أنواع سخانات المياه الشمسية مع خزانات
تعد المياه المُسخنة بواسطة الشمس طريقة رائعة لتوفير تكاليف الطاقة. توجد أنواع مختلفة من **سخانات المياه الشمسية** التي تعمل مع الخزانات. جميعها تستخدم مُجمعات الطاقة الشمسية لامتصاص حرارة الشمس، ثم نقلها إلى الماء داخل الخزان ليتم تخزينها واستخدامها لاحقًا.
- النظم النشطة: تستخدم هذه سخانات المياه الشمسية مضخات كهربائية وأجهزة تحكم لنقل الماء عبر مُجمعات الطاقة الشمسية الموجودة على السطح، ثم إلى خزان التخزين. توفر هذه النظم مياه ساخنة متسقة أكثر نظرًا لأن المضخة يمكنها دوران الماء في أي وقت تشع فيه الشمس، بغض النظر عن درجة الحرارة أو الضغط في النظام. يُمكن ذلك من تحسين تسخين الماء. البرازيل والهند هما من الأمثلة على الأماكن التي تستخدم النظم النشطة لسخانات المياه الشمسية بكثرة.
- النظم غير المباشرة: يستخدم هذا النوع من سخانات المياه الشمسية سائلًا مختلفًا عن الماء لنقل الحرارة من المُجمعات إلى خزان التخزين. يتم تسخين السائل بواسطة الشمس، ثم ينقل حرارته إلى الماء داخل الخزان. تُعد النظم غير المباشرة أفضل للأماكن التي تجمد فيها الهواء، نظرًا لأن السائل الناقل للحرارة يمكن أن يكون آمنًا من التلف بسبب التجمد. ولاية مين وأ كندا هما من الأمثلة على الأماكن التي تستخدم سخانات المياه الشمسية غير المباشرة بكثرة.
- المُجمعات المُتكاملة: تُدمج هذه سخانات المياه الشمسية المُجمعات التي تُسخن الماء مع الخزان الذي يُخزن الماء الساخن. يُقلل ذلك من كفاءتها في المناخات شديدة البرودة، لكنها تُقدم أداءً جيدًا في الأماكن التي تُبقى دافئة معظم الوقت. كما أن التصميم المُتكامل يجعل التثبيت أسهل ويُقلل من التكاليف. تُستخدم أنظمة تسخين المياه الشمسية المُتكاملة على نطاق واسع في أجزاء من غواتيمالا وترينيداد نظرًا لأنها تتمتع بدرجات حرارة دافئة على مدار العام.
- تُمزج سخانات دفعة الماء القديمة والجديدة معًا للحصول على درجة الحرارة المناسبة. تُوفر هذه السخانات الطاقة باستخدام ضوء الشمس بدلاً من الكهرباء أو الغاز. تُسخن أشعة الشمس الماء في خزان التخزين خلال النهار، ثم تُحافظ الأنابيب المُعزولة على دفء الماء حتى يُصبح مُطلوبًا في المساء أو في الصباح عندما يكون الطقس باردًا. يتم تقسيم الخزان إلى قسمين: أحدهما لتخزين الماء الساخن والآخر لخلط الماء البارد من الصنبور عند رغبة شخص ما في الحصول على ماء ساخن. يساعد ذلك في الحفاظ على الطاقة باستخدام حرارة الشمس بدلاً من الحاجة إلى مصدر طاقة إضافي. تتميز هذه سخانات المياه بتكلفتها المنخفضة وأقل عدد من الأجزاء المتحركة، لذلك فهي تميل إلى الاستمرار لفترة طويلة مع الحاجة إلى أقل قدر من أعمال الصيانة.
ميزات ووظائف سخان المياه الشمسي مع خزان
عند الحديث عن سخانات المياه الشمسية، تختلف الوظائف والميزات بشكل كبير اعتمادًا على المُصنع والطراز وتفضيلات العميل. ومع ذلك، تُعد بعض الميزات مشتركة في معظم سخانات المياه الشمسية.
- خزان التخزين: تُعد هذه ميزة بارزة في سخانات المياه الشمسية. يتم عزل خزانات التخزين لضمان بقاء الماء دافئًا حتى عندما لا يكون هناك ضوء شمس. بشكل عام، تأتي خزانات التخزين بأحجام مختلفة لتناسب المنازل وأحجام العائلات المختلفة. عادةً ما يعتمد سعر سخان المياه الشمسي مع خزان على الحجم والسعة.
- مُبادلات الحرارة المُتوهجة: تتميز سخانات المياه الشمسية بمُبادلات حرارة مُتوهجة تُنقل الحرارة من التوهج في الخزان إلى الماء. يضمن ذلك تسخين الماء مسبقًا قبل تسخينه بواسطة الطاقة الشمسية.
- مضخة الدوران: تُعد هذه جزءًا مهمًا من أي نظام لسخان المياه الشمسي. تُضمن مضخات الدوران استمرار تحرك الماء من خزانات التخزين إلى أنابيب المُجمعات للتسخين المستمر.
- أجهزة التحكم والحساسات: تُحمل معظم سخانات المياه الشمسية أجهزة تحكم وحساسات لضبط درجات الحرارة ومراقبة النظم تلقائيًا. تُضمن هذه الميزات الحفاظ على الماء عند درجة الحرارة المطلوبة على مدار العام.
- نظام التدفئة الاحتياطي: تتمتع العديد من أنظمة تسخين المياه الشمسية بنظام تدفئة احتياطي للأيام ذات ضوء الشمس المنخفض. يستخدم نظام الاحتياطي الكهرباء أو الغاز لضمان توافر الماء الساخن دائمًا. عادةً ما يتم دمج نظام التدفئة الاحتياطي في خزان التخزين.
- حماية من الصقيع: تُعد هذه ميزة مهمة في أنظمة تسخين المياه الشمسية في المناطق الأكثر برودة. تساعد في منع تلف أنابيب المُجمعات والمعدات الأخرى. عادةً ما تُستخدم مضخة الدوران لحماية النظام من أضرار الصقيع. تُبقي السائل متحركًا لمنع التجمد.
- أدوات التثبيت: تأتي سخانات المياه الشمسية مع أدوات تثبيت، تتضمن الأقواس والمشابك، لربط أنابيب المُجمعات بالسطح. عادةً ما يتم تثبيت أنابيب المُجمعات على الأسطح لاستغلال أقصى قدر من ضوء الشمس.
- صمامات الأمان: تُعد هذه الصمامات ضرورية للحفاظ على ضغط النظام ومنع الحوادث.
سيناريوهات استخدام سخان المياه الشمسي مع خزان
يمكن استخدام سخان المياه الشمسي مع خزان في العديد من التطبيقات، ومع ذلك، قد تختلف التطبيقات المُختارة اعتمادًا على الصناعات المحددة والمناخ الإقليمي. فيما يلي بعض التطبيقات الملحوظة لسخانات المياه الشمسية مع الخزانات:
- الماء الساخن السكني: تُقدم أنظمة تسخين المياه الشمسية بديلًا صديقًا للبيئة للمنازل التي تحتاج إلى ماء ساخن للاستحمام والغسيل والطبخ.
- تسخين حمامات السباحة: يمكن للمالكين توسيع موسم المتعة والراحة في حمامات السباحة الخاصة بهم باستخدام الطاقة الشمسية للحفاظ على درجة حرارة مياه حمامات السباحة عند مستوى معقول بمساعدة أنظمة تسخين المياه الشمسية.
- تسخين المساحات: في الأشهر الباردة، يمكن للمالكين استخدام طاقة نظام الماء الساخن الشمسي لتوفير التدفئة للمباني السكنية، مُدمجًا مع طرق التدفئة التقليدية مثل المشعات أو التدفئة تحت الأرض.
- الماء الساخن التجاري: تستخدم العديد من الصناعات، مثل الضيافة والرعاية الصحية وخدمات الطعام، سخانات المياه الشمسية لتقليل اعتمادها على الوقود الأحفوري والحصول على كميات كبيرة من الماء الساخن لأغراض مثل الغسيل والتطهير والطبخ، من بين أمور أخرى.
- العمليات الصناعية: يمكن للعديد من الصناعات التي لديها عمليات تصنيع أو معالجة تتطلب ماء ساخن أو بخار الاستفادة من أنظمة تسخين المياه الشمسية، والتي يمكن استخدامها في مهام مثل صباغة المنسوجات ومعالجة الأغذية والإنتاج الكيميائي.
- التطبيقات الزراعية: يمكن للمزارعين ومربو المواشي استخدام سخانات المياه الشمسية لتوفير الماء الساخن لمجموعة متنوعة من المهام، مثل تربية الألبان (تعقيم معدات آلات الحلب)، والماشية (مياه الشرب)، والبيوت البلاستيكية (ري النباتات)، وتدفئة المنازل (التدفئة السكنية).
- المواقع النائية والعيش بدون شبكة كهرباء: بالنسبة لأولئك الذين يعيشون في مناطق نائية أو غير متصلة بالشبكة الكهربائية، تُقدم أنظمة تسخين المياه الشمسية طريقة موثوقة ذاتية الاكتفاء للحصول على الماء الساخن التي لا تعتمد على مصادر الطاقة أو الوقود التقليدية.
- تحلية المياه وتنقية المياه: يمكن دمج أنواع معينة من أنظمة تسخين المياه الشمسية مع تقنيات تنقية المياه أو تحلية المياه لإنتاج مياه الشرب النظيفة من مياه البحر أو المصادر المُلوثة، مُقدمًا بذلك حلًا مُستدامًا للمناطق التي تفتقر إلى الوصول إلى موارد المياه العذبة.
كيفية اختيار سخان المياه الشمسي مع خزان
هناك العديد من الجوانب المهمة التي يجب مراعاتها قبل شراء سخان شمسي مع خزان لضمان تلبية متطلبات المسكن وكونه مناسبًا له. فيما يلي بعض العوامل.
- السعة الحجمية: تُعد سعة خزان التخزين وقدرته على التسخين عوامل حاسمة يجب مراعاتها. يحدد هذان المتغيران معًا كمية الماء الساخن التي يمكن توفيرها دفعة واحدة وكميتها. يعتمد حجم سخان المياه الشمسي مع الخزان على عدد الأشخاص في المنزل وعادات استهلاك الماء الساخن.
- المساحة المتاحة: عادةً ما يتم اختيار نوع المُجمع الذي سيتم استخدامه في سخان المياه الشمسي، الصفيحة المسطحة أو الأنبوب المُفرغ من الهواء، على أساس المساحة المتاحة وظروف المناخ المحلية. تلعب المساحة المتاحة على السطح دورًا مهمًا في اختيار وتثبيت سخان المياه الشمسي مع خزان.
- ساعات سطوع الشمس: تُعد ساعات سطوع الشمس اليومية الدنيا أمرًا بالغ الأهمية لتسخين الماء الساخن بالكمية المطلوبة. تُعد مُجمعات الأنابيب المُفرغة من الهواء أكثر كفاءة في الظروف الممطرة أو ذات ضوء الشمس المنخفض، بينما تُقدم مُجمعات الصفيحة المسطحة أداءً جيدًا في المناطق ذات الإشعاع الشمسي العالي.
- الميزانية: يجب مراعاة أسعار أنواع مختلفة من سخانات المياه الشمسية والحوافز التنافسية وخيارات التمويل وفرص توفير الطاقة قبل شراء مثل هذا الجهاز. يجب استشارة قائمة أسعار سخان المياه الشمسي لمقارنة التكاليف، والتواصل مع المورد المحلي للحصول على أسعار محددة بناءً على المتطلبات الفريدة.
- تعقيد النظام: يجب فهم تعقيد نظام سخان المياه الشمسي بشكل صحيح. سيشمل ذلك معلومات حول أنظمة التخزين ونظم التدفئة الاحتياطية وغيرها الكثير. يمكن أن يساعد تقييم احتياجات المرء في اختيار نظام ليس أكثر تعقيدًا من اللازم.
- متطلبات الصيانة: على الرغم من أن سخانات المياه الشمسية مع الخزانات تتطلب عمومًا صيانة أقل من أنظمة تسخين المياه التقليدية، فمن الضروري القيام ببعض مهام الصيانة المحددة لضمان التشغيل الفعال. من بين مهام الصيانة المطلوبة تنظيف ألواح المُجمعات أو الأنابيب المُفرغة من الهواء، والتحقق من مستويات السائل والضغط في خزان التخزين، والتفتيش بحثًا عن التسربات أو المشكلات الميكانيكية الأخرى.
- الظروف المناخية: تؤثر الظروف المناخية المحلية بشكل كبير على التشغيل الفعال لسخان المياه الشمسي. تُقدم سخانات المياه الشمسية أفضل أداء في المناطق ذات الظروف المناخية المعتدلة حيث يكون ضوء الشمس وفيرًا بشكل معقول على مدار العام.
- الحوافز البيئية: يجب التحقيق في الحوافز الحكومية المتاحة لتقليل تكلفة سخان المياه الشمسي مع خزان. يمكن أن تُقلل الحوافز بشكل كبير من التكلفة الإجمالية لشراء وتثبيت سخان المياه الشمسي.
الأسئلة والأجوبة
س1. ما هي العوامل الرئيسية التي تُؤثر على سعر سخان المياه الشمسي مع خزان؟
ج1. تتضمن العوامل الرئيسية التي تُؤثر على أسعار سخانات المياه الشمسية مع الخزانات نوع سخان المياه (نماذج ذات ضغط منخفض أو عالي)، وسعة الخزان (الخزانات الأكبر تكلفة أكثر)، ومساحة المُجمعات (تُزيد المزيد من المُجمعات من التكاليف)، و تعقيد نظام التحكم (تُعد الأجهزة اليدوية أرخص من الأجهزة الرقمية)، ومصدر الطاقة الاحتياطي (تُعد الأنظمة المُدمجة أغلى)، وما إذا كان النظام محليًا أو مُستوردًا (عادةً ما تكون تكلفة أنظمة التدفئة المنزلية أعلى). تؤثر تكاليف التثبيت أيضًا على السعر الإجمالي جنبًا إلى جنب مع نفقات الصيانة مع مرور الوقت.
س2. كيف يتم صيانة سخان المياه الشمسي مع الخزانات؟
ج2. يجب صيانة النظام بانتظام لضمان التشغيل الفعال وعمر افتراضي طويل. مرة كل بضع سنوات، يجب فحص الخزانات والأنابيب والصمامات بحثًا عن التسربات. يجب فحص الصمامات للتأكد من أنها تعمل بشكل صحيح. بعد عامين، يجب مراجعة تنظيف الخزانات والأنابيب للتخلص من تراكم الرواسب. ينطبق ذلك بشكل خاص على المناطق التي تحتوي على مياه صلبة. يجب التحقق من مُجمعات الطاقة الشمسية بشكل دوري بحثًا عن انخفاض الضغط ودرجة الحرارة خلال فصل الشتاء. يجب التأكد من عمل أجهزة التحكم والحساسات بشكل صحيح. إذا كان النظام يستخدم مضاد التجمد، يجب مراقبة مستويات السائل وتركيز البروبيلين أو إيثيلين جليكول.
س3. هل تتوفر أي إعانات لسخانات المياه الشمسية؟
ج3. يتم تقليل سعر سخان المياه الشمسي في الهند بشكل كبير نظرًا لأن مختلف الولايات والحكومة المركزية توفر إعانات. تُؤثر أنواع سخانات المياه ومعايير نظام الطاقة ومساحة المُجمعات على مبلغ الإعانة. عادةً ما تحصل الأنظمة المُثبتة في المنازل السكنية على إعانات، تتراوح الدعم من 30-70% من إجمالي تكلفة النظام. بالإضافة إلى الإعانات الحكومية، يمكن أن تساعد سخانات المياه الشمسية المباني السكنية والتجارية على الحصول على شهادة LEED أو شهادات البناء الخضراء الأخرى.
س4. كيف تعمل سخانات المياه الشمسية؟
ج4. تعتمد سخانات المياه الشمسية على ضوء الشمس. تُسخن مُجمعات الطاقة الشمسية الموجودة خارج المبنى الماء المخزن في الخزانات. تُسخن أشعة الشمس الأنابيب في المُجمعات. ثم ينتقل الماء الساخن إلى أعلى خزان التخزين. يُحافظ هذا الخزان على الماء الدافئ حتى يُصبح مُطلوبًا. عندما يفتح شخص ما صنبور الماء الساخن، يوفر الماء من الخزان الماء الساخن للاستحمام أو الغسيل. تُقدم سخانات المياه الشمسية أداءً جيدًا في الأيام المشمسة. تُوفر المال باستخدام ضوء الشمس المجاني بدلاً من الكهرباء أو حرق الوقود.
س5. ما هو عمر سخان المياه الشمسي؟
ج5. تُقدم أنظمة سخانات المياه الشمسية خدمة موثوقة لمدة 20 عامًا أو أكثر مع العناية المناسبة. في حين أن عمر المكونات الفردية يختلف، فإن سخان المياه المُصمم بشكل جيد للمناخ المحلي يمكن أن يكون حلاً طويل الأمد لاحتياجات تسخين المياه. ستُزيد عمليات الفحص الدورية والإصلاحات في الوقت المناسب من عمر النظام.
