استكشاف تكنولوجيا تسخين الماء بالطاقة الشمسية

جدول المحتويات

• تسخين الماء بالطاقة الشمسية
• أنواع سخانات المياه الشمسية
  • تصنيف حسب جامع الأشعة
  • تصنيف حسب نظام تدوير المياه
• المراجع

تسخين الماء بالطاقة الشمسية: حلول صديقة للبيئة

تُعدّ تقنية تسخين الماء بالطاقة الشمسية طريقة فعّالة وذات كفاءة عالية لتوفير الماء الساخن في المنازل، حيث يمكنها توفير من 10% إلى 90% من احتياجات المنزل من الماء الساخن، اعتمادًا على حجم النظام واستخداماته. تعتمد هذه التكنولوجيا على امتصاص حرارة أشعة الشمس ونقلها إلى الماء، ليتم بعد ذلك تخزينها واستخدامها لاحقًا.

تعمل سخانات المياه الشمسية على تسخين المياه المتدفقة في جامع الحرارة باستخدام أشعة الشمس، ثم يتم نقل تلك الحرارة إلى خزان المياه بطرق مختلفة.

تعتمد إحدى الطرق على تسخين الماء داخل جامع الأشعة، ثم نقله إلى مبادل حراري مثبت داخل الخزان. يُمرر الماء الساخن داخل المبادل الحراري، مما يسمح له بنقل الحرارة إلى المياه الباردة الموجودة داخل الخزان. بينما تعتمد الطريقة الأخرى على تسخين الماء داخل جامع الأشعة ثم نقله إلى الخزان مباشرة، حيث يعتمد الماء الساخن على القوانين الفيزيائية للصعود إلى الأعلى والبارد إلى الأسفل، مما يؤدي إلى تسخين جميع المياه داخل الخزان.

أنواع سخانات المياه الشمسية: تصنيفات مختلفة

تختلف أنواع سخانات المياه الشمسية اعتمادًا على طريقة جمع الطاقة ونقلها إلى الماء. تُصنّف هذه السخانات بشكل عام حسب نوع جامع الأشعة ونظام تدوير المياه.

تصنيف سخانات المياه الشمسية حسب جامع الأشعة

يُستخدم جامع الأشعة لامتصاص حرارة الشمس ونقلها إلى الماء، وهناك ثلاثة أنواع رئيسية لجامع الأشعة:

• نظام التخزين المتكامل: يتكون هذا النظام من أنابيب ذات لون قاتم مثبتة داخل صندوق معزول. تقوم الأنابيب بتسخين المياه بشكل مباشر، ويبقى الماء ساخناً في الجامع حتى يتم استخدامه.
• الألواح المسطحة: يتكون هذا النظام من أنابيب نحاسية مثبتة داخل صندوق يحتوي على ألواح قاتمة. تقوم هذه الألواح على امتصاص الحرارة ونقلها إلى الأنابيب، وبالتالي نقلها إلى الماء داخل الجامع.
• الأنابيب المفرغة: يُعدّ هذا النوع من الأنظمة أكثر أنواع تسخين المياه بالطاقة الشمسية كفاءة. يتكون من أنابيب معدنية مُغطاة بأنبوب زجاجي آخر تفصل ما بينهما مسافة صغيرة. تُستخدم هذه المسافة لمنع فقدان الحرارة من الأنابيب المعدنية، ويتم نقل الحرارة من الأنابيب إلى الماء ليتم تسخينه.

تصنيف سخانات المياه الشمسية حسب نظام تدوير المياه

تختلف أنظمة تدوير المياه في سخانات المياه الشمسية اعتمادًا على كيفية نقل الماء من وإلى جامع الأشعة، وهناك ثلاثة أنواع رئيسية:

• النظام المباشر: يتم تسخين المياه واستخدامها مباشرة من الجامع دون تخزينها في خزان خارجي.
• النظام المغلق أو الغير مباشر: يُستخدم في هذا النظام سائل نقل حرارة غير متجمد. يقوم النظام بتسخين سائل نقل الحرارة، ثم يُنقل إلى مبادل حراري مثبت في خزان خارجي. يُستخدم المبادل الحراري لنقل الحرارة من سائل نقل الحرارة إلى الماء داخل الخزان.
• الأنظمة النشطة وغير النشطة: تُستخدم المضخات في الأنظمة النشطة لنقل الماء من وإلى الجامع. أما الأنظمة غير النشطة ف تعتمد على الحمل الحراري، حيث ينتقل الماء الساخن من وإلى الجامع دون الحاجة إلى مضخات.

المراجع

1. “How Solar Water Heaters Work”, www.explainthatstuff.com, Retrieved 15-12-2018. Edited.
2. “Solar Water Heaters”, www.energy.gov, Retrieved 15-12-2018. Edited.
3. “How It Works — Solar Water Heaters”, www.energystar.gov, Retrieved 15-12-2018. Edited.