يمكن أن تكون سخانات المياه بالطاقة الشمسية - وتسمى أيضًا أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية المنزلية - طريقة فعالة التكلفة لتوليد المياه الساخنة لمنزلك. يمكن استخدامها في أي مناخ ، والوقود الذي يستخدمونه - أشعة الشمس - مجاني.
كيف تعمل
أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية وتشمل خزانات التخزين وجامعات الطاقة الشمسية. هناك نوعان من أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية: نشطة ، والتي لها مضخات وضوابط متداولة ، وسلبية ، لا تفعل ذلك.
أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية النشطة
هناك نوعان من أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية النشطة:
أنظمة الدوران المباشر
تقوم المضخات بتوزيع المياه المنزلية عبر المجمعات وفي المنزل. تعمل بشكل جيد في المناخات حيث نادراً ما يتجمد.
أنظمة الدوران غير المباشر
تعمم المضخات سائلًا غير متجمد ونقل الحرارة من خلال المجمعات ومبادل حراري. هذا يسخن الماء الذي يتدفق إلى المنزل. وهي شائعة في المناخات المعرضة لدرجات الحرارة المتجمدة.
أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية السلبية
أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية السلبية عادة ما تكون أقل تكلفة من الأنظمة النشطة ، لكنها عادة ما تكون غير فعالة . ومع ذلك ، يمكن أن تكون الأنظمة السلبية أكثر موثوقية وقد تستمر لفترة أطول. هناك نوعان أساسيان من الأنظمة السلبية:
أنظمة سلبية متكاملة للتخزين الجامع
هذه تعمل بشكل أفضل في المناطق التي تقل فيها درجات الحرارة عن درجة التجمد. كما أنها تعمل بشكل جيد في المنازل التي لديها احتياجات كبيرة من الماء الساخن خلال النهار والمساء.
أنظمة الفوسفات الحراري
تتدفق المياه عبر النظام عندما ترتفع المياه الدافئة مع غرق المياه الباردة. يجب تثبيت المجمع أسفل خزان التخزين بحيث يرتفع الماء الدافئ إلى الخزان. يمكن الاعتماد على هذه الأنظمة ، ولكن يجب على المقاولين الاهتمام بعناية بتصميم السقف نظرًا لخزان التخزين الثقيل. وعادة ما تكون أكثر تكلفة من الأنظمة السلبية للتخزين الجامع.
خزانات التخزين جامعي الشموع
تتطلب معظم سخانات المياه بالطاقة الشمسية خزان تخزين معزول جيدًا. تحتوي خزانات تخزين الطاقة الشمسية على منفذ إضافي ومدخل متصل من المجمع. في أنظمة ثنائية الخزان ، يقوم سخان المياه بالطاقة الشمسية بتسخين المياه قبل أن يدخل سخان المياه التقليدي. في أنظمة الخزان الواحد ، يتم دمج السخان الاحتياطي مع وحدة تخزين الطاقة الشمسية في خزان واحد.
تُستخدم ثلاثة أنواع من مجمعات الطاقة الشمسية للتطبيقات السكنية:
مجمعات الألواح المسطحة الزجاجية معزولة ، وصناديق مانعة لتسرب الماء تحتوي على لوحة امتصاص داكنة تحت غطاء أو أكثر من الأغطية الزجاجية أو البلاستيكية (البوليمر). جامعي الألواح المسطحة غير المزجج - يستخدم عادة لتسخين حمام السباحة الشمسي - لديهم لوحة ممتصة داكنة ، مصنوعة من المعدن أو البوليمر ، دون غطاء أو حاوية.
أنظمة تخزين مجمّعة متكاملة
تُعرف أيضًا باسم ICS أو أنظمة الدُفعات ، فهي تحتوي على واحد أو أكثر من الخزانات أو الأنابيب السوداء في صندوق معزول ومزجج. يمر الماء البارد أولاً عبر مجمّع الطاقة الشمسية ، الذي يسخن الماء. ثم يستمر الماء في سخان المياه الاحتياطية التقليدي ، مما يوفر مصدرًا موثوقًا للمياه الساخنة. يجب تثبيتها فقط في المناخات المعتدلة التجميد لأن الأنابيب في الهواء الطلق يمكن أن تتجمد في الطقس البارد القاسي.
مجمع الطاقة الشمسية المفرغ من الأنبوب
تتميز بوجود صفوف متوازية من الأنابيب الزجاجية الشفافة. يحتوي كل أنبوب على أنبوب خارجي من الزجاج وأنبوب ممتص للمعادن متصل بزعنفة. يمتص طلاء الزعنفة الطاقة الشمسية ولكنه يمنع فقدان الحرارة الإشعاعية. يتم استخدام هذه المجمعات بشكل متكرر للتطبيقات التجارية في الولايات المتحدة.
تتطلب أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية دائمًا نظامًا احتياطيًا للأيام الملبدة بالغيوم وأوقات زيادة الطلب. توفر سخانات مياه التخزين التقليدية عادةً نسخًا احتياطية وقد تكون بالفعل جزءًا من حزمة النظام الشمسي. قد يكون نظام النسخ الاحتياطي أيضًا جزءًا من مجمّع الطاقة الشمسية ، مثل خزانات السطح ذات أنظمة الفوسفات الحراري. نظرًا لأن نظام تخزين المجمع الجامع يقوم بالفعل بتخزين الماء الساخن بالإضافة إلى جمع الحرارة الشمسية ، فقد يتم تعبئته بسخان مياه بدون خزان أو من نوع الطلب للنسخ الاحتياطي.
أنبوب تسخين المياه بالطاقة الشمسية, نظام سخان المياه بالطاقة الشمسية, سخان ماء شمسي
