يعد تركيب سخان المياه بالطاقة الشمسية إحدى الطرق الشائعة لأصحاب المنازل لتقليل فاتورة الكهرباء. تستخدم هذه الأنظمة الطاقة المتجددة لتقليل الحاجة إلى طاقة الشبكة مع توفير كميات كبيرة من الماء الساخن.
ما هو السخان الشمسي؟
على عكس سخانات المياه التقليدية ، لا تستخدم سخانات المياه بالطاقة الشمسية الطاقة من الشبكة لتسخين المياه. بدلاً من ذلك ، تستخدم هذه الأجهزة عالية الكفاءة مجمعات شمسية مخصصة على سطح منزلك لسحب الطاقة من الشمس. ثم يتم استخدام الطاقة الشمسية المجمعة لتسخين المياه في منزلك.
كانت سخانات المياه بالطاقة الشمسية شائعة للغاية في الماضي لأنها تقلل فاتورة الكهرباء وتسمح لك بتسخين المياه بالطاقة النظيفة. تقوم مجمعات الطاقة الشمسية بتسخين المياه مباشرة ، ولا توفر أي طاقة شمسية أخرى لمنزلك.
في الآونة الأخيرة ، كان الناس يختارون سخانات المياه بمضخات الحرارة الكهربائية ، والتي تقترن بأنظمة الألواح الشمسية المنزلية. تستخدم مضخات الحرارة الكهربائية طاقة الشبكة لتسخين المياه الخاصة بك ، ومع ذلك ، عند إقرانها بنظام الطاقة الشمسية المنزلية ، فإنها لا تزال قادرة على العمل بالكهرباء الشمسية.
إذا لم تكن قادرًا على تثبيت نظام شمسي منزلي كامل ، أو إذا كان لديك منزل خارج الشبكة ، يمكن أن يكون سخان المياه الشمسي المستقل خيارًا رائعًا.
كيف تعمل سخانات المياه بالطاقة الشمسية؟
يمكن أن تنتج أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية ما يكفي من الماء الساخن لتلبية معظم احتياجاتك اليومية من الماء الساخن.
هناك نوعان رئيسيان من سخانات المياه بالطاقة الشمسية المتاحة للاستخدام السكني والتجاري:
- سخانات المياه بالطاقة الشمسية النشطة
- سخانات المياه بالطاقة الشمسية
كل من هذه تعمل بشكل مختلف وتتكون من معدات مختلفة.
سخانات المياه بالطاقة الشمسية النشطة
تستخدم سخانات المياه بالطاقة الشمسية النشطة مضخة لتدوير الماء الساخن من مجمعات الطاقة الشمسية أو الممتصات إلى منزلك. عادة ما يتم تركيبها في المناطق ذات المناخ البارد ، حيث يتم تخزين المياه في خزان يمكن الاحتفاظ به في الداخل لمنع التجمد.
هناك نوعان مختلفان من سخانات المياه بالطاقة الشمسية النشطة:
- أنظمة مباشرة نشطة ، حيث يتم تسخين المياه مباشرة في المجمعات ، ثم يتم إرسالها إلى الحنفية ورؤوس الدش. عادة ما تكون مجمعات الطاقة الشمسية عبارة عن أنابيب معدنية أو زجاجية.
- أنظمة غير مباشرة نشطة ، حيث يتم تسخين سائل نقل الحرارة ، مثل البروبيلين غليكول ، داخل مجمعات الطاقة الشمسية ، ثم ينقل الحرارة إلى مصدر المياه باستخدام مبادل حراري في نظام الحلقة المغلقة. يحدث بعض فقدان الحرارة أثناء قيام مائع النقل بتدوير النظام.
سخانات المياه بالطاقة الشمسية
لا تستخدم سخانات المياه بالطاقة الشمسية السلبية مضخات الدوران لتحريك الماء الساخن. بدلاً من ذلك ، يعتمدون على الحمل الحراري كنظام دوران ، حيث يرتفع الماء الساخن إلى السطح ويغرق الماء البارد ، من أجل تدوير المياه.
عادة ما تكون أنظمة المياه بالطاقة الشمسية السلبية أرخص من تلك النشطة ، لأنها لا تتطلب معدات خاصة لضخ المياه.
هناك نوعان رئيسيان من سخانات المياه بالطاقة الشمسية السلبية:
- سخانات المياه بالطاقة الشمسية ذات التجميع المتكامل عبارة عن خزانات تخزين مياه سوداء كبيرة مدمجة في صندوق معزول مع سطح يسمح لأشعة الشمس بالمرور. تقوم أشعة الشمس بتسخين المياه مباشرة في الخزانات السوداء ، والتي تتدفق بعد ذلك إلى نظام السباكة الخاص بك عندما تحتاج إلى الماء الساخن.
- تستخدم أنظمة الترموسيفون السلبية مجمعات الألواح المعدنية المسطحة لتسخين دفعات صغيرة من الماء على سطح منزلك. عندما تفتح صمامات الماء الساخن ، يتدفق الماء الساخن الموجود في الجزء العلوي من مجمع الدُفعات من السقف إلى الحنفيات. عادة ما تكون مصممة لاحتواء 40 جالونًا من الماء.
تشتمل العديد من الأنظمة السلبية على سخان بدون خزان كمصدر طاقة احتياطي ، والذي يمكن أن يكون إما غازًا أو كهربائيًا.
صهاريج التخزين ومجمعات الطاقة الشمسية
تتطلب معظم سخانات المياه بالطاقة الشمسية صهريج تخزين معزول جيدًا تحتوي صهاريج تخزين الطاقة الشمسية على منفذ ومدخل إضافي متصل من وإلى المجمع. في أنظمة ذات خزانين ، يقوم سخان المياه الشمسي بتسخين المياه مسبقًا قبل دخولها إلى سخان المياه التقليدي. في أنظمة الخزان الواحد ، يتم دمج السخان الاحتياطي مع تخزين الطاقة الشمسية في خزان واحد.
تستخدم ثلاثة أنواع من مجمعات الطاقة الشمسية للتطبيقات السكنية:
مجمع لوحة مسطحة
مجمعات الألواح المسطحة المزججة عبارة عن صناديق معزولة ومقاومة للعوامل الجوية تحتوي على لوح ماص داكن تحت غطاء زجاجي أو بلاستيكي (بوليمر) أو أكثر. تحتوي مجمعات الألواح المسطحة غير المزججة - التي تستخدم عادةً لتسخين المسابح بالطاقة الشمسية - على لوحة ماصة داكنة ، مصنوعة من المعدن أو البوليمر ، بدون غطاء أو حاوية.
أنظمة تخزين مجمعة متكاملة
تُعرف أيضًا باسم ICS أو أنظمة الدُفعات ، وهي تتميز بخزان أو أنبوب أسود واحد أو أكثر في صندوق زجاجي معزول. يمر الماء البارد أولاً عبر المجمع الشمسي ، الذي يسخن الماء مسبقًا. ثم يستمر الماء إلى سخان المياه الاحتياطي التقليدي ، مما يوفر مصدرًا موثوقًا للماء الساخن. يجب تركيبها فقط في المناخات شديدة البرودة لأن الأنابيب الخارجية يمكن أن تتجمد في الطقس البارد القاسي.
مجمعات الطاقة الشمسية ذات الأنابيب المفرغة
تتميز بصفوف متوازية من الأنابيب الزجاجية الشفافة. يحتوي كل أنبوب على أنبوب زجاجي خارجي وأنبوب امتصاص معدني متصل بزعنفة. يمتص طلاء الزعنفة الطاقة الشمسية ولكنه يمنع فقدان الحرارة الإشعاعي. يتم استخدام هذه المجمعات بشكل متكرر للتطبيقات التجارية الأمريكية.
تتطلب أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية دائمًا نظامًا احتياطيًا للأيام الملبدة بالغيوم وأوقات زيادة الطلب. عادةً ما توفر سخانات مياه التخزين التقليدية نسخة احتياطية وقد تكون بالفعل جزءًا من حزمة النظام الشمسي. قد يكون نظام النسخ الاحتياطي أيضًا جزءًا من المجمع الشمسي ، مثل خزانات السطح المزودة بأنظمة تسخين حراري. نظرًا لأن نظام تخزين مجمّع متكامل يخزن بالفعل الماء الساخن بالإضافة إلى تجميع الحرارة الشمسية ، فقد يتم تعبئته مع سخان مياه بدون خزان أو من نوع الطلب للنسخ الاحتياطي.
دليل الشراء
عند اختيار نظام تسخين المياه بالطاقة الشمسية لمنزلك ، هناك العديد من الأشياء التي يجب عليك مراعاتها.
قدرة النظام
يجب أن يلبي النظام الذي تختاره احتياجاتك. على سبيل المثال ، إذا كنت تحتاج بانتظام إلى 500 جالون من الماء يوميًا ، فتأكد من أن النظام الذي تختاره يمكنه تلبية هذه المطالب والمزيد.
سهولة الاستعمال
عند اختيار نظام ، أعطه مرة واحدة للتأكد من سهولة إعداده واستخدامه وصيانته. سيساعدك القيام بذلك على تجنب المشاكل بعد إجراء عملية الشراء.
متانة
نظرًا لتركيب السخانات التي تعمل بالطاقة الشمسية في الخارج ، يجب أن تكون متينة ومصنوعة من مواد عالية الجودة. وبالتالي ، اختر منتجًا يمنحك أفضل قيمة مقابل أموالك مع كونه مجهزًا لتحمل تقلبات الطبيعة.