حان وقت مصادر طاقة جديدة! ما فائدة مُجمّع الطاقة الشمسية للتدفئة؟

إن مصادر الطاقة مثل الكهرباء والفحم والغاز تصبح أكثر تكلفة باستمرار.

يجب على الناس أن يفكروا أكثر في استخدامهم أنظمة أكثر صداقة للبيئة التدفئة.

لهذا السبب تم تطويره الابتكار التقني في مجال مصادر الحرارة البديلةولتحقيق هذه الغاية، بدأ استخدام المجمعات الشمسية.

مجمع الطاقة الشمسية للتدفئة

يتميز سطح هذا الجهاز بانعكاسية منخفضة، مما يُمكّنه من امتصاص الحرارة. لتدفئة الغرفة تستخدم هذه الآلية ضوء الشمس وأشعتها تحت الحمراء.

لتسخين المياه وتدفئة المنزل، تكفي قوة مُجمِّع شمسي بسيط. يعتمد ذلك على تصميم الوحدة. يُمكن للشخص تركيب الجهاز بنفسه، دون الحاجة إلى استخدام أدوات ومواد باهظة الثمن.

تصميم

هيكل المعدات بسيط. الجهاز عبارة عن لوحة مستطيلة تتكون من عدة طبقات:

• غطاء زجاجي مقوى مضاد للتوهج مع إطار؛
• ممتص؛
• عزل القاع؛
• العزل الجانبي؛
• خط الأنابيب؛
• ستارة زجاجية؛
• غلاف من الألومنيوم المقاوم للعوامل الجوية؛
• حلمات متصلة.

يتضمن النظام 1-2 جامعينخزان تخزين وغرفة تبريد أولية. الهيكل مُنظم بشكل مُغلق، بحيث تدخل أشعة الشمس إليه فقط وتتحول إلى حرارة.

مبدأ التشغيل

أساس تشغيل التركيب هو السيفون الحرارييتم تدوير سائل التبريد داخل الجهاز بشكل مستقل، مما يساعد على التخلص من الحاجة إلى وجود مضخة.

يميل الماء الساخن إلى الارتفاع، وبالتالي دفع الماء البارد جانبًا ونقله إلى مصدر الحرارة.

الجامع هو مشعاع أنبوبي مثبت في صندوق خشبي، أحد أسطحها مصنوع من الزجاج. تُستخدم أنابيب فولاذية في تصنيع الوحدة. يتم توصيل المخرج والإمداد بواسطة أنابيب تُستخدم في تركيب إمدادات المياه.

يعمل التصميم على هذا النحو:

1. يقوم المجمع بتحويل الطاقة الشمسية إلى حرارة.
2. يدخل السائل إلى خزان التخزين من خلال خط الإمداد.
3. يتم تداول سائل التبريد بشكل مستقل أو بمساعدة مضخة كهربائية.يجب أن يستوفي السائل المستخدم في التركيب عدة شروط: ألا يتبخر في درجات الحرارة العالية، وأن يكون غير سام، ومقاومًا للصقيع. يُستخدم عادةً الماء المقطر الممزوج بالجليكول. بنسبة 6:4.

مُركّز الطاقة الشمسية

جهاز لتجميع الطاقة الشمسية، لديه وظيفة المبرد. يعمل على تركيز الطاقة على جهاز الاستقبال الباعث داخل المنتج.

هناك الأنواع التالية:

• مركزات الحوض المكافئ؛
• مُركّزات العدسات المسطحة (عدسات فرينل);
• على العدسات الكروية؛
• مُركّزات مكافئة؛
• أبراج الطاقة الشمسية.

المُركّزات يعكس الإشعاع من مستوى كبير إلى مستوى صغير، مما يساعد على تحقيق درجات حرارة عالية. يمتص السائل الحرارة وينقلها إلى جسم التسخين.

أنواع المجمعات الشمسية

يوجد حاليًا عدة أنواع من مجمعات التدفئة الشمسية.

شقة، تركيبها بيديك

هذا الجهاز يتكون من لوحة يتم تركيب لوحة امتصاص عليها. هذا النوع من الأجهزة هو الأكثر شيوعًا. سعر الوحدات معقول ويعتمد على نوع الطلاء، والشركة المصنعة، والطاقة، ومساحة التسخين. أسعار معدات هذا النوع هي: من 12 ألف روبل.

الصورة ١. خمسة مجمعات شمسية مسطحة مُركّبة على سطح منزل خاص. الأجهزة مائلة.

نطاق التطبيق

جامعون مماثلون يتم تركيبها في كثير من الأحيان في المنازل الخاصة لتدفئة الغرف وتزويدها بالماء الساخن. هذه الأجهزة مناسبة لتسخين الماء للاستحمام الصيفي في المنزل الريفي. يُنصح باستخدامها في الطقس الدافئ والمشمس.

تصميم المجمع المسطح

مكونات الجهاز:

• الزجاج الواقي؛
• أنابيب النحاس؛
• العزل الحراري؛
• سطح ماص بدرجة امتصاص عالية؛
• إطار من الألومنيوم.

يُعد المجمع ذو الملف الأنبوبي خيارًا كلاسيكيًا. كبديل في التصاميم المنزلية، يتم استخدام ما يلي: مادة البولي بروبيلين، علب المشروبات المصنوعة من الألومنيوم، خراطيم الحدائق المطاطية.

يجب أن يكون الجزء السفلي وحواف النظام معزولًا حراريًا. في حال ملامسة المادة الماصة للجسم، يُحتمل فقدان الحرارة. الجزء الخارجي من الجهاز محمي بزجاج مقسّى ذي خصائص خاصة. ويُستخدم مانع التجمد كحامل للحرارة.

مبدأ التشغيل

يتم تسخين السائل ويدخل إلى خزان التخزين، ومنه يتم نقله إلى المجمع في صورة مبردة. يتم تقديم التصميم في نسختين: دائرة واحدة ودائرة مزدوجة. في الحالة الأولى السائل يذهب مباشرة إلى الخزان، في الثانية — يمر عبر أنبوب رفيع عبر الماء الموجود في الحاوية، مما يؤدي إلى تدفئة حجم الغرفة. وبينما يتحرك، يبرد ويعود إلى المجمع.

الصورة ٢. مخطط ومبدأ تشغيل مُجمِّع شمسي مسطح. تشير الأسهم إلى أجزاء الجهاز.

الإيجابيات والسلبيات

تتمتع الوحدات من هذا النوع بالمزايا التالية:

• إنتاجية عالية؛
• سعر منخفض التكلفة؛
• عملية طويلة الأمد؛
• مصداقية؛
• إمكانية التجميع الذاتي والصيانة.

تعتبر المجمعات المسطحة مناسبة للاستخدام في المناطق الجنوبية ذات المناخ الدافئ. الجانب السلبي لهم هو ارتفاع معدل هبوب الرياح بسبب اتساع السطح، مما قد يؤدي إلى تمزق الهيكل بفعل الرياح القوية. ينخفض ​​الأداء في طقس الشتاء البارد. يُفضل تركيب الوحدة على الجانب الجنوبي للموقع أو المنزل.

مكنسة

جهاز يتكون من أنابيب فردية، متحدة في الجزء العلوي وتشكل لوحة واحدة. في الواقع، كل أنبوب مُجمِّع مستقل. هذا نوع حديث وفعال، مناسب للاستخدام حتى في الطقس البارد. أجهزة التفريغ أكثر تعقيدًا من الأجهزة المسطحة، لذا فهي أغلى ثمنًا.

الصورة ٣. مُجمِّع شمسي مُفرَّغ. يتكون الجهاز من عدة أنابيب مُثبَّتة في هيكل واحد.

نطاق التطبيق

يتم تطبيقها لتوفير المياه الساخنة وتدفئة المساحات الكبيرةتُستخدم هذه الأنظمة غالبًا في الأكواخ الصيفية والمنازل الخاصة. تُركّب على واجهات المباني، والأسطح المائلة أو المسطحة، والهياكل الداعمة الخاصة. تعمل في المناخات الباردة وساعات النهار القصيرة، دون أن تتأثر كفاءتها. وبفضل كفاءتها العالية، تُستخدم أيضًا في الأراضي الزراعية والمنشآت الصناعية. هذا النوع شائع في الدول الأوروبية.

تصميم

يتضمن الجهاز:

• خزان تخزين الحرارة (خزان المياه)؛
• دائرة دوران المبادل الحراري؛
• الجامع نفسه؛
• أجهزة الاستشعار؛
• المتلقي.

تصميم الوحدة عبارة عن سلسلة من المقاطع الأنبوبية المُركّبة بالتوازي. جهاز الاستقبال والأنابيب المفرغة مصنوعان من النحاس. كتلة الأنابيب الزجاجية منفصلة عن الدائرة الخارجية، مما يضمن استمرار عمل المُجمّع في حال حدوث أي عطل. 1-2 أنابيب. يتم استخدام عزل البولي يوريثين كحماية إضافية.

مبدأ التشغيل

أعمال البناء بناءً على التوصيل الحراري الصفري للفراغيتم تكوين مساحة خالية من الهواء بين الأنابيب، والتي تحتفظ بشكل موثوق بالحرارة الناتجة عن أشعة الشمس.

يعمل مشعب الفراغ على النحو التالي:

• يتم استقبال الطاقة الشمسية بواسطة أنبوب داخل قارورة مفرغة من الهواء؛
• يتبخر السائل الساخن ويرتفع إلى منطقة التكثيف في الأنبوب؛
• يتدفق سائل التبريد إلى الأسفل من منطقة التكثيف؛
• تتكرر الدورة مرة أخرى.

بفضل هذا العمل مستوى نقل الحرارة أعلى بكثير، وفقدان الحرارة منخفض. يتم توفير الطاقة بفضل طبقة الفراغ التي تحبس الحرارة بفعالية.

الصورة ٤. رسم تخطيطي لمجمع الطاقة الشمسية الفراغي. مكونات الجهاز موضحة بالأسهم.

الإيجابيات والسلبيات

مميزات هذا النوع من الأجهزة:

• متانة؛
• الاستقرار في التشغيل؛
• الإصلاح بأسعار معقولة، فمن الممكن استبدال عنصر واحد فقط الذي فشل، وليس الهيكل بأكمله؛
• انخفاض معدل الرياح، والقدرة على تحمل هبات الرياح؛
• أقصى امتصاص للطاقة الشمسية.

إن المعدات باهظة الثمن ولن يتم سداد تكلفتها إلا في غضون بضع سنوات. بعد الاستخدام. تكلفة المكونات مرتفعة أيضًا، وقد يتطلب استبدالها مساعدة فني متخصص. النظام غير قادر على التنظيف الذاتي من الجليد والثلج والصقيع.

أنواع المجمعات الفراغية

هناك نوعان من المنتجات: مع إمداد حراري مباشر وغير مباشر. يتم تشغيل المنشآت ذات الإمداد الحراري غير المباشر عن طريق الضغط في الأنابيب.

في الأجهزة ذات الإمداد المباشر بالحرارة، يتم تثبيت حاوية حامل الحرارة وأجهزة الفراغ الزجاجية على الإطار بزاوية معينة، من خلال حلقة توصيل مصنوعة من المطاط.

معدات يتصل بخطوط إمداد المياه عبر صمام الإغلاق، ويتم التحكم في مستوى المياه في الخزان بواسطة صمام قفل.

هواء

يتمتع الماء بسعة حرارية أعلى بكثير من الهواء. ومع ذلك، يرتبط استخدامه بعدد من المشاكل المنزلية أثناء التشغيل (تآكل الأنابيب، والتحكم في الضغط، وتغير حالة المواد الخام). مجمعات الهواء ليس غريبًا جدًا، وله تصميم بسيط. لا يمكن اعتبار هذه الأجهزة بديلاً كاملاً لأنواع أخرى، ولكنها قادرة على خفض تكاليف المرافق.

نطاق التطبيق

يتم استخدام معدات من هذا النوع في تدفئة الهواء في المنازل وأنظمة إزالة الرطوبة و لاستعادة الهواء (المعالجة). يتم استخدامه لتجفيف المنتجات الزراعية.

تصميم

يتكون من:

• الممتص، وهو عبارة عن لوحة تمتص الحرارة داخل العلبة؛
• عزل خارجي مصنوع من الزجاج المقسّى؛
• العزل الحراري بين جدار السكن والممتص؛
• غلاف مغلق.

الصورة ٥. مُجمِّع هواء شمسي لتدفئة منزل. الجهاز مُثبَّت رأسيًا على جدار المبنى.

يقع الجهاز بالقرب من جسم التسخين بسبب الخسائر الكبيرة في الحرارة في مجاري الهواء.

مبدأ التشغيل

على عكس جامعي المياه، لا تقوم سخانات الهواء بتجميع الحرارة، بل تطلقها على الفور في العزل. يصل ضوء الشمس إلى الجزء الخارجي من الجهاز ويسخنه، ويبدأ الهواء بالدوران في الهيكل ويسخن الغرفة.

يمكنك تصميم مجمع الهواء بنفسك، استخدام المواد المتاحة في الإنتاج: علب البيرة المصنوعة من النحاس أو الألومنيوم، وألواح اللوح الخشبي، والألومنيوم والصفائح المعدنية.

الصورة ٦. رسم تخطيطي لمجمع الطاقة الشمسية الهوائي. يُظهر الرسم الأجزاء الرئيسية للجهاز.

الإيجابيات والسلبيات

المزايا:

• رخص سعر الجهاز؛
• إمكانية التثبيت والإصلاح الذاتي؛
• بساطة التصميم.

العيوب: نطاق تطبيق محدود (للتدفئة فقط)، وكفاءة منخفضة. في الليل، تعمل المعدات على تبريد الهواء إذا لم تكن مغلقة.

اختيار مجموعة تجميع الطاقة الشمسية لنظام التدفئة

اختيار الجهاز يعتمد ذلك على الأهداف التي سيتم توجيه العمل التصميمي نحوها. يتم استخدام النظام الشمسي لدعم الهواء وتوفير إمدادات المياه الساخنة وتسخين المياه للمسبح.

قوة

لحساب الطاقة المحتملة للنظام الشمسي، يجب عليك معرفة معامِلَين: الإشعاع الشمسي في منطقة معينة وفي وقت معين من السنة، ومساحة الامتصاص الفعالة للمجمع. يجب ضرب هذه الأرقام.

هل من الممكن استخدام المجمع في الشتاء؟

أجهزة التفريغ القدرة على العمل في المناخات الباردة. مستوي تظهر أداءً منخفضًا في الطقس البارد وتكون أكثر ملاءمة للمناطق الجنوبية.

أقل ملاءمة للعمل في الظروف الباردة هيكل الهواء لأنه في الليل غير قادر على تسخين الهواء.

هطول الأمطار الغزيرة يسبب الإزعاجلأن المعدات غالبًا ما تكون مغطاة بالثلوج في الشتاء، وتتطلب تنظيفًا دوريًا. الهواء البارد يسحب الحرارة المتراكمة، وقد يتلف المجمع نفسه بسبب البَرَد.

مع الأخذ في الاعتبار نطاق التطبيق

في الصناعة، يعتبر استخدام الأنظمة الشمسية أكثر انتشارا.تُستخدم الطاقة الشمسية في تشغيل محطات توليد الطاقة، ومولدات البخار، ومحطات تحلية المياه. وكثيرًا ما تُستخدم المجمعات الفراغية لتسخين المياه، أو في البيوت الصيفية، أو الحمامات العامة في المنازل، بينما يقل تركيب المجمعات المسطحة. وتساعد أنظمة التكييف على خفض تكلفة التدفئة من خلال تسخين الهواء خلال النهار.

تعمل المجمعات الفراغية بكفاءة أكبر بنحو الثلث من المجمعات المسطحة. على مدار العام، تصل المدخرات إلى 20-25% أكثر. ينبغي أن يؤخذ اختيار وتركيب المجمعات الأنبوبية على محمل الجد، حيث أنها، مقارنة بالأنواع الأخرى، أكثر عرضة للتأثيرات المدمرة لهطول الأمطار.

المعلومات التقنية

عند شراء المجمعات، انتبه لظروف التشغيل. ستكون المعلمات الأكثر أهمية هي إجمالي مساحة التدفئة، المساحة النشطة، مؤشرات فقدان الحرارة، معامل الزاوية، معلمات الكفاءة.

معرفة هذه البيانات سوف يسمح لك بحساب الإنتاجية تشغيل وحدة محددة. للمشتري الحق في مطالبة البائعين بتقديم الحسابات والشهادات المتوفرة.

التدفئة باستخدام الألواح الشمسية

في البلدان، حيث يكون ثلثي الأيام صافية في الغالبتركيب الألواح الشمسية. تعمل هذه الأجهزة على أساس التأثير الكهروضوئي، وتحول طاقة الشمس إلى حرارة.

مبدأ التشغيل

هذا يتم تقسيم المعدات إلى مستقلة ومدعومة بشبكة الطاقةتُخزّن الفئة الأولى الطاقة في وحدات تخزين، مما يسمح باستمرار التدفئة في غياب الضوء. أما الفئة الثانية، فتتصل بشبكة الكهرباء عبر عاكس خاص. هذه المعدات موثوقة للغاية، لكنها تتوقف عن العمل في حالة انقطاع التيار الكهربائي.

الإيجابيات والسلبيات

يساعد استخدام الألواح الشمسية على ضمان التشغيل السلس لأنظمة إنذار الحرائق ومراقبة الأمن وأنظمة التدفئة.

هم صديقة للبيئة، ومقاومة للتآكل وتعمل بصمت.

ومن بين العيوب انخفاض الإنتاجية.، وخاصة في المناخات المعتدلة والباردة. في البداية، كانت المعدات يتطلب استثمارات كبيرة، ويؤتي ثماره ببطء، هناك حاجة إلى كمية كبيرة من المعدات المساعدة والصيانة المؤهلة.

الشركات المصنعة الشعبية

أفضل مطوري الألواح الشمسية في العالم:

• حاد (اليابان)؛
• أول شركة للطاقة الشمسية (الولايات المتحدة الأمريكية)؛
• شركة صن تك للطاقة (الصين)؛
• ترينا سولار (جمهورية الصين الشعبية)؛
• ينجلي للطاقة الخضراء (الصين).

فيديو مفيد

شاهد فيديو يوضح كيفية عمل المجمعات الشمسية في الشتاء.

فوائد الاستخدام

العامل في تحديد وظيفة المجمعين هو منطقة إقامة المستهلك. كلما زاد عدد الأيام المشمسة في منطقة معينة سنويًا، زادت كفاءة الوحدة. على أي حال، فإن استخدام الطاقة الشمسية للتدفئة سيُمكّنك من خفض تكاليف المرافق بشكل كبير أو صغير، والاستقلال عن خدمات التدفئة.