فراغ أنبوب نوع سخان المياه بالطاقة الشمسية

أنواع سخانات المياه الشمسية بأنبوب الفراغ

• سخان المياه الشمسي بأنبوب الفراغ ذو الأنبوب الحراري:

  في هذا التصميم، توجد أنابيب داخل أنابيب الفراغ مليئة بسائل نقل الحرارة (عادةً الماء أو سائل مضاد للتجمد) مع وجود فراغ عازل. أنابيب الحرارة هي أنظمة ترموسيفون مع أنابيب نحاسية لا تحتوي على ماء. بدلاً من ذلك، تحتوي على سائل عامل ومختومة تحت فراغ. تصنع أنابيب الحرارة عادةً من النحاس، وتتميز بطبقة عازلة من الفراغ.

• سخان المياه الشمسي بأنبوب الفراغ ذو التدفق المباشر/الترموسيفون:

  في هذا التصميم، يتدفق الماء المراد تسخينه مباشرةً عبر أنابيب الفراغ. يستخدم نظام الترموسيفون الحمل الطبيعي لدوران الماء. عندما تسخن الشمس الأنابيب، يرتفع الماء في الأنابيب ويتدفق إلى خزان تخزين يقع فوق جامع الطاقة. يعمل هذا النظام بشكل أفضل في المناطق ذات درجات حرارة التجمد المنخفضة لأن الاتصال المباشر للماء بأنابيب الفراغ يعني أن فقد الحرارة يمكن أن يحدث خلال الطقس البارد. يؤدي ارتفاع الماء الدافئ إلى إفساح المجال لدخول الماء البارد من الأسفل. لا حاجة للمضخات أو الأجهزة التحكم، مما يجعلها بسيطة وموثوقة.

• سخانات المياه الشمسية بأنبوب الفراغ غير المباشر/المغلقة:

  تستخدم هذه الأنظمة سائل نقل الحرارة بدلاً من الماء مباشرةً. يمتص السائل الحرارة الشمسية وينقلها إلى الماء في خزان التخزين. تعمل مضخة على تدوير السائل عبر أنابيب الفراغ. تناسب الأنظمة غير المباشرة المناخات التي تتاح فيها درجات الحرارة المتجمدة لأن سائل نقل الحرارة (عادةً سائل مضاد للتجمد) لا يتجمد. توفر هذه الأنظمة حماية أفضل ضد تلف الصقيع من الأنظمة المباشرة. ومع ذلك، فهي أكثر تعقيدًا وتتطلب مزيدًا من الصيانة. تتميز الأنظمة غير المباشرة أيضًا بكفاءة أفضل في نقل الحرارة من جامع الطاقة إلى الماء نظرًا للتصميم الخاص لمبادل الحرارة. في حين أن سخانات المياه الشمسية بأنبوب الفراغ غير المباشرة أكثر تعقيدًا، إلا أنها توفر تسخينًا فعالًا للماء بالطاقة الشمسية في المناخات الباردة.

• منفصلة:

  لها أنابيب فراغ تمتص الطاقة الشمسية وتسخن سائلًا بداخلها. ثم يمر هذا السائل الساخن عبر أنابيب إلى خزان تخزين يقع في مكان آخر. في بعض الأنظمة، يتدفق السائل الساخن مباشرةً إلى الخزان، حيث يسخن الماء. في أنظمة أخرى، تعمل مضخة على تدوير الماء بين الأنابيب والخزان. تسمح التصاميم المنفصلة بوضع جامعي الطاقة بعيدًا عن الخزان للحصول على عرض أفضل وسهولة الوصول. ومع ذلك، فهي عادةً أكثر تعقيدًا من النماذج المدمجة نظرًا للأنابيب والمكونات الإضافية اللازمة لنقل سائل نقل الحرارة.

• مدمجة:

  تدمج هذه الأنظمة جميع المكونات - أنابيب الفراغ وخزان التخزين ومبادل الحرارة - في وحدة مدمجة واحدة. نظرًا لذلك، فإن سخانات المياه الشمسية بأنبوب الفراغ المدمجة أسهل في التركيب. كما أنها تشغل مساحة أقل، مما يجعلها مثالية للمنازل ذات المساحة المحدودة على السطح أو حيث تعتبر الجماليات مصدر قلق. على الرغم من صغر حجمها، فإن الأنظمة المدمجة تمتص الطاقة الشمسية بكفاءة من خلال أنابيب الفراغ. ثم يحدث تبادل الحرارة داخل وحدة الخزان والأنبوب المدمجة.

الوظيفة والميزات

يعمل سخان المياه الشمسي بأنبوب الفراغ عن طريق استخدام الحرارة الشمسية لتسخين الماء بكفاءة. أحد ميزاته الرئيسية هو تصميم أنبوب الفراغ، الذي يتكون من أنابيب زجاجية مقساة ذات طبقتين تخلق فراغًا عازلًا بين الطبقتين الزجاجيتين. يقلل هذا الهيكل المبتكر من فقد الحرارة بسبب الحمل والإشعاع، مما يجعل سخان المياه الشمسي فعالًا حتى في ظروف ضوء الشمس المنخفض أو المناطق شديدة البرودة. علاوة على ذلك، هذه الأنابيب قوية ومقاومة لأضرار البَرَد، مما يمنع أي مشاكل من سوء الأحوال الجوية.

بالإضافة إلى أنبوب الفراغ، هناك جزء مهم آخر في هذا السخان الشمسي هو أنبوب الحرارة. يحتوي كل أنبوب فراغ على أنبوب حرارة واحد على الأقل يمر عبر مركزه. يوجد داخل أنبوب الحرارة سائل عامل يمكن تبخره ونقل الحرارة. عندما تسخن الشمس أنابيب الفراغ، يتم تسخين السائل العامل في أنبوب الحرارة ويتبخر. يرتفع البخار إلى أعلى أنبوب الحرارة، الذي يقع عادةً داخل خزان الماء المعزول. عندما يصل البخار إلى الأعلى، يتكثف ويطلق حرارته إلى الماء في الخزان. ثم يتدفق الماء الساخن عبر الأنابيب للاستخدام، ويعود السائل العامل إلى أسفل أنبوب الحرارة. تسخن هذه عملية نقل الحرارة الماء بكفاءة.

يُعد سخان المياه الشمسي بأنبوب الفراغ أفضل من سخانات المياه الشمسية من النوع التقليدي ذات الخزان لعدة أسباب. تحافظ أنابيب الفراغ على الحرارة بشكل أفضل، خاصةً عندما يكون الطقس باردًا أو غائمًا. يساعد وجود أنابيب حرارة منفصلة في كل أنبوب على تسخين الماء بشكل أسرع وأفضل، حتى في الأيام التي يكون فيها ضوء الشمس أقل. هذا النوع من سخان المياه الشمسي أكثر كفاءة ويعمل بشكل جيد في مختلف الظروف الجوية، مما يوفر للناس الماء الساخن دون الحاجة إلى وقود أو كهرباء إضافيين. يساعد على توفير الطاقة وهو أفضل للبيئة.

السيناريوهات

يمكن استخدام سخانات المياه الشمسية بأنبوب الفراغ مع دعم الغاز في التطبيقات المنزلية وتسخين أحواض السباحة والمؤسسية والصناعية.

• التطبيقات السكنية

  الشقق والمنازل: يمكن لأصحاب المنازل استخدام سخانات المياه الشمسية بأنبوب الفراغ لتقليل تكاليف الطاقة الكهربائية والغاز. تولد هذه الأنظمة طاقة مجانية خلال النهار وتقلل من الاعتماد على مصادر الطاقة التقليدية. يمكن استخدام الماء الساخن المنتج لمختلف الاحتياجات السكنية مثل الاستحمام والغسيل وغسل الأطباق وتدفئة المساحات.

  المرافق الصحية: يمكن للمستشفيات ودور الرعاية الصحية والعيادات تركيب سخانات المياه الشمسية بأنبوب الفراغ لضمان إمداد ثابت بالماء الساخن للتطهير والإجراءات الطبية والاستحمام للمرضى والغسيل.

  المؤسسات التعليمية: يمكن للمدارس والكليات والجامعات استخدام هذه سخانات المياه الشمسية للحصول على الماء الساخن للأماكن المخصصة للسكن والنوادي والمطابخ ومرافق الغسيل. تعد جامعي أنبوب الفراغ مفيدة بشكل خاص في المؤسسات ذات الطلب الكبير على الماء الساخن.

  المؤسسات التجارية: المطاعم والفنادق وصالونات التجميل وأعمال الغسيل هي أمثلة على المؤسسات التي يمكن أن تستفيد من السعة العالية والكفاءة لسخانات المياه الشمسية بأنبوب الفراغ لتلبية احتياجاتها من الماء الساخن.

• التطبيقات الصناعية

  صناعات التصنيع: تحتاج المصانع إلى كميات كبيرة من الماء الساخن لمختلف العمليات مثل التنظيف والصبغ والغسيل والتدفئة. يمكن لسخانات المياه الشمسية توفير هذا الماء الساخن، مما يقلل من اعتماد الصناعة على الوقود الأحفوري للحصول على الطاقة.

  معالجة الأغذية: في الصناعات التي تتعامل مع إنتاج الأغذية، يلزم وجود الماء الساخن لمهام مثل تنظيف المعدات وتطهير أدوات المائدة والطبخ والتعقيم. يمكن لسخان المياه الشمسي بأنبوب الفراغ تلبية هذه المتطلبات من الماء الساخن.

  صيانة المصانع والمعدات: تحتاج المصانع إلى الماء الساخن لغسالات لتنظيف الأدوات والآلات والمركبات. يمكن لسخانات المياه الشمسية توليد الماء الساخن المطلوب لصيانة فعالة.

  النفط والغاز: تستخدم الصناعات التي تتعامل مع الهيدروكربونات كميات كبيرة من الماء الساخن لاستخراج وإنتاج وتكرير ونقل هذه المنتجات. غالبًا ما تستخدم الوقود الأحفوري باهظ الثمن للتدفئة، ولكن يمكن لسخانات المياه الشمسية توفير مصدر طاقة بديل اقتصادي وصديق للبيئة لتوليد الماء الساخن.

• تسخين أحواض السباحة

  يمكن لسخانات المياه الشمسية بأنبوب الفراغ تمديد موسم السباحة في المنازل والمنتجعات الصحية والمنتجعات الترفيهية عن طريق رفع درجة حرارة ماء حوض السباحة والحفاظ عليها.

كيفية اختيار سخان المياه الشمسي بأنبوب الفراغ

يتضمن اختيار سخان المياه الشمسي المناسب مع أنابيب الفراغ عدة خطوات حاسمة يجب تنفيذها بعناية لتلبية المتطلبات المحددة. أولاً وقبل كل شيء، من الضروري فهم التصاميم الأساسية لسخانات الطاقة الشمسية. يشمل ذلك التمييز بين جامعي الطاقة الشمسية ذات اللوحة المسطحة وأنابيب الفراغ، بالإضافة إلى فهم الاختلافات بين الأنظمة المباشرة، حيث يتم تسخين الماء في جامع الطاقة الشمسية، والأنظمة غير المباشرة، التي تستخدم سائل نقل الحرارة.

• فهم الاحتياجات: يجب على المرء تقييم احتياجات الماء الساخن بعناية، وبالتالي اختيار حجم وسعة سخان المياه الشمسي المناسب. في هذه الخطوة، يجب على المرء فهم أن مناخ منطقة معينة وتأثيره على كفاءة السخان وأدائه يمكن تقييمه بسهولة. يجب مقارنة صفات وخصائص نماذج تكنولوجيا سخانات المياه الشمسية المختلفة ووزنها مع بعضها البعض قبل اتخاذ قرار.

• التحقق من التوافق: الشيء التالي الذي يجب فعله هو التحقق مما إذا كان سخان المياه الشمسي متوافقًا مع مصادر الطاقة التكميلية مثل سخانات المياه الكهربائية أو الغازية. يعد هذا التوافق مهمًا بشكل أساسي في حالة الأيام الغائمة أو الطلب الكبير على الماء الساخن. هنا قد يكون من الضروري التفكير في دمج نظام سخان المياه الشمسي مع السباكة والأجهزة الموجودة.

• مساحة جامع الطاقة الشمسية: هناك عامل حاسم آخر يجب مراعاته وهو مساحة جامع الطاقة الشمسية، خاصةً عندما يتعلق الأمر بسخان المياه الشمسي بأنبوب الفراغ. يعتمد عدد أنابيب الفراغ المطلوبة بشكل كبير على مساحة جامع الطاقة الشمسية وكفاءته. يعد تقييم مستويات الإشعاع الشمسي المحلية أمرًا ضروريًا نظرًا لتأثيرها المباشر على كفاءة السخان. أيضًا، قد يرغب المرء في تقدير عدد الأنابيب بناءً على ضوء الشمس المتاح في يوم نموذجي في المنطقة. من الضروري تقييم كفاءة وأداء أحجام وتكوينات أنبوب الفراغ المختلفة قبل اختيار أحدها.

• خزان التخزين: أيضًا، فإن حجم خزان التخزين وعزله هما عوامل يجب مراعاتها. يجب على المرء اختيار خزان يناسب احتياجاته. أنظمة الترموسيفون والدوران القسري هي أيضًا عوامل مهمة يجب ملاحظتها، خاصةً فيما يتعلق بمتطلبات التركيب والقيود.

أسئلة وأجوبة حول سخانات المياه الشمسية بأنبوب الفراغ

س1 كيف تعمل سخانات المياه الشمسية بأنبوب الفراغ؟

ج1 تعمل عن طريق استخدام ضوء الشمس لتسخين الماء داخل أنابيب الفراغ. يساعد الفراغ داخل الأنابيب على الحفاظ على الحرارة، بحيث يسخن الماء حتى عندما يكون الطقس باردًا بالخارج. ثم يتم تخزين الماء الساخن في خزان معزول حتى يتم استخدامه.

س2 هل سخانات المياه الشمسية بأنبوب الفراغ فعالة؟

ج2 نعم، تُعد سخانات المياه الشمسية بأنبوب الفراغ فعالة لأنها يمكنها التقاط الحرارة من الشمس واحتجازها حتى في درجات الحرارة الباردة. يساعد العزل الفراغي في الأنابيب على منع فقد الحرارة، مما يجعل النظام يعمل بشكل أفضل. نظرًا لأنها يمكنها تسخين الماء بشكل فعال باستخدام الطاقة الشمسية فقط، فهي فعالة وتوفر المال على فواتير الطاقة.

س3 كم من الوقت يستغرق تسخين الماء باستخدام سخان المياه الشمسي؟

ج3 يعتمد الوقت الذي يستغرقه تسخين الماء على الطقس ودرجة حرارة الماء عند بدء عملية التسخين. في يوم مشمس، يمكن أن يبدأ الماء في الدفء في غضون 30 دقيقة فقط. في الطقس البارد أو الغائم، قد يستغرق الأمر بضع ساعات أطول. يعمل التسخين بشكل أفضل عندما تكون الشمس مشرقة لأن الأنابيب الشمسية تجمع المزيد من الطاقة من ضوء الشمس عندئذٍ.

س4 هل يمكن لسخان المياه الشمسي بأنبوب الفراغ أن يعمل في الأيام الغائمة أو الممطرة؟

ج4 نعم، لا تزال سخانات المياه الشمسية بأنبوب الفراغ قادرة على تسخين الماء في الأيام الغائمة أو الممطرة. تعتبر أنابيب جامع الطاقة الشمسية جيدة في التقاط ضوء الشمس حتى عندما تكون هناك سحب أو أمطار.

س5 هل تتطلب سخانات المياه الشمسية بأنبوب الفراغ الكثير من الصيانة؟

ج5 لا تحتاج سخانات المياه الشمسية بأنبوب الفراغ إلى الكثير من الصيانة للحفاظ على عملها. عادةً ما يحتاج فقط إلى فحص الأنابيب وخزانات التخزين من وقت لآخر للتأكد من أن كل شيء يعمل بشكل صحيح.