مصادر الطاقة البديلة ستنقذ العالم! اختيار مُجمّع شمسي لتدفئة المنزل
مجمع الطاقة الشمسية – هيكل تقني يقوم بتحويل الطاقة الشمسية إلى حرارة.
يمكن العثور على أنظمة الطاقة الشمسية، التي تعتمد على هذه الأجهزة، بشكل متزايد في المنازل الريفية اليوم.
عند تركيب مثل هذا النظام في المنزل، يكون مصدر الحرارة هو الطبيعة، مما يعني أن تكاليف الطاقة الحرارية من أجل حياة مريحة، في بعض الظروف، تساوي عمليا الصفر.
مميزات المجمع الشمسي كجهاز لتدفئة المنزل
المجمع الشمسي هو جهاز يعمل عن طريق امتصاص الإشعاع الشمسي ونقل طاقته باستخدام سائل نقل الحرارة.
يتكون تصميم النظام الشمسي من العناصر التالية:
- ممتص الطاقة الشمسية (اللوحة).
- خزان التخزين.
- وحدات إمدادات المياه والصرف الصحي.
- المنظمات وأجهزة الاستشعار.
مبدأ التشغيل يتكون من التقاط أشعة الشمس بواسطة لوحة وتحويلها إلى طاقة حراريةتؤثر الطاقة المتراكمة على سائل ناقل الحرارة (ماء أو مانع تجمد). يدخل سائل ناقل الحرارة إلى خزان الماء ويطلق طاقة. يُشغّل النظام بواسطة منظم خاص.
المرور عبر دائرة تبادل الحرارة - نظام الأنابيب، يطلق السائل الساخن الحرارة في الهواء. وبفضل هذا، يُسخّن الماء الغرفة. وبفضل الحرارة المُزوَّدة، يُخزَّن في خزان التخزين ماء ساخن للاستخدام المُستقبلي. وبفضل نظام العزل الحراري، يُخزَّن الماء المُسخَّن بأشعة الشمس حتى وقت الحاجة إليه.
للحفاظ على درجة حرارة الماء المطلوبة في الخزان، يقوم النظام مجهزة بأجهزة استشعار ومضخات خاصة للدوران القسريفي الإصدارات الأكثر بساطة، يحدث الدوران بسبب الجاذبية الطبيعية.
تُستخدم أنظمة الطاقة الشمسية الحديثة حاليًا كعناصر رئيسية ومساعدة في معدات التدفئة. ويمكن استخدام النظام الشمسي كمصدر رئيسي للحرارة. حصريا في المناطق الجنوبيةحيث تتوفر أشعة الشمس الكافية على مدار العام.
تركيب مجمع الطاقة الشمسية في المنزل يسمح لك بالاستفادة من:
- الحصول على الاستقلال في مجال الطاقة.
- تخفيض تكاليف شراء الغاز والكهرباء للتدفئة وإمدادات المياه الساخنة.
- التوفر.
- المتانة. عمر خدمة جامع واحد على الأقل 20-25 سنة.
- لا يوجد أوساخ أو نفايات.
- تخفيف الحمل على الشبكة الكهربائية للمنزل.
كما أن أنظمة الطاقة الشمسية لها بعض العيوب:
- تكلفة المعدات مرتفعة. فترة استرداد تكاليف النظام تقارب 7-10 سنوات.
- يعتمد الأمر على الظروف المناخية. في بعض المناطق، لا تُزوّد الطاقة الشمسية بانتظام، مما يمنع النظام من العمل بالوضع المطلوب. في المناطق الشمالية، تكون كفاءة المجمع الشمسي منخفضة جدًا، ولا تُعوّض تكاليف التركيب.
أنواع أجهزة التدفئة: مبادئ التشغيل وقواعد التركيب
اعتمادًا على نوع الممتص - اللوحة الشمسية، يتم تقسيم المجمعات إلى ثلاثة أنواع.
امتصاص الضوء المسطح
لوحة هذا النموذج عبارة عن صندوق ألومنيوم مسطح ذو سطح أسود وعزل حراري في الأسفل. السطح مطلية بالزجاج المقسّى والبروبيلين جليكوليمتص أشعة الشمس.
ميزة هذا النوع من المجمعات هي تكلفته المنخفضة. عيبه هو ارتفاع فقدان الحرارة وانخفاض الكفاءة. قد يتعطل الجهاز المسطح عند انخفاض درجة حرارة الهواء. حتى 25 درجة تحت الصفرتعتمد كفاءتها على زاوية سقوط أشعة الشمس.
الصورة 1. مكونات (المشار إليها بواسطة الأسهم) لتصميم مجمع شمسي مسطح يمتص الضوء.
قواعد التثبيت
يمكن تركيب لوحة المجمع المسطحة على السطح بأي زاوية، ثم تغييرها حسب حالة الطقس لزيادة مساحة امتصاص الطاقة الشمسية. لضمان كفاءة مثالية في الصيف، يتم تركيب اللوحة. بزاوية 55 درجة، في الشتاء - 35 درجة.
مهم! عند التركيب، من الضروري أن يؤخذ في الاعتبار أن اللوحة لا يجب أن تكون مظللة بأجسام غريبة. فوق 20 درجة من الحافة السفلية. عند تركيب عدة ألواح، يجب مراعاة متطلبات الظل.
يتم تثبيت اللوحة على أقواس أو على ملفات تعريف مثبتة بشكل إضافي. أحد الخيارات المنشآت — متوازية مع منحدر السقف. في هذه الحالة، تُثبّت الألواح على غلاف السقف. تُغلق الفواصل بينها وبين مادة التسقيف بمادة مانعة للتسرب. هذا الخيار متاح فقط للأسقف المائلة بزاوية. لا تقل عن 30 درجة.
يتطلب تركيب أنابيب التجميع فتحات في السقف. يجب سد فتحات السقف بمادة مانعة للتسرب. يمكن تركيب الأنابيب على جدار عمودي، ما يُغني عن حفر ثقوب في السقف.
عادةً ما يُركَّب خزان العزل وخزان التسخين غير المباشر بجوار سخان ماء عادي. جميع أجزاء نظام التجميع متصلة ببعضها البعض. خط الأنابيب الرئيسي مع اتصال ملولب.
مكنسة
جهاز مع كفاءة تصل إلى 85%. يعمل الجهاز في جميع الظروف المناخية، حتى في وجود أشعة الشمس. يتكون من مجموعة أنابيب، وهي قوارير مزدوجة تمتص الحرارة. تحتوي القارورة الداخلية على ماص معدني وأنبوب يحتوي على سائل.
الصورة ٢. مُجمِّع شمسي مُفرَّغ مُثبَّت على سطح منزل. يتكون الجهاز من عدة أنابيب.
بين القارورتين توجد مساحة فارغة يتشكل فيها فراغ. بفضل الفراغ، يُنتج عزل حراري للقارورة الداخلية. يوجد نوعان من المجمعات الفراغية:
- مستقيم - حيث يتدفق سائل التبريد مباشرة إلى أنابيب الامتصاص.
- مع أنبوب حراري - يشكل الأبخرة التي تنقل الحرارة من خلال سائل التبريد.
العيب الرئيسي لمثل هذا المجمع - التكلفة العالية والحاجة إلى تركيب مضخة كهربائية للتدوير القسري.
قواعد التثبيت
الالتزام بتوصيات تركيب المجمع الفراغي هو مفتاح تشغيله الصحيح والفعال. لا يمكن استخدام الأنابيب المجلفنة أو البوليمرية لهذا النوع من أنظمة الطاقة الشمسية، وذلك لأن الماء داخل المجمع قد يسخن في الطقس الحار. حتى 300 درجة. يتم استخدام أنابيب النحاس أو الفولاذ فقط لتثبيت مشعب التفريغ. أثناء التثبيت، ينبغي اتباع التوصيات التالية:
- يجب أن تتوافق زاوية لوحة المجمع عند تركيبها على السطح مع خط العرض الجغرافي للمنطقة.
- في الأماكن المفتوحة، يتم تركيب المجمع بجوار الجسم الذي يستهلك حرارته.
- يجب أن تكون زاوية سقوط الشمس للتشغيل السليم 90 درجة.
- ينبغي القضاء على إمكانية التظليل بشكل كامل.
من الصعب تحقيق الميل الصحيح للوحة المجمع الفراغي على مدار العام. لذلك، يُنصح بـ تركيب الهياكل المتنقلة، عندما يمكن تغيير الزاوية حسب الحاجة.
في المناطق الشمالية، يتم تركيب مجمعات الفراغ عمودي تقريبًا، لاستخدام الضوء المنعكس من الثلوج في فصل الشتاء.
في هذه الحالة، الخيار الأمثل هو تركيب المجمع على جدار المنزل. يسمح التركيب المنخفض بتقليل المسافة بين اللوحة وخزان التخزين، مما يُساعد على تقليل فقدان الحرارة.
مرجع. إضافي التدفئة الكهربائية والغازية يتم تثبيته بعد التثبيت الكامل لمشعب الفراغفي هذه الحالة، يُستثنى التوصيل المتوازي. يجب تشغيل مصادر التدفئة الإضافية بشكل مستقل في حال عدم كفاية التدفئة الشمسية.
هواء
يعمل هذا النظام عن طريق تدوير الهواء الساخن، الذي يتحرك عبر النظام بمساعدة مروحة أو بشكل طبيعي. بفضل التبادل الحراري الطبيعي، ينزل الهواء الساخن، بعد أن يُطلق حرارة، ويرتفع الهواء الساخن. هذا هو أبسط تصميم، ولكنه... قدرتها لا تكفي لتدفئة المنزل خلال موسم البرد.يمكن استخدام مثل هذه الإنشاءات لتدفئة المنازل الصيفية الصغيرة خلال فترة خارج الموسم.
مشعب الهواء يتكون من الأجزاء التالية:
- غلاف محكم لوضع المكونات النشطة.
- يعتبر ممتص الطاقة الشمسية عبارة عن لوحة فضية داخل العلبة.
- العزل الخارجي - زجاج مقسّى لحماية الممتص.
- مادة عازلة للحرارة.
ميزة المجمع الشمسي الهوائي هي في بساطة التصميم وعدم وجود خطر تجميد السائل وتكوين التسريباتمُجمِّع هواء. بالإضافة إلى تدفئة المنزل، يُمكنه أيضًا تقليل رطوبة الغرفة. عيبه: كفاءته منخفضة جدًا.
الصورة ٣. مجمعات شمسية هوائية مثبتة على جدار المنزل. هذه الطريقة هي الأكثر فعالية.
قواعد التثبيت
ركّب مجمع الهواء فقط على الجانب الجنوبي من المنزل. انحرافات نحو الشرق أو الغرب لا ينبغي أن تتجاوز 40 درجة. زاوية الميل - 35-45 درجة. يعد التركيب الرأسي لمجمع الهواء على جدار المنزل هو الأكثر فائدة، لأنه يزيد من كفاءته.
من جانب موقع اللوحة يتم عمل فتحتين في الحائط، واحدة فوق الأخرى، لسحب الهواء وإخراجه. توجد مروحة في الفتحة السفلية، تسحب الهواء من الغرفة. يدخل الهواء الساخن إلى المنزل عبر الفتحة العلوية.
انتباه! طول مجاري الهواء لا ينبغي أن يتجاوز 5 أمتارإذا كان من المفترض نقل الهواء الدافئ لمسافات طويلة، فيجب تركيب مروحة إضافية. في هذه الحالة، لن يكون دوران الهواء الطبيعي ممكنًا.
يُثبَّت المُجمِّع على الحائط باستخدام مسامير خشبية، ويُوصَل بأنابيب مجرى الهواء. عند مخرج مجرى الهواء، تركيب صمام فحص، مما سيمنع مرور الهواء عندما لا تعمل المروحة في الليل أو في الطقس الغائم.
فيديو مفيد
شاهد فيديو يتحدث عن مميزات التدفئة وتسخين المياه باستخدام المجمعات الشمسية في الشتاء.
تقييم الفوائد قبل التثبيت
توفير كامل للمياه الساخنة والتدفئة باستخدام مجمع الطاقة الشمسية ممكن فقط في المناطق الجنوبيةفي خطوط العرض الشمالية، لا يمكن استخدام الهياكل إلا كمكمل للتدفئة الرئيسيةيجب أخذ ذلك في الاعتبار عند شراء المعدات. في معظم المناطق الروسية، مع فصول الشتاء الثلجية وقلة أشعة الشمس، لا يمكن استخدام أنظمة الطاقة الشمسية لتسخين المياه إلا في الربيع والصيف. أما بالنسبة للتدفئة، فهي غير مجدية عمليًا.
تعليقات
يتيح لي استخدام هذا النظام توفير ما يصل إلى 40% من تكلفة الغاز، حيث أن التدفئة الرئيسية تعمل فقط عند انخفاض درجة حرارة المنزل بسبب قلة أشعة الشمس. ورغم هذا التوفير، لم يُغطِّ النظام تكاليفه بعد عامين من الاستخدام، ووفقًا لحساباتي، من المفترض أن يغطي تكاليفه خلال عام ونصف إلى عامين آخرين.