سخانات المياه بالطاقة الشمسية للمنزل


الجرم السماوي هو أقوى مصدر للطاقة عرفه الجنس البشري. يمكن تحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية وحرارية. في هذه المقالة ، سنهتم على وجه التحديد بالطاقة الحرارية ، التي نتلقاها من الشمس مجانًا تمامًا ولا تنضب. تعمل أجهزة مثل سخانات المياه الشمسية على تحويل طاقة الشمس إلى طاقة حرارية. تتمتع أجهزة المصنع بأداء جيد وتتيح لك تنظيم تدفئة منزل خاص. هناك حرفيون يصنعون مثل هذه الأجهزة بأنفسهم. تقوم سخانات المياه بالطاقة الشمسية بتسخين المياه مجانًا لتدفئة المنزل أو للغلاية ، حيث تقوم بالفعل بإطلاق الحرارة لتسخين المياه المستخدمة في الغسيل. هذه الأجهزة مطلوبة بين أصحاب المنازل الخاصة والبيوت الصيفية. في هذا المقال سنتحدث عن مبدأ تشغيل سخانات المياه بالطاقة الشمسية وأنواعها وأهم الشركات المصنعة لها وأسعارها.

مبدأ عمل سخان المياه بالطاقة الشمسية

أولاً ، دعنا نتعرف على كيفية عمل سخانات المياه بالطاقة الشمسية. سننظر في تشغيل مثل هذا الجهاز باستخدام مثال نموذج المصنع لسخان المياه الفراغي. يسخن الماء في الشتاء دون أي مشاكل. الأداء في الشتاء بالطبع أقل منه في الصيف. تصميم سخان المياه عبارة عن بطارية تتكون من عدة أنابيب زجاجية من زجاج الكوارتز. يحتوي كل أنبوب على أنبوب نحاسي مطلي باللون الأسود. تحتوي هذه الأنابيب الداخلية على وسط تسخين. يتم إنشاء فراغ في الأنابيب الزجاجية بحيث لا يكون هناك فقدان للحرارة من الدائرة الداخلية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الفراغ يحمي البطارية من التأثيرات البيئية. جميع الأنابيب متصلة بمجمع أفقي يدور من خلاله المبرد. تمتص الأنابيب المفرغة الطاقة الشمسية وتطلقها في الماء.

مبدأ عمل سخان المياه بالطاقة الشمسية
يعمل هذا النظام على النحو التالي:

  • يتبخر سائل العمل (لا يجب أن يكون السائل ماء) تحت تأثير أشعة الشمس ، والبخار يرتفع إلى أعلى المصباح الزجاجي ؛
  • يتلامس البخار مع الماء من خلال الجدار ، والذي يدور عبر المجمع. يعطي البخار طاقة حرارية ويبرد ويتحول إلى سائل مرة أخرى ؛
  • تحت تأثير الجاذبية ، يتدفق السائل لأسفل وبالتالي تغلق الدورة ؛
  • يتم توصيل مجمع سخان المياه عن طريق خطوط الأنابيب بغلاية التدفئة غير المباشرة. هناك ، يتم تسخين المياه بالفعل ، والتي تدور في دائرة التدفئة أو إمدادات المياه. المبرد يدور بواسطة مضخة.

ينقل زجاج الكوارتز الذي تصنع منه الأنابيب المفرغة الموجات فوق البنفسجية. الزجاج العادي يعيقهم. بفضل انتقال الضوء فوق البنفسجي ، يتم امتصاص الطاقة الشمسية عندما تكون غائمة وخلال فصل الشتاء. من الصعب جدًا عمل مثل هذا التصميم في المنزل.

هناك سخانات مياه ذات مبدأ تشغيل أقل تعقيدًا. في سخانات المياه بالجاذبية ، يتم نقل الطاقة الحرارية دون وسيط. عادة ما يوجد في تصميمها ملف (نحاس ، ألمنيوم) على ركيزة معدنية أو بدونها. الجدار الخلفي للعلبة مبطن بمواد عازلة للحرارة. يتم توصيل الملف بخزان التخزين عن طريق خطوط الأنابيب. تم طلاء الملف والصفيحة (وتسمى أيضًا مادة الامتصاص) باللون الأسود لتحسين امتصاص أشعة الشمس. الجزء العلوي من العلبة مغطى بالزجاج والبولي كربونات وما إلى ذلك ، كما تم إجراء عزل شامل لمنع هطول الأمطار والأوساخ والغبار من السقوط.

يعمل سخان المياه المبسط هذا بشكل فعال فقط في الطقس الصافي.ولكن نظرًا لبساطة التصميم ، غالبًا ما يتم تصنيع سخانات المياه هذه يدويًا. بالإضافة إلى ذلك ، هناك خيار آخر للحصول على سخان مياه يعمل بالطاقة الشمسية المجانية. يتم تركيب الألواح الشمسية لتوليد الكهرباء. وهذه الكهرباء تعمل بسخان مياه تقليدي. يمكن أن يعمل هذا النظام أيضًا على مدار السنة.

الطريق الاخضر

أدب العلوم التطبيقية والشعبية الأجنبية (1127 كتابًا) تربية الأطفال (1440 كتابًا) الطبخ (2298 كتابًا) الصحة (4249 كتابًا) التحسين الذاتي (1787 كتابًا) الحديقة وحديقة الخضروات (790 كتابًا) الرياضة واللياقة البدنية (1726 كتابًا) الهوايات ، الحرف اليدوية (2537 كتابًا) الطبيعة والحيوانات (374 كتابًا) المنزل والعائلة: متنوع (1591 كتابًا) الحيوانات الأليفة (252 كتابًا) افعلها بنفسك (1153 كتابًا) ================== == == انخفض سعر النفط بشكل ملحوظ ، وهذه عملية سياسية وليست موضوعية. في جمهوريات الاتحاد السوفيتي السابق ، كان نمو سعر صرف الدولار مرتفعًا لدرجة أن مدفوعات التدفئة والماء الساخن وأسعار البنزين وما إلى ذلك ، تتزايد. وليس هناك نهاية تلوح في الأفق لهذه العملية. المستقبل ينتمي فقط إلى الطاقة الشمسية ومصادر الحرارة المتجددة.

تدفئ الشمس الأرض كل يوم وهي خالية تمامًا. يوضح الحساب البسيط أنه مع الاستهلاك الشهري للمياه لغسيل 100 لتر لكل شخص ، يجب إنفاق حوالي 90 كيلو واط * ساعة شهريًا أو 1080 كيلو واط * ساعة سنويًا على تسخينها. في نفس الوقت ، في أحد أيام الصيف في كييف ، في طقس صافٍ ، ترسل الشمس 1 كيلو واط * ساعة من الطاقة في الساعة إلى موقع تبلغ مساحته 1 متر مربع ، أو في المتوسط ​​8 كيلو واط * ساعة في اليوم. من الواضح ، إذا كان بإمكانك استخدام بعض هذه الطاقة الشمسية المجانية على الأقل لإمداد الماء الساخن ، فيمكنك تحقيق وفورات كبيرة. الماء الساخن مع خزان التدفئة أبسط نظام مياه شمسي للمنزل هو خزان تدفئة. هذا مجرد وعاء للمياه يتم تسخينه بواسطة أشعة الشمس أثناء النهار.


مجمعات خارجية سوداء مصنوعة من أنابيب بلاستيكية لتسخين المياه

ومع ذلك ، فإن مثل هذا السخان الشمسي البسيط فعال للغاية في توفير الماء الدافئ في الصيف ويستخدم على نطاق واسع لما يسمى "الاستحمام الصيفي".

خريطة الإشعاع الشمسي لأوكرانيا

تشميس شمسي يرتبط مفهوم النشاط الشمسي في العلم الحديث بمصطلح "التشمس الشمسي". يُفهم التشمس على أنه كمية الإشعاع التي يتم تلقيها خلال ساعات النهار ، أو ، ببساطة ، درجة "التعرض" البالغة 1 متر مربع. الأرض لفترة زمنية محددة. في هذا السياق ، لا ينبغي تخويف المرء من مصطلح "الإشعاع" ، لأن الإشعاع الشمسي هنا هو مصدر طاقة مفيد محتمل وليس مصدر خطر.

خصوصية قياس مستوى النشاط الشمسي يتم إرسال البيانات اللازمة لحساب العزل الشمسي من أقمار ناسا الصناعية. يتم تقليل القيم التي تم الحصول عليها إلى مؤشر متوسط ​​، مما يسمح لك بتنظيم المعلومات. تكمن الصعوبة في حقيقة أنه من المستحيل قياس كمية الضوء التي تسقط على الأرض بدقة ، لأن عملية التعرض للإشعاع تتعرض للعديد من العوامل ، على سبيل المثال:

  • ارتفاع الموقع فوق مستوى سطح البحر ، وبالتالي بعد الشمس عن المنطقة ؛
  • الموسم (يقوم أيضًا بإجراء تعديلات على قيمة مسافة الشمس من الأرض) ؛
  • الظروف الجوية (الغيوم والضباب وما إلى ذلك) ؛
  • زاوية حدوث أشعة الشمس (تختلف حسب الوقت من اليوم).

حتى مع مراعاة جميع العوامل المذكورة أعلاه ، لا يمكن اعتبار القيمة الناتجة عالمية. أي سطح يمنع أشعة الشمس المباشرة من الاصطدام بسطح الأرض سيؤثر على دقة قراءات الطاقة الشمسية. حتى التفاصيل الصغيرة مثل وجود الأسوار على الأرض مهمة.

من وجهة النظر هذه ، فإن أكثر المناطق جاذبية هي مناطق زابوروجي ودنيبروبيتروفسك ولوغانسك ، فضلاً عن منتجع أوديسا وخيرسون وسيمفيروبول.يعتبر المستوى العالي من النشاط بمثابة مؤشرات تبلغ 5 كيلو واط ساعة / متر مربع / يوم ، وفي المناطق المدرجة في فترة الصيف ، غالبًا ما يتجاوز المعامل علامة 6 وحدات (حاملو السجلات هنا هم نيكولاييف وخيرسون بمؤشرات 6.03 و 6.04 على التوالي). ولكن حتى في الفترات الباردة ، لن يكون تركيب مجمعات الطاقة الشمسية أمرًا ضروريًا: حيث يتراوح متوسط ​​درجة التعرض سنويًا من 3.34 وحدة في لوغانسك إلى 3.58 في سيمفيروبول.

الألواح الشمسيةومع ذلك ، ستكون أقل فعالية خارج المنطقة الساحلية. يمكن مقارنة متوسط ​​الأرقام الخاصة بأوكرانيا بمعامل النشاط الشمسي في شمال هلسنكي: 2.8 مقابل 2.41 كيلو واط ساعة / متر مربع / يوم. أكثر المناطق غير المواتية لتطوير الطاقة "الشمسية" هي Ivano-Frankivsk و Chernivtsi ، حيث لا يتجاوز متوسط ​​المؤشر للسنة 2.99 كيلو وات ساعة / م 2 / يوم. لمزيد من التفاصيل ، انظر الجدول في الملحق.

سخان المياه الشمسي DIY من وسائل مرتجلة

إذا كان خزان التدفئة مجهزًا بخزان لتخزين الماء الدافئ ، فيمكنك الحصول على نظام تسخين شمسي أكثر كفاءة يوفر لك الماء الدافئ في الصيف وسيؤتي ثماره في موسمين. دعونا نفكر في سخان المياه الشمسي بمزيد من التفصيل. الجزء الأكثر أهمية في النظام الشمسي هو ، بالطبع ، خزان التدفئة نفسه. يمكن أن يكون هذا أي حاوية للمياه ، على سبيل المثال ، مكعب فولاذي أو برميل أو عدة أنابيب ذات قطر كبير. من الأفضل استخدام خزان دش صيفي خاص من البولي إيثيلين بحجم 200-300 لتر لهذا الغرض. هذا الخزان له شكل مسطح ، منطقي للتدفئة ، غير قابل للصدأ ، مطلي باللون الأسود لتحسين امتصاص الحرارة ، وبسبب وزنه الخفيف ، يمكن تركيبه بسهولة على السطح. إذا تم وضع مثل هذا الخزان في ضوء الشمس المباشر ، فعندئذٍ في يوم مشمس حار ، ترتفع درجة حرارة الماء الموجود فيه إلى 40-45 درجة مئوية بحلول نهاية اليوم ، وهو ما يكفي تمامًا للاحتياجات المنزلية. ولكن إذا لم يتم استخدام الماء الدافئ في المساء ، فسوف يبرد طوال الليل. وبالتالي ، لا يمكن استخدام الماء الدافئ على مدار الساعة. من الواضح ، للقضاء على هذا العيب ، من الضروري "إيقاف" فقدان الحرارة من الماء الساخن. يمكن القيام بذلك إما عن طريق عزل خزان التسخين في نهاية اليوم ، أو عن طريق تصريف الماء الدافئ في وعاء معزول. نظرًا لأن معظم المنازل الخاصة تستخدم غلايات الغاز والكهرباء ، فمن المفيد استخدامها لتخزين الماء الدافئ من خزان التدفئة. أيضًا ، على عكس عزل خزان التسخين ، تكون عملية التصريف أقل شاقة ، ولا تحتاج إلى الصعود إلى المكان الذي تم تثبيت الخزان فيه. علاوة على ذلك ، نظرًا لأنه في يوم غائم ، يتم تسخين الماء في خزان التسخين فقط إلى 25-30 درجة مئوية ، فسيتعين تسخينه على أي حال. يوضح الشكل مخططًا لتشغيل أبسط نظام لتسخين المياه بالشمس ، والذي يمكنك تجميعه بيديك. يتكون نظام تسخين المياه من خزان تسخين وغلاية ونظام إمداد بالمياه بثلاث صنابير. أولاً ، الصنبور (3) مغلق ، الصنبور (1) و (2) مفتوحان. يتم توفير الماء من أنبوب الماء المضغوط (الأزرق) إلى خزان التسخين. بعد ملء الخزان ، يتم إغلاق أنبوب الماء المضغوط بصنبور (1). في نهاية اليوم ، عندما يسخن الماء في خزان التسخين ويحتاج إلى تصريفه في الغلاية ، يتم فتح الصنبور (3) لهذا الغرض. إذا لم تكن هناك حاجة لاستخدام خزان التسخين ، فيمكنك ببساطة إغلاق الصنبور (2) واستخدام المرجل كالمعتاد.

من الملائم التحكم في مستوى ملء الخزان باستخدام مستشعر مستوى الماء ، والذي يمكن توصيله بغطاء الخزان. بالنسبة لأنابيب السباكة ، فإن الأنابيب المعدنية والبلاستيكية والبولي بروبيلين للمياه الباردة مناسبة تمامًا (نظرًا لوجود ضغط منخفض في النظام). طريقة تسخين المياه هذه بسيطة للغاية ، ولكن لها عيبان خطيران: - يجب ملء خزان التسخين وتصريفه يوميًا ؛ - يمكنك الحصول على الماء الساخن فقط في الطقس الدافئ ، عندما تكون درجة حرارة الهواء أعلى من +20 درجة مئوية.سخان المياه الشمسي السلبي لتسخين المياه بالحرارة الشمسية ليس فقط في الطقس الدافئ ، ولكن أيضًا في غير موسم البرودة (مارس ، أبريل ، سبتمبر ، أكتوبر) ، لا يمكن استخدام خزان التدفئة بسبب فقدان الحرارة المرتفع. للقيام بذلك ، يجب استبداله بمجمع شمسي أكثر كفاءة. على الإنترنت ، يمكنك العثور على العديد من الأوصاف لأنظمة الطاقة الشمسية النشطة الفعالة التي تتطلب استخدام الأتمتة. لكن ضع في اعتبارك نظام سخان المياه الشمسي السلبي الأكثر بساطة وملاءمة ، أي أنه يعمل من تلقاء نفسه دون استخدام مضخة. بادئ ذي بدء ، تحتاج إلى عمل مجمع للطاقة الشمسية. إذا قمنا بتحليل العديد من التصاميم المعروفة لمجمعات الطاقة الشمسية ، فيمكننا التوصل إلى استنتاج مفاده أن العامل المحدد لموثوقية وتكلفة وسهولة تجميع مجمّع الطاقة الشمسية هو مادة المبادل الحراري الخاص به. تعتبر الأنابيب المعدنية الأكثر موثوقية ، على سبيل المثال ، نحاسية أو فولاذية رقيقة الجدران ، لكنها غالية الثمن وشاقة في التجميع. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المبادل الحراري مع الأنابيب المعدنية ثقيل ، مما يتطلب صندوقًا قويًا ويعقد التثبيت. تعتبر المبادلات الحرارية المصنوعة من البولي بروبلين والأنابيب المعدنية والبلاستيكية أكثر ملاءمة وأرخص تكلفة ، لكن التشوهات الحرارية عند تسخينها بواسطة الشمس وعدد كبير من الوصلات تزيد من احتمالية التسرب وتزيد أيضًا من كثافة اليد العاملة أثناء التجميع. المبادل الحراري من خرطوم الحديقة يخلو من كل هذه العيوب. يتكون تجميعها فقط من حقيقة أن الخرطوم يحتاج إلى تدخين في شكل حلزوني. يضمن عدم وجود وصلات ومرونة الخرطوم عدم وجود تسرب ، ويتيح طول الخرطوم نقل المياه مباشرة من المشعب إلى خط الأنابيب داخل المنزل دون وصلات وسيطة. يظهر في الشكل أبسط مجمع للطاقة الشمسية من خرطوم الحديقة. وتتكون من زجاج شباك (1) وخرطوم (2) ورغوة عازلة للحرارة وقاعدة (3). مبدأ عملها بسيط للغاية - يمر الإشعاع الشمسي قصير الموجة عبر الزجاج ، ويسخن الخرطوم بالماء. من الخرطوم المسخن ، يبدأ إشعاع طيف طويل الموجة بالفعل ، والذي ينعكس بشكل كبير بواسطة الزجاج. وهكذا ، تسقط أشعة الشمس في ما يسمى بـ "مصيدة الحرارة". عند تركيب مجمّع شمسي ، ستكون زاوية الميل المثلى 35 درجة في الصيف و 40 درجة في الربيع والخريف. يوضح الشكل مخطط توصيل المجمع الشمسي بالغلاية. قبل أن يبدأ المجمع الشمسي في تسخين المياه ، من الضروري ملء الخرطوم بالماء وإزاحة الهواء منه. للقيام بذلك ، أغلق الصنبور (2) وافتح الصنبور الساخن للتركيبات الصحية (6) لتصريف المياه. يبدأ الماء من أنبوب الماء المضغوط (1) بالتدفق إلى المجمع الشمسي (4). بعد أن تتوقف فقاعات الهواء عن الاختلاط في مياه الصرف ، فهذا يعني أنه لا توجد أقفال هوائية في المجمع. ثم يفتح الصنبور 2 ويبدأ الماء البارد من المرجل تحت تأثير تأثير الحرارة الحرارية (عندما يتم تسخين المجمع بواسطة الشمس) بالتدفق إلى المجمع. لإيقاف تشغيل المجمع الشمسي واستخدام الماء الساخن أو تشغيل الغلاية في الوضع العادي ، أغلق الصنبور (3). كما ترون ، لا يتطلب تشغيل هذه الغلاية معدات معقدة ومكلفة ، والعيب الوحيد لهذا النظام البسيط هو أنك تحتاج إلى تشغيل وإيقاف إمداد المياه بشكل دوري لمجمع الطاقة الشمسية باستخدام صنبور (3). في الطقس الغائم ، يتم تسخين المياه بواسطة هذا المجمع الشمسي جزئيًا ، وسيتم "تسخين" الباقي بواسطة المرجل ، والذي لا يزال يوفر وفورات. ضع في اعتبارك أنه في الطقس الغائم أو في غير موسمها ، سيتعين تشغيل الغلاية للتدفئة في نهاية اليوم ، أي عندما لا يسخن الماء في المجمع. خلاف ذلك ، عندما يتم تسخين الماء في مجمع TEN'om ، فإنه سيتوقف عن الدوران. لحساب الأداء المطلوب للسخان الشمسي ، من الضروري مراعاة أن مترًا واحدًا من الخرطوم بقطر خارجي 25 مم في يوم صافٍ عند +25 درجة مئوية تسخن 3.5 لترات ساخنة (حتى +45 درجة مئوية) ماء.وعند +32 درجة مئوية ، يتم تسخين 3.5 لتر من الماء الساخن حتى + 50 درجة مئوية. يظهر في الجدول 1 عدد متوسط ​​ساعات سطوع الشمس على مدار العام في كييف.

على سبيل المثال ، إذا كان طول الخرطوم في المجمع 10 أمتار في مايو ، فإن سعة المجمع الشمسي ستكون 3.5 لتر * 10 م * 8 ساعات = 280 لترًا من الماء الساخن يوميًا. سيكون الحد الأدنى لدرجة حرارة الهواء الخارجي ، حيث يتم ملاحظة التوفير في الطقس الصافي ، من +5 إلى +8 درجة مئوية. في ظروف التجميد ، من الأفضل تصريف المياه من المجمع ، على الرغم من أن هذا التصميم مقاوم للتجمد.

خرطوم سخان المياه الشمسي هذا إما مطاط أو مقوى بـ PVC. يجب ألا يقل القطر الداخلي للخرطوم عن 19 مم ، ويمكن استخدام المزيد. ولكن إذا كان القطر أصغر ، فإن المقاومة الهيدروليكية للنظام تزداد بشكل كبير ، مما يؤدي إلى إبطاء الخلط الطبيعي للماء بسبب تأثير الحرارة الحرارية. أيضًا ، يكتب iBud.ua ، لا يُنصح باختيار خرطوم بسمك جدار أقل من 2.5 مم ، لأن الخرطوم بجدران رفيعة لا يحافظ على شكله جيدًا وغالبًا ما ينحني. خرطوم الحديقة ليس باهظ الثمن. لذلك ، فإن خرطوم PVC المقوى بقطر داخلي يبلغ 19 مم وسماكة جدار 3 مم ، اعتمادًا على الشركة المصنعة ، يكلف من 2 دولار إلى 3 دولارات للمتر. يفضل اختيار خرطوم باللون الأسود أو الداكن لامتصاص أفضل للحرارة. لكن الفارق ليس كبيرا جدا. على سبيل المثال ، يمتص الخرطوم الأبيض حرارة الشمس بنسبة 5٪ أسوأ من الخرطوم الأسود. لكن نسبة الـ 5٪ الإضافية لن تكون زائدة عن الحاجة. لخلط الماء باستخدام تأثير الترموسيفون ، لا يهم شكل الخرطوم نفسه ، نظرًا لأن الماء في الخرطوم يتم تسخينه بشكل متساوٍ ، فإن الاختلاف في المستويات بين الماء البارد في الغلاية والماء الساخن في المشعب مهم. لذلك ، لكي يظهر تأثير الضغط الحراري المستقر ، يجب رفع المرجل فوق الجزء العلوي من المجمع الشمسي بمقدار 60 سم على الأقل. كما يجب محاولة تقليل طول خط أنابيب الإمداد قدر الإمكان ، لأنه كلما زاد طول الأنابيب ، كلما زادت قوة الاحتكاك التي تمنع تدفق الماء من المجمع إلى التخزين (المرجل). لتقليل فقد الحرارة حسب الاتفاقية ، يتم عزل الجزء الخلفي من الخرطوم بالرغوة. من الضروري أيضًا سد الفجوة بين الزجاج والرغوة. للقيام بذلك ، يمكنك وضع وسادة رغوية ناعمة بين الزجاج والرغوة ، أو لصق الزجاج والرغوة بالغراء المائي (يمكن للمواد اللاصقة التي تحتوي على مذيب عضوي أن تذيب الرغوة). على سبيل المثال ، يمكنك استخدام غراء رغوي أو غراء PVA. لإصلاح شكل خرطوم السخان الشمسي على شكل حلزوني ، يتم ربطه بأنبوب أو قضيب. لتثبيته على الستايروفوم ، اربطه ببساطة. لا بد من استخدام زجاج النوافذ. لن يعمل زجاج شبكي أو فيلم بوليمر ، لأنهما ضعيفان في منع إشعاع الموجة الطويلة. يجب أن يكون هناك فجوة 12-20 مم بين الزجاج وسطح الخرطوم. يجب ألا يحتوي الزجاج على طلاءات انتقائية عاكسة (i-glass) ، فهذا الزجاج يعكس جزءًا كبيرًا من الإشعاع الشمسي.

عندما يتعلق الأمر بالاختيار بين الزجاج الفردي والمزدوج ، هناك عاملان يجب مراعاتهما. مع زجاج مزدوج ، فقد أقل للحرارة ، ولكن انعكاس أكبر لأشعة الشمس. وبما أنه كلما ارتفعت درجة الحرارة المحيطة ، قل فقدان الحرارة ، اتضح: - إذا تم استخدام السخان الشمسي بشكل أساسي في الموسم الدافئ ، فإن التزجيج الفردي أفضل ؛ - إذا كان الأمر رائعًا ، فإن المضاعفة تصبح أكثر ربحية. يجب عزل خراطيم الخراطيم الخارجة حرارياً لتقليل فقد الحرارة. بالنسبة للعزل الحراري داخل الغرفة الساخنة وعندما لا يزيد طول أنابيب المياه عن 3 أمتار ، يكفي استخدام العزل الحراري الناعم المعتاد المصنوع من رغوة البولي إيثيلين للأنابيب. بالنسبة للمقاطع الأطول ، وكذلك للعزل الحراري لخطوط الأنابيب الخارجية ، من الضروري استخدام عزل حراري قوي أكثر قوة للأنابيب المصنوعة من رقائق البولي يوريثان الرغوية.يمكنك توصيل الخرطوم بخط الأنابيب باستخدام مشبك أنبوب مطاطي ؛ لذلك ، يتم وضع الخرطوم بإحكام على الأنبوب ويتم تثبيته بمشابك. من الأفضل أن يكون القطر الداخلي للخرطوم مساويًا لقطر الأنبوب الذي سيتم وضعه عليه. يمكن أن يوفر التصميم الموصوف للسخان الشمسي السلبي المزود بمجمع ما يصل إلى 80٪ من الطاقة لإمداد الماء الساخن في الصيف وما يصل إلى 40٪ في الربيع والخريف ، والتي ستصل إلى حوالي 400 كيلو وات ساعة من الطاقة التي يتم توفيرها لكل شخص سنويًا. مؤلف: ايغور سولاروف تشيرنيفتسي

تطبيق

في ما يقرب من 80 ٪ من أراضي أوكرانيا ، لا يقل مستوى التشمس عن 3 وحدات ، وهي نتيجة واعدة جدًا مقارنة بالدول الأوروبية الأخرى. هذا يعني أن تركيب مجمعات الطاقة الشمسية يمكن أن يصبح جولة جديدة في تطوير تقنيات الطاقة في كل من أوكرانيا ومناطق جنوب أوروبا الأخرى.

جدول التشمس الشمسي من مدن أوكرانيا

ينايرفبرايرمارأبريليمكنيونيويوليوأغسطسسبتمبرأكتوبرلكن أناديسمبرعام
سيمفيروبول1,272,063,054,305,445,846,205,344,072,671,551,073,58
فينيتسا1,071,892,943,925,195,35,164,683,211,971,100,93,11
لوتسك1,021,772,833,915,055,084,944,553,011,831,050,792,99
دنيبروبتروفسك1,211,992,984,055,555,575,705,083,662,271,200,963,36
دونيتسك1,211,992,944,045,485,555,665,093,672,241,230,963,34
زيتومير1,011,822,873,885,165,195,044,663,061,871,040,833,04
أوزجورود1,131,913,014,035,015,315,254,823,332,021,190,883,16
زابوريزهزهيا1,212,002,914,205,625,725,885,183,872,441,250,953,44
ايفانو فرانكيفسك1,191,932,843,684,544,754,764,403,062,001,200,942,94
كييف1,071,872,953,965,255,225,254,673,121,941,020,863,10
كيروفوغراد1,201,952,964,075,475,495,574,923,572,241,140,963,30
لوهانسك1,232,063,054,055,465,575,654,993,622,231,260,933,34
لفيف1,081,832,823,784,674,834,834,453,001,851,060,832,92
نيكولاييف1,252,103,074,385,655,856,035,343,932,521,361,043,55
أوديسا1,252,113,084,385,655,856,045,333,932,521,361,043,55
بولتافا1,181,963,054,005,405,445,514,873,422,111,150,913,25
سلس1,011,812,833,875,085,174,984,583,021,871,040,813,01
سومي1,131,933,053,985,275,325,384,673,191,981,100,863,16
ترنوبل1,091,862,853,854,845,004,934,513,081,911,090,852,99
خاركوف1,192,023,053,925,385,465,564,883,492,101,190,93,26
خيرسون1,302,133,084,365,685,766,005,294,002,571,361,043,55
خميلنيتسكي1,091,862,873,855,085,215,044,583,141,981,100,873,06
تشيركاسي1,151,912,943,995,445,465,544,873,402,131,090,913,24
تشيرنيهيف0,991,802,923,965,175,195,124,543,001,860,980,753,03
تشيرنيفتسي1,191,932,843,684,544,754,764,403,062,001,200,942,94

أول سخانات مياه تعمل بالطاقة الشمسية

تم تطوير أول سخان مياه شمسي في عام 1767. تم اختراعه من قبل أحد المقيمين العاديين في سويسرا - هوراس بنديكت دي سوسور. في اختراعه ، كان قادرًا على تحقيق غليان الماء ببساطة. ولكن بعد ذلك كان ناجحًا بالفعل. وبدأ المخترع السويسري في بيع سخانات المياه الخاصة به.

هوراس بنديكت دي سوسور
في عام 1953 ، تم تحسين الجهاز في إسرائيل. حتى أن العالم تسفي تافور حصل على جائزة لهذا من رئيس وزراء البلاد. لا تزال تقنية تسخين المياه البسيطة هذه شائعة في قرننا هذا.

كيفية عمل ابسط نموذج لسخان المياه بالطاقة الشمسية

أبسط حل لسخان المياه بالطاقة الشمسية هو برميل مطلي باللون الأسود مثبت على السطح. يتم توصيل خط الأنابيب داخل المنزل بهذا البرميل ويوفر المياه الساخنة إلى نقاط التوزيع.

يمكن استبدال البرميل بحوض بسيط ضحل إلى حد ما ومغلق بغطاء شفاف. في كلتا الحالتين ، يجب أن يشتمل النظام على:

  • أنبوب إمداد الماء البارد
  • أنبوب الفائض
  • عناصر القفل
  • أنبوب مخرج الماء الساخن.

ومع ذلك ، في الطقس الغائم ، يتميز كلا الخيارين بكفاءة منخفضة للغاية. أما بالنسبة لاستخدام الحوض الصغير ، فإن الأمر معقد بسبب الحاجة إلى إبقائه في وضع أفقي. هذا لا يسمح بوضع الحاوية في مثل هذا الوضع بالنسبة للشمس ، مما يضمن أقصى تسخين للمياه.

هل أنت مهتم بالأسئلة المتعلقة بالألواح الشمسية؟ يمكنك العثور على الكثير من المعلومات الشيقة حول هذه المشكلة في هذه المقالة.

أنواع سخانات المياه بالطاقة الشمسية

الآن دعنا نتحدث عن أنواع سخانات المياه بالطاقة الشمسية. يتم تصنيفها وفقًا لميزات التصميم المختلفة.

على سبيل المثال ، تتميز سخانات المياه التالية بنوع دوران المبرد:

  • مع الدورة الدموية الطبيعية
  • مع الإجبار.

في الحالة الأولى ، يدور الماء بسبب خصائصه الفيزيائية. عند تسخينه ، يزداد حجمه ، وتقل كثافته. نتيجة لذلك ، يرتفع السائل عبر الأنابيب ويدخل الماء البارد مكانه. لكي يمر الدوران الطبيعي ، يجب أن يكون الخزان أعلى المجمع ، وهذا ليس مناسبًا دائمًا.

في الحالة الثانية ، يتم تثبيت خزان التخزين في الطابق السفلي ، ويتم توفير الدوران القسري بواسطة مضخات خاصة. مع مثل هذه المنظمة ، يمكن للزيت أن يلعب دور ناقل الحرارة. إنها تقوم بهذه الوظيفة بشكل جيد للغاية.

يمكن تصنيف سخانات المياه حسب تصميم المجمع:

  • مكنسة. المبرد في أنبوب مغلق في دورق مفرغ.هذه اللمبة مصنوعة من زجاج الكوارتز الذي ينقل الحرارة الشمسية ، وكذلك الضوء فوق البنفسجي. هذه تصميمات عالية الكفاءة حيث يكون فقد الحرارة ضئيلًا. إذا تم استخدام الماء كحامل للحرارة ، فإن التسخين يحدث حتى الغليان. إذا كان هناك زيت ، فيمكن تسخينه حتى 200-300 درجة. جميع سخانات المياه الفراغية تقريبًا مصنوعة في المصنع وهي باهظة الثمن ؛
  • لوحة. التصميم هو الأبسط. تم طلاء المجمع باللون الأسود ، وموجود في غلاف معزول ومحكم الإغلاق بالزجاج ، والبلاستيك ، والبولي كربونات ، وما إلى ذلك. الكفاءة ضعيفة. هذا لأن السائل يفقد بعضًا من حرارته أثناء مروره عبر المشعب. عادة ما تكون هذه الخسائر كبيرة للغاية. تعتبر سخانات المياه بالطاقة الشمسية اللوحية مناسبة تمامًا للمناطق ذات العزل الشمسي العالي.

سخان مياه بالطاقة الشمسية مغلق الحلقة

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تصنيف سخانات المياه حسب نوع الدائرة:

  • حلقة مفتوحة. يستخدم هذا التصميم عند تنظيم إمداد الماء الساخن لمبنى سكني. يعمل الماء كمبرد ، والذي بعد التسخين لا يعود مرة أخرى إلى المجمع. يتم إنفاقه على الاحتياجات المنزلية ؛
  • حلقة واحدة مغلقة. يتم استخدامه لتدفئة مبنى سكني. في هذه الحالة ، يتم خلط المبرد من سخان المياه مع سائل آخر (ربما ليس الماء) تم تسخينه في الغلاية الرئيسية. في حلقة مغلقة ، يمر المبرد ، بعد التسخين ، عبر نظام التسخين ويعود إلى المجمع مرة أخرى ؛
  • اثنان من ملامح مغلقة. سخانات المياه هذه متعددة الاستخدامات والأكثر كفاءة. يمكن استخدام هذا النظام لتوليد الماء الساخن أو التدفئة على مدار السنة. بعد تسخينه في المجمع ، ينتقل المبرد إلى المبادل الحراري وينقل الحرارة إلى الدائرة الثانية. وبالفعل يتم استهلاك المبرد في هذه الدائرة الثانية كمياه ساخنة أو لتدفئة المنزل.

يمكن أن يكون المبرد مختلفًا أيضًا. الماء الأكثر استخدامًا ، مضاد التجمد ، الزيت. يمكنك أيضًا تقسيم سخانات المياه وفقًا للمبدأ العام للتشغيل إلى أنظمة سلبية ونشطة.

  • مبني للمجهول. يحدث امتصاص الطاقة وتراكمها من تلقاء نفسها دون أي آليات تحكم. هذه الأنظمة بسيطة ولا تتطلب استثمارات جادة. لهذا عليك أن تدفع مقابل العمل غير المتكافئ والزيادات المفاجئة في الطاقة. مثال على ذلك الخزان الموجود أعلى الدش الصيفي باللون الأسود. هذا هو الحال عادة لأنظمة الحلقة الواحدة. هنا ، يجب أن يكون خزان الاستقبال فوق المشعب ؛
  • نشيط. لا توجد سلبيات لسخان المياه السلبي. هنا يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية ويتم نقلها بشكل دوري إلى خزان تخزين أو غلاية أو مباشرة إلى المستهلكين. يتم تحقيق التشغيل المستقر بفضل نظام الدوران القسري. يعمل هذا المخطط في أنظمة ذات دائرة واحدة ودائرتين. في مثل هذه الأنظمة ، يمكنك غالبًا رؤية المضخات واللوحات والمقاييس وما إلى ذلك.

سخانات المياه بالطاقة الشمسية من الشركات المصنعة الموثوقة

تعتمد الفائدة الاقتصادية من شراء غلاية التدفئة على عدة عوامل:

  • غالي السعر؛
  • انتقال الحرارة؛
  • فترة الاسترداد؛
  • وقت التشغيل.

لا تعمل جميع سخانات المياه بالطاقة الشمسية بالطريقة نفسها. عند استخدام منشآت مصنوعة من مواد خام رخيصة ومنخفضة الجودة ، قد يواجه المرء مشاكل في الاستخدام: ستنخفض الإنتاجية ، وستفشل المعدات قبل الأوان. لكي لا تواجه خيبة الأمل ، تحتاج إلى شراء معدات من الشركات المصنعة الموثوقة. دعنا نتعرف على الشركات المصنعة التي من الأفضل الوثوق بها؟

سخان المياه الشمسي السلبي

فيما يلي قائمة بالمصنعين الموثوق بهم الذين يصنعون وحدات عالية الجودة وبأسعار معقولة:

  • Atmosfera هي شركة تصنيع أوكرانية تقوم بإنشاء تركيبات فراغية ولوحة لدعم أنظمة تسخين المياه والتدفئة على مدار العام. تم تصميم سخانات المياه هذه للأجهزة ذات الدوران القسري والعزل الحراري العالي.هناك مكان في القضية لتركيب أجهزة استشعار المراقبة. لاحظ العديد من المستخدمين الأداء العالي للأنظمة في الطقس البارد والممطر. يمكنك شراء غلاية من 20 ألف روبل ؛
  • Side هي شركة صينية أسست إنتاج سخانات المياه بالطاقة الشمسية والأجهزة ذات الصلة اللازمة للصيانة والتوصيل. يمكنك العثور في السوق على الأجهزة الأنبوبية واللوحية ، فضلاً عن الحلول الجاهزة لتجهيز حمامات السباحة والمكاتب ومواقع الإنتاج والمستشفيات والمدارس. لا تزال غلايات هذه العلامة التجارية تكتسب شعبية فقط بين المستهلكين المحليين ؛
  • Vaillant auroSTEP plus - مجمعات الطاقة الشمسية بجودة بناء ألمانية ممتازة وبأسعار في متناول الجميع. يمكنك شراء هذا النظام مقابل 200 ألف روبل على الأقل ، وتزويد الأسرة بالماء الساخن لـ 3 أشخاص ؛
  • SunRain هو نموذج صيني آخر الصنع. تعمل هذه التركيبات عندما تنخفض درجة الحرارة إلى -50 درجة. تقوم الشركة المصنعة بتنفيذ التثبيت الأفقي والمائل. يمكن أن تعمل المنشآت على مدار العام. وهي متصلة بحاوية بعيدة. سعر المجمعات الأنبوبية من 40 ألف روبل.
  • Viessmann Vitosol هي شركة تصنيع ألمانية تنتج معدات تسخين المياه. يتمثل الاختلاف الرئيسي عن النظير من الشركات المصنعة الأخرى في التجميع عالي الجودة ، والذي يلبي تمامًا المتطلبات المذكورة. يوجد أيضًا نظام مضاد للتخريب ومكافحة البَرَد ؛
  • YaSolar هي شركة روسية تنتج معدات إمداد الماء الساخن بنظام تسليم المفتاح. تتكون المجموعة الكاملة من خزان تخزين وجهاز تحكم وأجهزة استشعار للتدفئة ومحطة ضخ وفتحة تهوية. تم تصميم مجمعات الطاقة الشمسية التي يتم إنتاجها بموجب هذه العلامة التجارية لتوصيلها بأنظمة الدوران القسري.

موصى به: كيفية تثبيت التدفئة الشمسية المسببة للاحتباس الحراري بيديك؟

يعد الامتثال للوائح وتوصيات السلامة لتوصيل سخانات المياه بالطاقة الشمسية هو الشرط الأساسي لتشغيل الأنظمة. إذا تم انتهاك شروط الاتصال ، فلن يتم ضمان تشغيلها بشكل فعال.

رد YouTube بخطأ: لم يتم تكوين الوصول. لم يتم استخدام YouTube Data API في المشروع 268921522881 من قبل أو تم تعطيله. قم بتمكينه من خلال زيارة https://console.developers.google.com/apis/api/youtube.googleapis.com/overview؟project=268921522881 ثم أعد المحاولة. إذا قمت بتمكين واجهة برمجة التطبيقات هذه مؤخرًا ، فانتظر بضع دقائق حتى ينتشر الإجراء إلى أنظمتنا وأعد المحاولة.

    وظائف مماثلة
  • هل من الممكن عمل مجمّع شمسي لتدفئة المنزل؟
  • إيجابيات وسلبيات الألواح الشمسية للتدفئة المنزلية
  • كيفية تثبيت التدفئة الشمسية في دفيئة بيديك؟

التطبيقات ومتطلبات التثبيت

فأين يتم تطبيق سخانات المياه بالطاقة الشمسية؟

  • إمدادات الماء الساخن لمنزل خاص ؛
  • تدفئة؛
  • تسخين المياه للبيوت الصيفية.
  • الماء الساخن لاحتياجات الزراعة والصناعة.

سخان مياه بالطاقة الشمسية للتدفئة المنزلية

من المهم مراعاة توصيات التثبيت ، لأن كفاءة سخان المياه ستعتمد كليًا على ذلك. دعنا نذكر بعض توصيات الخبراء:

  • يمكن أن يكون مكان التثبيت هو سقف المنزل والواجهة والشرفة ؛
  • يجب بالضرورة أن تكون لوحة سخان المياه مواجهة للجنوب ؛
  • عند تثبيت اللوحة ، اجعل زاوية الميل مساوية لخط عرض منطقتك ؛
  • نظرًا لأن سخان المياه يتلقى باستمرار الطاقة الشمسية ، مع انخفاض استهلاك المياه ، يمكن أن يتشكل الركود ، حيث قد يسخن المبرد حتى 300 درجة. لذلك يمنع استخدام الأنابيب البلاستيكية والحديد المجلفن. من الأفضل صنع لفائف من النحاس أو الفولاذ المقاوم للصدأ ؛
  • من الضروري عزل عناصر تسخين سخان المياه حتى لا تحرق نفسك عن طريق الخطأ ؛
  • عند اختيار السحابات والعزل ، ينبغي للمرء أيضًا أن يأخذ في الاعتبار إمكانية ركود المبرد وتسخينه القوي. أي أنه من الأفضل اختيار المواد بهامش أمان. يكتب العديد من الشركات المصنعة ذات السمعة الطيبة درجة حرارة الركود في المواصفات أو على علبة الجهاز. التركيز على هذه القيمة ؛
  • يجب وضع ألواح سخانات المياه بالطاقة الشمسية في منطقة مفتوحة مع أقصى قدر من التعرض لأشعة الشمس. يجب ألا يكون هناك أجسام طويلة حولها تلقي بظلالها ؛
  • لزيادة كفاءة سخان المياه ، من الضروري تثبيته على رف خاص ، إذا تم تقديم مخطط التثبيت هذا من قبل الشركة المصنعة ؛
  • أثناء التثبيت ، يمكن أن يكون لكل نوع من أنواع السخان خصائصه الخاصة. هنا تحتاج إلى التركيز على توصيات الشركة المصنعة.

الشركات المصنعة الرئيسية

لقد وجدت سخانات المياه بالطاقة الشمسية تطبيقات عملية واسعة في العديد من الدول الأوروبية ، الصين ، تركيا ، الولايات المتحدة الأمريكية ، إسرائيل ، المملكة العربية السعودية. إن إنتاج هذه المنتجات في العالم ينمو بشكل مطرد ، وإلى جانب الطلب ، يتزايد عدد الشركات في هذا القطاع.

دعونا نلقي نظرة على بعض شركات سخانات المياه بالطاقة الشمسية الكبيرة. لذا ، فإن أفضل الشركات المصنعة في السوق العالمية:

  • تنتج الشركة الإيطالية مجمعات الفراغ KAIROS VT. متوفر في إصدارات 15 أو 20 أنبوبًا ؛
  • تقدم الشركة الألمانية ثلاثة طرازات SKR21 و SKR12 و SKR6 ؛
  • شركة ألمانية أخرى تنتج موديلات بستة أو 12 أنبوبة. علاوة على ذلك ، يمكن دمجها في كتل لزيادة قوة النظام ؛
  • صنراين للطاقة الشمسية. إنها شركة صينية تنتج سخانات المياه بالطاقة الشمسية ؛
  • وشركة ألمانية أخرى تقدم سخانات مياه تحت علامتي فيتوسول 200 و 300. تختلف هذه الموديلات في تصميم وحدة التدفئة ؛
  • مصنع إيطالي ينتج نموذج Ecotube.

سخان المياه KAIROS VT

وتجدر الإشارة هنا إلى أن منتجات هذه الشركات تنتمي إلى أعلى فئة ويتم توفيرها بضمان ، ولكن لا يستطيع الجميع تحملها. لذلك ، يتم تغطية معظم طلب السوق من قبل الشركات المصنعة غير المعروفة.

لماذا تعتبر سخانات المياه بالطاقة الشمسية محلية الصنع جذابة

مزايا سخانات المياه بالطاقة الشمسية محلية الصنع واضحة تمامًا:

  • تكاليفهم تؤتي ثمارها بسرعة كبيرة ؛
  • مثل نماذج المصانع ، فهي تتيح لك توفير الوقود ، وبالتالي توفير المال ؛
  • المنتج جاهز للاستخدام على الفور تقريبًا.

الآن ، أنت تعرف أساسيات هذه المشكلة وأنت على استعداد لتصميم وتصنيع سخان المياه الشمسي الخاص بك. من خلال القيام بذلك ، ستتمكن من تقليل التكاليف المرتبطة بصيانة منزلك بشكل كبير.

الأسعار وماذا يعتمدون؟

فيما يتعلق بأرقام محددة ، فإن سخانات المياه المنتجة في روسيا ستكلف حوالي 700-800 دولار أمريكي. هذا نموذج من نوع الفراغ. تقريبا نفس الأسعار للمنتجات الصينية المماثلة. تبلغ تكلفة سخانات المياه من الشركات الألمانية حوالي 800-900 يورو. إنه أغلى ثمناً ، لكن لديهم أدوات التثبيت اللازمة في المجموعة ، ويستخدم النحاس والفولاذ المقاوم للصدأ لتصنيع المجمعات. لذلك سيتم إنفاق هذه الأموال بشكل جيد.

سخان المياه Viessmann Vitosol 200
العوامل التالية تؤثر على سعر سخان المياه الشمسي:

  • ماركة؛
  • مادة الجسم والمشتت الحراري ؛
  • بناء الجودة؛
  • طريقة وضع المادة العازلة وتكلفة المادة نفسها ؛
  • سماكة الزجاج.

بطبيعة الحال ، تنعكس اختلافات التصميم ، التي تم وصفها أعلاه ، في السعر.

باستخدام الطاقة الشمسية بمساعدة التقنيات الحديثة ، يمكنك بسهولة تزويد منزلك الخاص أو منزل الحديقة بالماء الساخن.
وتحتاج إلى إجراء استثمار أولي ، وبعد ذلك سيعمل التثبيت مجانًا. إذا كنت تريد توفير المال ، فقم بصنع سخان مياه شمسي بنفسك. لكن أنظمة المصانع ، بالطبع ، أكثر موثوقية وعملية. إذا كانت المقالة مفيدة لك ، فقم بنشر الرابط إليها على الشبكات الاجتماعية. سيساعد هذا في تطوير الموقع. التصويت في الاستطلاع أدناه وتقييم المادة! اترك التصحيحات والإضافات على المقال في التعليقات.

كيف تصنع سخان مياه شمسي كامل بيديك (فيديو)

العناصر الرئيسية لهذا الجهاز هي:

  • خزان المكياج
  • خزان؛
  • جامع.

تم وصف الفيديو التالي بتفاصيل كافية حول صناعة سخان المياه الشمسي:

وفقًا للخبراء ، لا ينبغي تثبيت المضخة في النظام.يجب أن يدور الماء بشكل طبيعي. لتحقيق هذا التأثير ، يجب تركيب الخزان فوق المشتت الحراري ، بينما يجب أن يكون خزان المكياج فوق خزان التخزين. توصية عملية أخرى من الخبراء هي تركيب عازل حراري على خزان يحتوي على ماء ساخن. للقيام بذلك ، يمكنك استخدام أي لفة العزل.

لأتمتة عملية تجديد المياه في النظام ، يجب أن يكون الخزان الثاني مزودًا بصمام عائم.

يجب أن يحتوي النظام أيضًا على منفذ هواء رأسي. لتكون أكثر فاعلية ، عادة ما يتم رفعها إلى ارتفاع لائق إلى حد ما.

تقييم
( 1 تقدير ، متوسط 4 من 5 )

دفايات

أفران