فصل خزان سخان المياه بالطاقة الشمسية

أنواع خزانات سخانات المياه الشمسية المنفصلة

يمكن تقسيم سخانات المياه الشمسية إلى فئتين: الألواح المُسخنة بشكل مباشر والألواح المُسخنة بشكل غير مباشر. تستخدم ألواح الطاقة الشمسية المُسخنة بشكل مباشر سائل نقل حرارة مُعرّض لأشعة الشمس بشكل مباشر ويتم تسخينه. ثم يتم ضخ هذا السائل عبر خزانات سخانات المياه الشمسية المنفصلة لتسخين الماء. تستخدم الأنظمة غير المباشرة سائل نقل حرارة لا يُعرّض لأشعة الشمس مباشرةً؛ بدلاً من ذلك، ينقل الحرارة من المُجمع الشمسي إلى الماء الموجود في الخزان. تُستخدم الأنظمة غير المباشرة عادةً في المناطق المُعرّضة لدرجات حرارة التجمد لأنها توفر مزيدًا من الحماية من التجمد لألواح الطاقة الشمسية. الألواح المُسخنة بشكل مباشر أكثر كفاءة في المناطق المشمسة. كلا نوعي سخانات المياه الشمسية يتطلبان خزانات منفصلة لتخزين الماء المُسخن. عادةً ما تحتوي الخزانات على عزل لمنع فقدان حرارة الماء الساخن.

بالإضافة إلى الخزانات المُعزولة، قد تشمل بعض أنظمة تسخين المياه الشمسية مصادر تسخين إضافية، مثل المسخّنات الكهربائية أو المسخّنات التي تعمل بالغاز، للعمل كإجراء احتياطي أو لتسخين إضافي خلال فترات انخفاض أشعة الشمس. يمكن دمج المسخّنات الإضافية في خزان التخزين أو تركيبها بشكل منفصل. تتطلب خزانات سخانات المياه الشمسية المنفصلة صيانة منتظمة لمنع التآكل وضمان العزل الصحيح. يجب أن تكون الخزانات مصنوعة من مواد مقاومة للتآكل، مثل الفولاذ المُبطّن بالزجاج أو الفولاذ المقاوم للصدأ. قد تحتاج قضبان الأنود إلى الاستبدال بشكل دوري للتحكم في التآكل. يجب أيضًا فحص عزل الخزانات بشكل منتظم لضمان الحد الأدنى من فقدان الحرارة. توفر خزانات سخانات المياه الشمسية المنفصلة طريقة فعالة لتسخين الماء باستخدام الطاقة الشمسية المُتجددة.

يتوفر العديد من خزانات سخانات المياه الشمسية المنفصلة بسعات مختلفة، اعتمادًا على حجم المنزل أو العمل. سعاتها هي كما يلي:

• صغيرة (15-30 جالون): خزانات سخانات المياه الشمسية الصغيرة، التي تحتوي عادةً على ما بين 15 و 30 جالون (57 إلى 114 لتر) من الماء، مثالية للشقق أو المنازل الصغيرة التي تضمّ شخصًا أو اثنين. تعمل هذه الخزانات المُدمجة بشكل جيد مع الدوش ذات التدفق المنخفض والأجهزة الموفرة للطاقة لزيادة تسخين الطاقة الشمسية إلى أقصى حد. تُعدّ الخزانات الصغيرة أسهل في التركيب وتحتل مساحة أقل، مما يجعلها اختيارًا مناسبًا في الأماكن التي تكون المساحة فيها محدودة.
• متوسطة (30-60 جالون): تلبي خزانات التخزين المتوسطة التي تتراوح سعتها من 30 إلى 60 جالون (114 إلى 227 لتر) احتياجات العائلات المتنامية أو المنازل التي تحتوي على حمامات متعددة. توفر هذه الخزانات كمية كافية من الماء المُسخن مسبقًا، مما يستوعب أنماط استخدام المياه الأعلى دون استهلاك طاقة مفرط. من خلال إقران خزان متوسط ​​مع تركيبات المياه التي تستخدم الطاقة بحكمة، يمكن للمستخدمين ضمان عمل نظام تسخين الطاقة الشمسية بكفاءة قصوى.
• كبيرة (أكثر من 60 جالون): تُعدّ خزانات سخانات المياه الشمسية الكبيرة التي تتجاوز سعتها 60 جالون (227 لتر) مناسبة للتطبيقات التجارية أو المنازل ذات طلبات المياه الساخنة العالية. يمكن لهذه الخزانات الواسعة تخزين حجم كبير من الماء المُسخن مسبقًا، مما يضمن إمدادًا مستمرًا حتى خلال فترات الاستخدام الشديد. من خلال دمج تركيبات السباكة والأجهزة الموفرة للطاقة، يمكن لأصحاب الخزانات الكبيرة تحسين أداء نظام تسخين الطاقة الشمسية مع تقليل تكاليف الطاقة.

الوظيفة والميزات

• خزان سخان المياه الشمسي المُنفصل مُنظّم الضغط:

  تحتوي خزانات الطاقة الشمسية على صمامات تنظيم الضغط المُدمجة التي تحافظ على مستوى الضغط الآمن والثابت في النظام لتحقيق تسخين مثالي وأمان. تمنع هذه الصمامات تراكم الضغط أو فقدانه الزائد الذي قد يؤدي إلى تلف الأنابيب أو التركيبات أو المكونات الأخرى لأنظمة الخزانات المُنفصلة. يضمن تنظيم الضغط الصحيح التشغيل الفعال للخزانات.

• تحتوي خزانات سخانات المياه الشمسية على صمامات تخفيف درجة الحرارة والضغط التي تُطلق درجة الحرارة والضغط الزائدين تلقائيًا إذا تجاوزت عتبات السلامة المُحددة. تساعد صمامات التخفيف هذه على منع حدوث انفجارات خطرة أو حوادث التعرّض للحروق. تشمل الخزانات أيضًا مواد ومكونات مُصنّفة لدرجات الحرارة والضغط العالية لضمان التشغيل الآمن في ظروف الماء المُسخّن. تتطلب أنظمة التدفئة الشمسية المُنفصلة ميزات أمان إضافية لإدارة الماء المُسخّن بشكل آمن.

• النوعان الأكثر شيوعًا لخزانات تخزين الطاقة الشمسية هما:

  خزانات الفولاذ المقاوم للصدأ:

  تُعدّ خزانات الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومة للتآكل ومتينة ولكنها قد تكون باهظة الثمن.

  خزانات الحديد المجلفن (G.I.):

  بينما تُعدّ خزانات G.I. أكثر بأسعار معقولة، فقد تتآكل بمرور الوقت، خاصةً إذا كان الماء المُستخدم تآكليًا أو حمضيًا بشدة.

• معظم خزانات سخانات المياه الشمسية مُعزولة لتقليل فقدان الحرارة من الماء الساخن المخزّن. يساعد العزل على الحفاظ على الماء عند درجة الحرارة المُرادّة لفترات أطول، مما يعزّز كفاءة النظام ويقلّل من استهلاك الطاقة في وضع الاستعداد. تساهم الخزانات المُعزولة في الأداء الشامل وفعالية تكلفة أنظمة تسخين المياه الشمسية.

• تتطلب سخانات المياه الشمسية ذات الخزان المُنفصل تنظيفًا وصيانة منتظمين لضمان الأداء الأمثل والعمر الطويل. يشمل التنظيف إزالة أي تراكم معدني أو رواسب من سطح تسخين الخزان، والتي قد تتراكم بسبب تسخين الماء. تُجرى عمليات الفحص المنتظمة للتحقق من وجود التسريبات أو التآكل أو أي علامات أخرى للارتداء. تُساهم العناية المناسبة في الحفاظ على عمل النظام بكفاءة.

• توفر سخانات المياه الشمسية ذات الخزان المُنفصل مزيدًا من المرونة وتسمح بإجراء تركيبات متعددة. بالإضافة إلى كونها مُحمّلة وسهلة التركيب، يمكن تخصيصها من خلال دمج أنواع مختلفة من المُجمعات واتجاهاتها وخيارات التركيب. تُمكّن هذه القدرة على التكيف من تسخين السوائل بشكل مباشر أو غير مباشر بشكل أكثر كفاءة. علاوةً على ذلك، تُعدّ هذه الخزانات مثالية للتطبيقات التي تتطلب تسخينًا عن بُعد أو خارج الشبكة. التعرف على الميزات المُتميزة.

السيناريوهات

• المواقع البعيدة

  تُعدّ خزانات سخانات المياه الشمسية المُنفصلة مُفيدة بشكل خاص للمواقع خارج الشبكة أو المواقع النائية حيث تكون إمدادات الكهرباء أو الغاز التقليدية لتسخين المياه غائبة. تُستفيد من قوة أشعة الشمس لتوليد الماء الساخن، مما يجعلها حلًا مثاليًا للاستقلال عن مصادر الطاقة التقليدية.

• الدوش الخارجي

  توفر خزانات سخانات المياه الشمسية الخارجية الماء الساخن بكفاءة للدوش الخارجية بعد يوم على الشاطئ أو المسبح أو رحلات التخييم أو الأنشطة الخارجية الأخرى. باستخدام التسخين المُدار من خلال أشعة الشمس، تضمن الخزانات المُنفصلة توفر الدوش المنعشة، مما يساعد على تقليل التأثير البيئي لمثل هذه المغامرات من خلال تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري.

• تسخين أحواض السباحة

  تُقدم سخانات المياه الشمسية طريقة طبيعية لتسخين أحواض السباحة، مما يُطيل موسم السباحة ويُزيد من راحة المستخدم. من خلال سحب قوة أشعة الشمس المجانية، تُسخّن الماء مسبقًا قبل الاستخدام أو تُحافظ على حرارته طوال اليوم، مما يرفع درجات الحرارة إلى مستويات أكثر ملاءمة للسباحة مع تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري ذي التكلفة الأعلى للقيام بذلك.

• التسخين في حالات الطوارئ

  يمكن أن يكون خزان سخان المياه الشمسي المُنفصل مُفيدًا في حالات الطوارئ عندما تفشل الأنظمة التقليدية أو تتقطع مصادر الطاقة، مما يوفر احتياطيًا موثوقًا به لتوليد الماء الساخن اللازم للتعقيم والطبخ والوظائف الأساسية الأخرى. ينطبق هذا بشكل خاص خلال انقطاع التيار الكهربائي أو فشل النظام، حيث تظل هذه الخزانات غير مُتأثرة بمثل هذه القيود التي تواجه نظيراتها التقليدية.

• الاستخدام الريفي أو الزراعي

  تُلبي سخانات المياه الشمسية العديد من احتياجات تسخين المياه الزراعية والريفية، مما يُدعم مهام مثل تربية الماشية أو إنتاج الألبان أو العمليات الزراعية. تُعدّ الخزانات المُنفصلة التي تعمل بالطاقة الشمسية مناسبة بشكل خاص لهذه البيئات، حيث يُقلّل تسخير أشعة الشمس من تكاليف الطاقة مع ضمان توفر الماء الساخن المطلوب لمثل هذه العمليات بسهولة طوال اليوم.

• مشاريع البناء الأخضر

  تُعدّ خزانات سخانات المياه الشمسية المُنفصلة مكونًا أساسيًا لمبادرات البناء الصديقة للبيئة المُصممة للحفاظ على الطاقة وتقليل التأثير البيئي. يرجع ذلك أساسًا إلى قدرتها على استخدام مصادر الطاقة المُتجددة مع تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري. كما يساعد دمجها أيضًا على تقليل البصمة الكربونية للمبنى وتحسين الاستدامة الشاملة.

كيفية اختيار خزان سخان المياه الشمسي المُنفصل

هناك بعض الأشياء التي يجب مراعاتها عند اختيار خزان سخان المياه الشمسي المُنفصل:

• سعة التخزين: تعتمد سعة التخزين المطلوبة لتلبية احتياجات الماء الساخن على عدد الأشخاص في المنزل وقدرة الخزان على التسخين ودرجة الحرارة. بشكل عام، يُعدّ خزان بسعة 300 لتر مناسبًا لأربعة أشخاص.
• المادة: تُعدّ خزانات الفولاذ المقاوم للصدأ متينة ومقاومة للتآكل وتتطلب صيانة قليلة. ومع ذلك، قد تحتاج إلى قضبان الأنود كحماية إضافية من التآكل، خاصةً في ظروف المياه المالحة أو القاسية. تُعدّ خزانات الفولاذ المُبطّن بالزجاج أقل تكلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ، لكنها عرضة للتآكل إذا تضرّر بطانة الزجاج الواقية.
• المناخ: يُعدّ الخزان المُعزّل جيدًا مثاليًا للحفاظ على الماء ساخنًا في المناخات الباردة. يُقلّل العزل من فقدان الحرارة، وبالتالي يُقلّل من تكاليف الطاقة.
• فصل الخزان عن المُجمع: تقييم ما إذا كان سيتم تركيب الخزان على السطح أو الأرض. تُعدّ الخزانات المُركبة على الأرض أسهل في الصيانة وأكثر أمانًا للوصول إليها خلال الطقس المُتجمد.
• المعايير التنظيمية: التأكد من أن الخزان يلبي اللوائح والمعايير المحلية لأنظمة تسخين المياه الشمسية.
• كفاءة الطاقة: تُقلّل الخزانات عالية الكفاءة من تكاليف الطاقة. التحقق من تصنيفات ENERGY STAR® وشهادات كفاءة الطاقة الأخرى.
• سهولة التركيب: اختيار الخزانات التي تستغرق وقتًا أقل في التركيب. أيضًا، مراعاة ما إذا كان سيتم تعيين فنيين مُؤهلين أو تركيب الخزان كمشروع مُنفّذ بنفسك.
• الصيانة: تُعدّ الصيانة المنتظمة ضرورية للأداء طويل الأمد وموثوقية الخزان المُنفصل. اختيار الخزانات التي تتمتع بميزات سهلة الصيانة، مثل الوصلات القابلة للوصول إليها للشطف.
• التكلفة: مقارنة تكاليف وميزات الخزانات المختلفة للحصول على خزان يوفر أفضل قيمة. قد يكون للخزانات الأغلى كفاءة أفضل ومتانة أفضل، وبالتالي تُوفر المال بمرور الوقت.
• ماء الشرب: استخدام خزان تخزين مُنفصل لتوفير ماء الشرب إذا كنت تستخدم نظام تسخين شمسي. مراعاة استخدام نظام تصفية المياه لإزالة الشوائب من الماء.

أسئلة وأجوبة

س1: كيف يمكن للشركات بيع سخانات الطاقة الشمسية للعملاء بفعالية؟

ج1: يجب على البائعين تعليم عملائهم حول فوائد الطاقة الشمسية. يجب عليهم أيضًا عرض الخزانات المُنفصلة وتوسيع خدمة عملائهم في مجال ما قبل البيع وما بعد البيع.

س2: ما هي الاتجاهات المُستقبلية لتسخين المياه بالطاقة الشمسية؟

ج2: من المُرجح أن تنمو هذه الصناعة نظرًا لأن العديد من الأشخاص يبحثون عن خزانات الطاقة الشمسية المُنفصلة لجعل منازلهم أكثر كفاءة في استخدام الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، ستستمر التطورات التكنولوجية في تحسين كفاءة وموثوقية أنظمة الطاقة الشمسية.

س3: ما هو متطلب الصيانة لسخانات المياه الشمسية؟

ج3: تُطلب صيانة دورية للمُجمعات وخزان التخزين. يجب على مالكيها فحص المُجمع بشكل منتظم لوجود الحطام. يجب شطف خزان التخزين لإزالة تراكم الرواسب. بالإضافة إلى ذلك، يجب فحص جميع صمامات النظام وشطفها إذا علقت.

س4: ما هي فوائد فصل الخزان؟

ج4: يُتيح خزان سخان المياه الشمسي المُنفصل استخدام مصادر تسخين مختلفة للماء في مناخات متعددة. من السهل ترقية نظام التدفئة أو استبداله دون تغيير الخزان. أيضًا، يُميل النظام المُنفصل إلى العمل بشكل أفضل في ظروف التجمد.