النظام والتحقق من عدم وجود تسرب
- كل شيء جاهز للاستخدام اليومي
يمكنك صنع مجمّع شمسي بيديك بسرعة كافية ، فهذه ليست مهمة صعبة للغاية. لاستخدامه في البلد ، في الصيف ، لا تحتاج إلى دوائر معقدة ومعدات خاصة:
- إذا كان الماء مطلوبًا فقط في الخارج (دش خارجي ، ماء ساخن للغسيل ، حمام سباحة ، غسل الأطباق ، احتياجات منزلية أخرى) ، يتم أيضًا تركيب الخزان بالخارج.
- عندما تكون هناك حاجة للمياه في المنزل ، سيتم تركيب الخزان بالداخل.
- في مثل هذا النظام ، هناك دوران طبيعي للسائل ، لذلك يجب تثبيت الخزان 8-10 سم فوق مستوى البطارية.
- لتوصيل الخزان بالبطارية (الممتص) ، تحتاج إلى أنابيب بقطر معين.
- مع الطول الكبير للنظام ، من الأفضل تركيب مضخة من شأنها تعزيز حركة المبرد.
جامع للطاقة الشمسية مصنوع من أنابيب معدنية بلاستيكية
أنواع مجمعات الطاقة الشمسية
طور المهندسون مسطحات ، أنبوبية مع فراغ ، مكثفات مع عاكسات مكافئة أسطوانية ، أبراج هوائية ، شمسية وأنواع أخرى من التركيبات. الأكثر شعبية للأغراض المنزلية هي سخانات المياه المسطحة والفراغ.
الجدول: الخصائص المقارنة للمجمعات المسطحة والفراغية
| جامع مسطح | مشعب الفراغ |
| من السهل القيام به بيديك من مواد الخردة. | صنعت في بيئة صناعية أو مجمعة من أجزاء المصنع. |
| يؤتي ثماره بسرعة. | يؤتي ثماره ثلاث مرات أطول من المسطح. |
| أقل عرضة لارتفاع درجة الحرارة في الطقس الحار. | يمنع الحرارة المتراكمة من العودة إلى البيئة. |
| يعمل بشكل فعال في الصيف أو في البلدان ذات المناخ الحار. | مناسبة للمناطق الباردة ، تعمل في الشتاء عند درجات حرارة تصل إلى -30 درجة مئوية. |
| لها رياح شديدة ، لذلك يمكن أن تهبها الرياح القوية من السطح. | تمر الرياح بحرية بين الأنابيب المفرغة ، لذا فإن احتمال عدم اصطدام العاصفة بالمجمع يكون أعلى. |
| ينظف نفسه من الثلج والصقيع والجليد. | الإنتاجية أعلى بمقدار 2-3 مرات من تلك الخاصة بالمجمع المسطح (بمساحات متساوية). |
مميزات سخانات المياه بالطاقة الشمسية ذات الألواح المسطحة
الجهاز عبارة عن لوحة ، يوجد بداخلها أنابيب نحاسية بطبقة داكنة. يقومون بتسخين المياه ، والتي يتم جمعها بعد ذلك في خزان واستخدامها لإمداد الماء الساخن (إمداد الماء الساخن). إذا صنعت المجمع بنفسك ، فيمكن استبدال المكونات باهظة الثمن بالمواد المتاحة:
- بدلاً من الأنابيب النحاسية ، يمكنك أخذ الفولاذ أو البولي إيثيلين أو مجرد المبرد من ثلاجة قديمة ؛
- يمكن أن يصبح الإطار الخشبي بديلاً عن الإطار المعدني ، على الرغم من أنه يزن أكثر ؛
- سيحل الماص المطلي بالكروم محل الطلاء الأسود المعتاد ؛
- ستعمل ورقة من الزجاج أو البولي كربونات الخلوية كغطاء واقي ، وستكون الرغوة بمثابة سخان.
الشيء الرئيسي هو ضمان إحكام اللوح ، لكن هذا يكفي لإغلاق جميع اللحامات باستخدام سيليكون البناء. العيب الرئيسي لهذه الأجهزة هو أن المبرد الساخن يشع الحرارة في الهواء ويبرد قليلاً قبل دخوله إلى خزان التخزين. تم تصميم استخدام العزل الحراري وختم اللحامات لمكافحة هذا التأثير بدقة.
يمكن استبدال الأجزاء باهظة الثمن من المجمع الصناعي بنظائر أرخص ، على سبيل المثال ، يمكن استخدام الأنابيب الفولاذية بدلاً من الأنابيب النحاسية ، ويمكن أن يكون إطار الجهاز مصنوعًا من الخشب
إذا لم يتم أخذ الماء من المجمع المسطح ، في يوم مشمس حار ، يمكن أن تصل درجة حرارته إلى 190-210 درجة مئوية ، مما قد يؤدي إلى تمزق الأنابيب بمبرد أو عناصر متصلة. بالنسبة لأولئك الذين يستخدمون سخان المياه بالطاقة الشمسية من حين لآخر ، من المهم تركيب خزان تخزين يمكنه التخلص من الضغط الزائد في الأنابيب. خيار آخر هو استخدام الزيت المعدني بدلاً من الماء كمشتت للحرارة. درجة غليانها أعلى ، مما يقلل من مخاطر تلف النظام. في هذه الحالة ، هناك حاجة إلى مبادل حراري ، حيث يقوم الزيت بنقل الحرارة المتراكمة إلى الماء دون اتصال مباشر.
مجمعات الطاقة الشمسية المسطحة أرخص وأسهل في التصنيع ، ولكنها مناسبة فقط للاستخدام الصيفي في الدولة أو كمسخن مياه إضافي. استخدمها فقط من أجل DHW.
ميزات مجمعات الفراغ
يتكون هذا النوع من سخانات المياه بالطاقة الشمسية من أنابيب فردية ، كل منها في بيئة خالية من الهواء.أتاح هذا التصميم تقليل فقد الحرارة في الطريق من المجمع إلى خزان التخزين وزيادة كفاءة النظام. بفضل هذا ، تعمل المجمعات الفراغية بشكل مثالي خلال المواسم المتغيرة (الخريف والربيع) وفي الشتاء.
يتكون المشعب الفراغي من أنابيب موضوعة في بيئة خالية من الهواء
تستخدم الأنابيب النحاسية أيضًا في سخانات المياه بالطاقة الشمسية حيث توفر هذه المادة نقلًا جيدًا للحرارة والنظافة في نفس الوقت. العناصر المتبقية متشابهة: الزجاج (البورسليكات لنقل الحرارة بشكل أفضل) ، تحته طبقة سوداء ماصة ، أنبوب مع ناقل حراري وركيزة. من السهل ضمان إحكام النظام ، حيث لا يوجد سوى وصلة واحدة - الوصلة بين الأنبوب وخزان التخزين.
ترتبط الأنابيب المنفصلة بالأنبوب الرئيسي لسخان الماء بالفراغ
يسخن الماء البارد تدريجياً من التلامس البديل مع الأنابيب النحاسية الساخنة. هذه هي الطريقة الوحيدة لتبديد الحرارة من محطة الطاقة الشمسية الفراغية ، لذلك من المهم تزويدها بتدفق منتظم من الماء البارد ، أي استخدام الماء الساخن طوال اليوم. لزيادة متانة النظام ، يتم استخدام مضاد التجمد كمبرد في مجمعات الطاقة الشمسية الفراغية. يتحمل التسخين حتى 300 درجة مئوية جيدًا ولا يتجمد عندما تنخفض درجة حرارة الجهاز إلى -40 درجة مئوية في يوم غائم.
للحصول على إمدادات المياه الساخنة على مدار العام وتدفئة منزل ريفي ، يلزم وجود جهاز تجميع شمسي فراغ. إنه أغلى ثمناً ، لكنه أكثر كفاءة وموثوقية من شقة.
من المستحيل إنشاء مجمّع شمسي كامل الفراغ بيديك: صنع أنبوب سميك الجدران من زجاج البورسليكات أمر لا يمكن تصوره في الظروف الحرفية. لذلك ، سيكون الخيار الأكثر موثوقية هو شراء قوارير المصنع (تتوفر أنواع متحدة المحور والريش) وتجميع سخان المياه الشمسي في الموقع. ولكن بما أن مثل هذا العمل يتطلب مهارات رائعة في صناعة الأقفال ، فمن الأفضل شراء منتج نهائي بضمان من الشركة المصنعة.
