خزان مساعد لسخان المياه بالطاقة الشمسية

أنواع الخزانات لسخانات المياه الشمسية

يستخدم سخان المياه بالطاقة الشمسية طاقة الشمس لتسخين الماء. هناك نوعان رئيسيان: الأنظمة النشطة والأنظمة السلبية. تستخدم الأنظمة النشطة مضخات أو ضوابط تعمل بالطاقة الكهربائية من الألواح الضوئية أو البطاريات، بينما تعتمد الأنظمة السلبية على الدوران الطبيعي دون أي آليات. يعمل كلاهما بكفاءة، شريطة توفر ساعات كافية من أشعة الشمس خلال النهار عند حدوث التسخين.

يستخدم نوعا السخان تصميمات مجمعات مختلفة لامتصاص طاقة الشمس وتسخين الماء. تتكون مجمعات الألواح المسطحة من ألواح معدنية ذات توصيلية عالية وأغطية زجاجية تُحْتَكِز بها طاقة الشمس؛ وتُصمم مجمعات الأنابيب المفرغة من الهواء بحيث تتضمن العديد من الأنابيب ذات الأختام المفرغة للحصول على عزل أفضل عند درجات الحرارة المنخفضة أو في الظروف الغائمة. بينما تتطلب جميع الوحدات خزانات تخزين لتخزين السائل المُدفّأ حتى الحاجة إليه، يمكن أن تختلف هذه الخزانات اعتمادًا على نوع النظام المستخدم (نشطًا أو سلبيًا). يتم عزل الخزانات في الأنظمة النشطة من الهواء الخارجي أيضًا، بينما لا تُعَزَّل الخزانات في الأنظمة السلبية أحيانًا.

تتوفر خزانات المياه لسخانات المياه الشمسية في العديد من الخيارات، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكربوني المبطن بالزجاج. لكل مادة مزايا وعيوب اعتمادًا على عوامل مثل مقاومة التآكل والتكلفة أو العمر المتوقع. يجب أيضًا عزل الخزانات بشكل جيد لتقليل فقدان الحرارة، ويجب أن تكون ذات حجم مناسب لتلبية الطلب على المياه الساخنة. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تتحمل الضغوط من مستوى الضغط الأقصى للنظام بينما تكون متوافقة مع السوائل التي تتدفق من خلالها، بما في ذلك أي إضافات تُستخدم. علاوة على ذلك، يجب أن تكون خزان التخزين مناسبًا لدرجات حرارة الماء الموجودة داخل نظام التدفئة بالطاقة الشمسية. لضمان سلامة وكفاءة أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية، تلعب خزانات التخزين دورًا حاسمًا في الحفاظ على معايير الجودة والالتزام باللوائح ذات الصلة.

لجعل سخانات المياه بالطاقة الشمسية أكثر كفاءة، تم إضافة أنظمة تدفئة احتياطية. تستخدم هذه الأنظمة الكهرباء أو مصادر الوقود الأخرى - مثل الخشب في بعض الحالات - لتسخين الماء خلال الطقس الغائم عندما تكون أشعة الشمس المباشرة منخفضة. تضمن التدفئة الاحتياطية توفر المياه الساخنة حتى في حالة وجود فترات طويلة من السماء المغيمة. يمكن أن تعمل سخانات المياه بالطاقة الشمسية في جميع المناخات، شريطة اتخاذ الاحتياطات والترتيبات المناسبة لمواجهة حالات نقص التسخين المحتملة.

فيما يلي أنواع خزانات سخانات المياه بالطاقة الشمسية:

• خزانات معزولة مسبقًا: تأتي هذه الخزانات مع طبقة عازلة مضافة بالفعل أثناء الإنتاج. يساعد العزل على الاحتفاظ بالحرارة داخل الخزان مع تقليل فقدان الحرارة.
• خزانات غير معزولة: كما يوحي الاسم، لا تحتوي هذه الخزانات على أي عزل. يمكن أن تكون الخزانات غير المعزولة مناسبة للمواقع ذات درجات حرارة بيئية دافئة، حيث لا يكون الاحتفاظ بالحرارة عاملاً مهمًا.
• خزانات معزولة مُدمجة: تحتوي هذه الخزانات على خزان ثانٍ متصل بها للعزل. يساعد العزل الإضافي على إبقاء الماء ساخنًا لفترة أطول وتقليل فقدان الحرارة.

الوظائف والميزات

يُحدد مُنتج أو مُورّد خزان سخان المياه بالطاقة الشمسية مواصفات كل نموذج. ومع ذلك، تتكون معظم سخانات المياه من العديد من الميزات.

• طبقة العزل: تُعد هذه الطبقة ضرورية في أي سخان مياه بالطاقة الشمسية. تُبقي الماء داخل الخزان ساخنًا لساعات طويلة، مما يُقلل من فقدان الحرارة. يستخدم المصنعون الألياف الزجاجية أو رغوة البولي يوريثان أو الصوف الصخري لعزل الخزان.
• خزان داخلي من الفولاذ المقاوم للصدأ: تتميز سخانات المياه بالطاقة الشمسية بخزان داخلي من الفولاذ المقاوم للصدأ لضمان المتانة. يُخزّن الخزان أيضًا الماء الصالح للشرب. يُقاوم الفولاذ المقاوم للصدأ التآكل من الماء ويتحمل الضغط ودرجة الحرارة العاليين.
• المُجمّع الشمسي: تستخدم معظم سخانات المياه المُجمّعات الشمسية لتسخين الماء. تتمتع هذه المُجمّعات بمساحة سطح كبيرة تمتص أشعة الشمس. بعد ذلك، تُنقل المُجمّعات الطاقة الحرارية الشمسية إلى الماء. تُعتبر هذه المُجمّعات فعّالة في الأماكن التي تتوافر فيها أشعة الشمس بكثرة. وتشمل مُجمّعات الطاقة الشمسية مُجمّعات الألواح المسطحة ومُجمّعات الأنابيب المفرغة من الهواء.
• الخزان المُزجّج: تُعتبر الخزانات المُزجّجة مُدمجة بشكل عام، ولديها خزان مُعزّل. تُحافظ الطبقة الأولى من العزل على الحرارة، بينما تُبقي الطبقة الخارجية، أو القشرة الثانية، الهواء البارد بعيدًا. تُعد الخزانات المُزجّجة مثالية للاستخدام السكني ذي المساحة المحدودة على السطح.
• عناصر التسخين: تحتوي بعض الخزانات على عناصر تسخين إضافية مثل المقاومة الكهربائية. تُعزّز هذه العناصر درجة حرارة الماء في الأيام الغائمة أو عندما يكون الطلب على الماء الساخن مرتفعًا. تعمل عناصر التسخين بشكل أفضل عندما تكون مُدمجة مع خزانات التخزين.
• أقواس التركيب: تُستخدم أقواس تركيب الخزان لتأمين الخزانات وتثبيتها على الجدران من أجل توفير المساحة. بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم بشكل شائع لخزانات التخزين العلوية في أنظمة التسخين لأنها تُتيح الوصول بسهولة إلى الخزانات السفلى.
• خزانات غير مُباشرة: تُسخّن الخزانات غير المُباشرة، المعروفة أيضًا باسم خزانات التهوية المفتوحة، بواسطة نظام مرجل منفصل يدير الماء عبر لفائف داخل الخزان. يُسخّن الماء من المرجل الماء المخزّن في الخزان عبر هذه اللفائف. غالبًا ما يُستخدم هذا النوع من أنظمة التسخين عندما يتم تسخين إمدادات الماء بطرق أخرى، مثل الحرارة المُهدرة من العمليات الصناعية.

استخدامات خزان تخزين سخان المياه بالطاقة الشمسية

يُعدّ خزان سخان المياه بالطاقة الشمسية المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ حلًا مُتعدد الاستخدامات يمكن استخدامه في العديد من السيناريوهات. فيما يلي بعض التطبيقات الشائعة لهذا الخزان:

• الاستخدام السكني

  تستخدم العقارات السكنية خزان تخزين الطاقة الشمسية لتزويد المياه بالمهام اليومية مثل الطهي والاستحمام والغسيل. يُعتبر بديلاً مستدامًا لسخانات المياه التقليدية. حتى أصغر الوحدات السكنية يمكنها دعم ما يصل إلى خمسة أفراد من العائلة باستخدام الطاقة من الشمس المخزّنة في الخزان.

• المركبات الترفيهية (RVs)

  يُعدّ خزان تخزين المياه مثاليًا للمساحات الصغيرة والمتنقلة. يوفّر الماء الساخن عند الطلب لمركبات RVs والمخيمات. يعمل خزان سخان المياه بالطاقة الشمسية 12 فولت بشكل جيد في هذه الإعدادات بسبب كفاءته في استخدام الطاقة وصيانتها المنخفضة دون الحاجة إلى توصيل كهربائي.

• التطبيقات خارج الشبكة

  يمكن للمواقع خارج الشبكة البعيدة عن خطوط الطاقة الكهربائية استخدام خزان تخزين الطاقة الشمسية. يُخزّن الخزان الماء الساخن للاستخدام في المناطق التي لا يوجد بها كهرباء من الشبكة. يعمل بشكل مستقل مع القليل من الصيانة. يمكن استخدام الخزان في الكبائن والمزارع والمنازل والمناطق التي تكون فيها الكهرباء غير موثوقة أو غير متوفرة. يُتيح ذلك للأشخاص العيش بأسلوب حياة مُستدام وكامل الاكتفاء الذاتي.

• المؤسسات التجارية

  تُعتبر المطاعم والفنادق والمستشفيات من بين الشركات التي تُستخدم خزان تخزين هذا النوع من الماء الساخن. يُلبي احتياجات المياه الساخنة العالية للمطابخ التجارية وغرف الضيوف ومرافق الرعاية الصحية. من خلال استخدام سخان مياه بالطاقة الشمسية للتطبيقات التجارية، يمكن للشركات خفض تكاليف التشغيل وتوفير الماء الساخن المتاح باستمرار.

• العمليات الصناعية

  تُستخدم بعض الصناعات هذا نظام التخزين في روتينها. يمكن للمصانع والنباتات التي تحتاج إلى ماء ساخن ثابت للغسيل أو التجفيف أو المهام الأخرى استخدام خزان الطاقة الشمسية. يمكن أن يساعد في تقليل استخدام الكهرباء. تستفيد الصناعات مثل النسيج والغذاء والكيمياء من هذا النظام.

• الاستخدام الزراعي

  يستخدم المزارعون الخزان لتوفير الماء الساخن للماشية وري المحاصيل والتطهير في المزارع. يُساعد سخان المياه بالطاقة الشمسية للاستخدامات الزراعية المزارعين على توفير تكاليف الوقود والبروبان.

كيفية اختيار الخزان المناسب لسخانات المياه الشمسية

• طريقة الإنتاج:

  اختر خزانًا يلبي احتياجات المُنتج. تُعد الخزانات المصنوعة من اللحام القوسي الكهربائي أفضل للتطبيقات التجارية، بينما تُعد الخزانات المصنوعة من اللحام التلقائي الروبوتي بالهيلي أرك مثالية لتطبيقات السعة بسبب قوة اللحام ونوعيته المحسّنين. بسبب درجات الحرارة والضغوط الأعلى، تُفضّل الخزانات التي تستخدم الفولاذ المُتصلب في التطبيقات الصناعية.

• موقع الوضع:

  بالنسبة للخزانات ذات العزل الخارجي التي تحتوي على حلقات كهربائية مُدمجة، تأكد من سهولة الوصول إلى نهاية التحكم في عنصر التسخين، ويفضل أن يكون ذلك على مسافة متر واحد من خزان التخزين.

• سعة الخزان:

  ضع في اعتبارك سعة الخزان؛ القاعدة العامة هي 30-40 جالونًا للشخص، وأكثر اتساعًا وأكثر تعقيدًا للعائلات. تتأثر السعة أيضًا بحجم المُجمّع لأن مساحة المُجمّع الأكبر ستُنتج المزيد من الماء الساخن. ومع ذلك، فإن مساحة المُجمّع الأكبر تعني المزيد من مساحة السطح المطلوبة على السطح والعكس صحيح.

• أنظمة الحلقة المغلقة:

  إذا كانت مصدر المياه المحلية ذات جودة جيدة، فيمكن استخدام نظام الحلقة المفتوحة؛ ومع ذلك، إذا كانت مصدر المياه ذات جودة رديئة، فيجب استخدام نظام الحلقة المغلقة.

• مادة الخزان الداخلي:

  يجب أن تكون مصنوعة من مادة قادرة على تحمل درجات حرارة عالية ومقاومة للتآكل. تأكد من امتثال جميع الأنابيب لوائح الصحة والسلامة، حيث يمر الماء عبر الأنابيب.

• جودة العزل:

  يحتفظ العزل الجيد بالحرارة ويُقلل من فقدان الحرارة. استخدم البولي يوريثان أو البوليسترين للعزل. تأكد من عزل الخزان بعزل غير سام. ابحث عن عزل بحد أدنى 2 بوصة.

• متطلبات المساحة:

  تُشغل الخزانات المخصصة للميزانية مساحة أقل. تعيش هذه الخزانات في الداخل، حيث لن تتجمد في البرد. لكن كن حذرًا مع الخزانات التي تُسخّن الماء بواسطة الشمس لأنها تحتاج إلى مساحة للمُجمّع والهواء من حولها. يجب أن تبقى الخزانات التي تُخزّن الماء المُدفّأ من المُجمّعات بعيدة عن أي أسطح عالية عشرة أقدام. تأكد من أن المكان الذي ستمر به أنابيب الماء ليس مزدحمًا جدًا بأنابيب وأسلاك أخرى، أو أن الأنابيب الموصلة إلى الشمس لا تتجمد في البرد.

أسئلة وأجوبة

س1 ما هو خزان تخزين سخان المياه بالطاقة الشمسية؟

ج1 خزان تخزين سخان المياه بالطاقة الشمسية هو خزان يُخزّن الماء الذي سخّنته المُجمّعات الشمسية. يبقى الماء الدافئ في خزان التخزين حتى يحتاجه المستخدمون.

س2 ماذا يفعل خزان سخان المياه بالطاقة الشمسية؟

ج2 خزان تخزين سخانات المياه بالطاقة الشمسية:

• يُخزّن الماء المُدفّأ. تُبقي الخزانات الماء الدافئ الذي سخّنته المُجمّعات الشمسية عند درجة حرارة مُحددة.
• يمنع فقدان الحرارة. تمنع الخزانات المُعزّلة الماء الساخن المخزّن من التبريد بسرعة كبيرة.
• يُتيح توفر الماء الساخن. عندما يحتاجه المستخدمون، يوفر الماء المُدفّأ من الشمس من الخزان.
• يُتعامل مع الضغط. يمكن للخزانات ذات الضغط التحكم في الضغط من الماء الذي يتدفق إليها.

س3 ما هو حجم خزان التخزين المناسب؟

ج3 تتراوح سعة الخزان من 100 لتر إلى 5000 لتر. تُحدد احتياجات الماء الساخن في المنزل الحجم. يُعدّ عدد الأشخاص الذين يستخدمونه وكمية الماء الساخن التي تُستخدم كل يوم من العوامل التي يجب مراعاتها أيضًا. من العوامل الأخرى التي تُحدد حجم الخزان سعة نظام التسخين. قد يحتاج مُجمّع أكبر إلى خزان تخزين أكبر. يعتمد أيضًا على مدى عزل النظام. تميل الخزانات ذات العزل الأفضل إلى أن تكون أصغر. ويرجع ذلك إلى أنها تحتفظ بالحرارة بشكل أفضل ولا تحتاج إلى أن تكون كبيرة.

س4 كم من الوقت يستغرق تركيب خزان التخزين؟

ج4 يمكن تركيب خزان تخزين سخان المياه بالطاقة الشمسية خلال يوم واحد. يتم أيضًا تركيب الأنابيب التي تربطه بالمُجمّعات ومدفأة الاحتياطي خلال هذه الفترة. سيتولى مُركّب مُختبر تشغيله بسرعة.