سخانات الشمسية

[اميرة الكويت]

الاعتماد على سخانات الطاقة الشمسية يحتاج تكوين معرفة جيدة بها، وذلك للحفاظ عليها والحصول على أفضل نتيجة، خاصة أن تكنولوجيا الطاقة الشمسية هي تكنولوجيا حديثة، ومع سلاستها وبساطتها إلا أنها تحتاج منك قدر من المعرفة، لذلك أعددنا لك هذا الموضوع كدليل لسخانات الطاقة الشمسية.
وهنا يمكنك أن تقرأ المزيد عن ما هي سعة سخان المياه الشمسية


تعريفات سخانات الطاقة الشمسية
هناك بعض التعريفات التي يجب أن تكون على دراية بها عند استخدامك سخانات الطاقة الشمسية وذلك ليسهل التواصل مع العاملين على تركيب وصيانة سخانات الطاقة الشمسية، وهي:






اللواقط: والتي تقوم بتجميع أشعة الشمس، وهناك نوعان منها وهي اللواقط المسطحة Flat Plate Collectors و لواقط الأنابيب المفرغة Vacuum Tubes Collectors.
خزان معزول عزل حراري: وهو من ضمن مكونات السخان الشمسي وسعة تبدأ من 100 حتى 500 لتر في الاستخدامات المنزلية.
يحيط بالسخان هيكل تثبيت معدني يحمل المجمعات الشمسية والخزان معا، ويجب أن يتم التثبيت بما يحقق زاوية ميل مثالية كما هو الحال في الألواح الشمسية.
ملف تسخين كهربائي : وعن تسخين المياه داخل السخان الشمسي، فهناك ملف تسخين كهربائي احتياطي يعمل بصورة تلقائية بواسطة حساس يقوم بقياس درجة حرارة المياه في الخزان، وتتراوح قدرة هذا الملف بين 2 و4 كيلو وات ساعة لمعظم الاستخدامات المنزلية.




مبدأ عمل سخانات الطاقة الشمسية
تمر المياه بعدة مراحل في سخانات الطاقة الشمسية حتى تصلك الماء الساخن، كما تخضع لعدة عوامل من أهمها قيمة الإشعاع الشمسي والذي يعتبر مصدر الطاقة، في ما يلي نوضح لكم مبدأ عمل سخانات الطاقة الشمسية:


نظرية عمل سخانات الطاقة الشمسية التي من خلالها يكتسب السخان الطاقة الشمسية .
ولأن الطاقة الشمسية هي مصدر غير مستمر على مدار اليوم وبالإضافة لاحتمال وجود غيوم وسحب في إحدى الأيام تحجب وصول أشعة الشمس فلذلك يراعى عند تصميم السخان الشمسي أن يكون هناك مصدر طاقة مساعد للطاقة الشمسية وهو عبارة عن سخان كهربائي احتياطي يعمل بصورة تلقائية عند الحاجة . يساعدك فني سخانات مركزية فى تركيب سخان بمهارة واتقان




مشاكل السخان الشمسي
كما ذكرنا مُسبقُا فإن برغم أن الطاقة الشمسية طاقة متجددة وغير منتهية، إلا أنها مرهونة بوقت معين لذلك فإن جميع طرازات سخانات الطاقة الشمسية لابد أن تخضع إلى اختبار جودة من جهة قياس معتمدة لكي يتم تحديد قيمة المشاركة الشمسية السنوية، كما أن لكل طراز وقيمة المشاركة الشمسية السنوية هي عبارة عن نسبة التوفير السنوي في الطاقة المستهلكة نتيجة استخدام سخانات الطاقة الشمسية ولكى يستطيع مستخدم السخان الشمسي الاستفادة بأكبر قدر ممكن من الطاقة الشمسية
وتجنب حدوث أي مشاكل تحدث له لابد من مراعاة الآتي:-



1.الاهتمام بنظافة السطح الزجاجي للسخان الشمسي :
حيث أن سخانات الطاقة الشمسية تعتمد في عملية اكتساب الطاقة الحرارية على قيمة الإشعاع الشمسي الساقط على السطح الماص (عنصر الامتصاص الحراري).
وبطبيعة الحال ينفذ الإشعاع الشمسي من خلال الزجاج قبل أن يتم امتصاصه من خلال عنصر الامتصاص الحراري.
وبالتالي تقل قيمة الإشعاع الشمسي الساقط على عنصر الامتصاص الحراري كلما كان السطح الزجاجي الخارجي غير نظيف بالصورة الكافية.
لذلك يجب على المستخدم للسخان الشمسي أن يهتم بتنظيف الأتربة التي تتراكم على السطح الزجاجي للسخان الشمسي وذلك بصفة دورية يحددها المستخدم طبقًا لما يراه من واقع التجربة العملية والتي ترتبط بطبيعة الظروف البيئية لموقعه الجغرافي حيث تختلف فترة تكون هذه الأتربة من مناطق صحراوية إلى مناطق زراعية أو ساحلية.




2.الحرص على العزل الجيد لمواسير المياه الساخنة خلال عملية الإنشاء :
إن الحرص من جهة المستخدم على عمل عزل جيد لمواسير المياه الساخنة الممتدة في اتجاهات عديدة لتصل إلي الأحمال يقلل من عملية الفقد الحراري.


وهذا الفقد الحراري في حالة عدم عزل المواسير عزلا حراريًا جيدًا أو عدم تنفيذ عملية العزل يؤدى إلى فرق كبير في درجة الحرارة بين المصدر وهو السخان الشمسي والحمل لدى المستهلك لذلك ننصح بعزل مواسير المياه الساخنة عزلا جيدا بواسطة متخصصون أعمال عزل و فيما يلي نوضح مواصفة العزل الجيد المعتادة والمنتشرة الاستعمال:-


نوع العزل: الصوف الزجاجي .
سمك العزل: 1 بوصة .
شكل العزل: عبارة عن مواسير عزل من الصوف الزجاجي ذات أطوال في حدود 2 متر مزودة بفتحة طولية لأماكن دخول ماسورة المياه منها ومزودة أيضا بلاصق لإحكام الإغلاق على الماسورة بعد تركيبها وكذلك واقي عاكس للحماية من العوامل الجوية.
قطر ماسورة العزل: متوفر بأقطار عديدة لكى تتواءم مع أقطار مواسير المياه.
والاهتمام بالمحافظة على العزل وضمان عدم تلفه لفترة زمنية كبيرة و كذلك عدم فقد خصائصه نتيجة العوامل الجوية يجب عمل غلاف خارجي من المعدن حول العزل ويفضل أن يكون من الألمنيوم لمقاومته للصدأ أو يمكن عمله من الصاج المجلفن لتقليل التكلفة .
التأكد من أن درجة الحرارة منتظمة وغير متغيرة.
يمكن أن تكون التغيرات المفاجئة في درجة حرارة الماء مزعجة، يمكن أن يكون تغيير درجة حرارة الماء خطراً على أي شخص يستحم لأنه قد يعاني من حروق خطيرة، ولتجنب هذا الأمر عليك تجربة السخان أولًا والتأكد من أن درجة الحرارة منتظمة وغير متغيرة.



كيفية استعمال مفتاح تغذية الطاقة الكهربائية
مفتاح تغذية الطاقة الكهربائية من أكثر الأشياء في محتويات السخان الشمسي التي يجب الاحاطة بها جيدًا ومعرفة أهميتها وطريقة علمها، وهذا ما نوضحه لكم في السطور القادمة:





إن ملف التسخين الكهربائي المزود به السخان الشمسي يتم التحكم في تشغيله من خلال الثيرموستات الذي يتم تركيبه بملف التسخين الكهربائي؟
ووظيفة الثيرموستات هي التحكم التلقائي في فصل وتشغيل ملف التسخين الكهربائي حيث يقوم بفصل ملف التسخين الكهربائي عندما تكون درجة حرارة المياه حوالي 50 درجة مئوية ويقوم بتشغيله عندما تقل هذه الدرجة إلى 43 : 45 درجة مئوية.
وكذلك يمكن لمستخدمي السخان الشمسي أن يتحكم في مجموعة ملف التسخين الكهربائي والثيرموستات من خلال مفتاح تحكم يدوي بلوحة الكهرباء بالمنشأة وعن طريق هذا المفتاح يستطيع المستخدم فصل و تشغيل مجموعة الكهرباء ( ملف التسخين الكهربائي والثيرموستات).
وتنصح الشركة العميل بأن لا يتم وضع مفتاح التشغيل اليدوي على وضع التوصيل الكهربائي (ON) بصورة دائمة فهذا يؤدى إلى تقليل نسبة المشاركة الشمسية في الحمل الحراري وبذلك لا تكون مطابقة لشهادة الجودة وهذا بطبيعة الحال لا يرضى طموح الشركة بأن يتمتع المستخدم بمشاركة شمسية عالية يشعر من خلالها بحجم التوفير الذي عاد عليه نتيجة استخدامه لمنتجاتنا.
ومما سبق ذكره فيما يلي نوضح كيفية التحكم بمفتاح التشغيل اليدوي بالصورة المثالية التي تضمن أكبر مشاركة شمسية :-
التوصيل (ON) في الأيام التي بها غيوم.

التوصيل (ON) في بداية اليوم لفترة محدودة ( ساعتان) قبل سطوع الشمس بشكل جيد لتلبية احتياجات الاستهلاك في الصباح الباكر.
التوصيل (ON) لفترة محدودة ( ساعتان ) قرب فترة الغروب .
التوصيل (ON) الدائم المحدد بفترة وجود زوار يشكلون أحمال أضافية عن السعة التي تم على أساسها تركيب النظام الشمسي.
التوصيل (ON) لفترة محدودة (ساعتان) في أي وقت يشعر فيه المستخدم أن كمية المياه الساخنة قد تم استهلاكها .




الإرشادات المذكورة أعلاه في حالة تنفيذها هي الطريقة المثلي للحصول على أكبر مشاركة شمسية، فيما يلي نوضح كيفية التحكم بصورة أكثر سهولة و ذلك للعملاء الذين لا يرغبون في أتباع الإرشادات السابقة :-
التوصيل (ON) بعد الغروب خلال فصل الشتاء.
التوصيل (OFF) الدائم خلال فصل الصيف.




كيف أختار السخان الشمسي المناسب لي
في السطور القادمة نوضح لك كيفية حساب الأحمال واختيار السعة المناسبة لنظام التسخين الشمسي وذلك لاختيار السخان الشمسي المناسب لاحتياجك:


معدل التصرف للمياه = 4 لتر/ دقيقة ( معدل تقريبي ).
الفترة الزمنية المناسبة للفرد يوميا لاستعمال المياه الساخنة = 7.5 : 15 دقيقة (استهلاك منزلي).
احتياج الفرد اليومي من المياه الساخنة = 30 : 60 لتر/ يوم ( استهلاك منزلي).
متوسط عدد الأفراد التي تستهلك مياه ساخنة يوميا = Y فرد.
سعة النظام الشمسي = Y ( عدد الأفراد ) * 30 : 60 (لتر) = Z لتر/ يوم.
أتباع حساب الأحمال بالطريقة السابقة يضمن أن تكون المشاركة الشمسية في الحمل الحراري هي المثلي حيث تساوى 80 % (+- 5%)




ملحوظة:- إن الفترة الزمنية المناسبة للفرد يومياً لاستعمال الماء الساخن المذكورة هي الفترة المثالية التي تضمن التوفير في المياه والطاقة ولابد أن نشير بأن ثقافة الطاقة الشمسية هي ثقافة توفير وليست ثقافة تبذير وبذلك عند زيادة الفترة الزمنية عن الحد المثالي سيقلل ذلك من المشاركة الشمسية السنوية بالحمل الحراري بمعدل عكسي مع زيادة الفترة الزمنية المثلى.