المحتويات
جهاز السخان الشمسي
هو عبارة عن ألواح شمسية يلزم وضعها بحيث تتعرض بشكل مباشر لأشعة الشمس وتهدف للقيام بعملية تسخين المياه عن طريق الشمس .
مكونات جهاز السخان الشمسي
يتكون جهاز السخان الشمسي من خزان للماء البارد و خزان ثانٍ معزول حرارياً لتخزين الماء الساخن داخله، بالإضافة إلى مرايا زجاجية يطلق عليها ألواح شمسية، تحتوي على مواسير نحاسية أو حديدية داخلها وتكون هذا المواسير غالباً مصفوفة بشكل طولي ويختلف هذا باختلاف الأنواع .
آلية عمل سخانات الطاقة الشمسية ( فيزيائياً )
تخضع عملية نقل الماء بين الخزان والمجمع ( المواسير ) للجاذبية، حيث أن كثافة الماء الساخن أقل من كثافة الماء البارد)، ونظراً لقلة كثافتها تنتقل المياه التي يتم تسخينها من المجمعات إلى خزان الماء الساخن،
ومن أجل التشغيل، يجب أن تكون المجمعات ( المواسير ) أسفل الخزان الذي يتم تخزين الماء الساخن به، ويتم نقل السائل الساخن داخل المواسير أعلى المجمعات، و يتم نقل وسط نقل الحرارة داخل مجمع الطاقة الشمسية، السائل الساخن في المجمع أدناه أخف من السائل البارد في الخزان أعلى المجمع. بمجرد ارتفاع السائل الساخن الأخف وزنا، تبدأ دورة الجاذبية. داخل الأسطوانة، ينقل الوسيط المسخن حرارته إلى DHW المخزن، ثم، بمجرد تبريده، يعود إلى أدنى نقطة في دائرة المجمع
فكرة عمل سخانات الطاقة الشمسية
بعد نزول الماء من خزان الماء البارد تمر المياه من خلال المواسير المتواجدة داخل المرايا الزجاجية بشكل طولي، والتي تكون حراراة هذه المواسير مرتفعة جداً نتيجة تعرض المرايا بشكل مباشر لأشعة الشمس خلال فترة النهار، وبعملية فيزيائية تنتقل المياه من المواسير الحديدية أو النحاسية إلى خزان يتم تجميع الماء الساخن داخله لحفظها من البرودة، حيث أن هذا الخزان يتميز بحفظه لدرجات حرارة المياه لساعات طويلة تزيد أو تقل تبعاً لدرجة حرارة الماء وتبعاً للظروف المناخية السائدة في هذا اليوم، ففي حال كان الطقس بارداً فسوف تحتفظ الخزانات بدرجة حرارة الماء لفترة أقل قياساً باليوم الذي يكون الطقس خلاله حاراً .
كيفية استعمال الماء المخزّن
عند تركيب جهاز السخان الشمسي من قبل الشخص المختص فإنه يكون قد تم تجهيز شبكة المياه في المنزل لاستقبال المياه مباشرةً من خزان الماء الساخن، الذي يأتي بارداً في البداية من خزان آخر مروراً بالمواسير الحديدية أو النحاسية الموجودة أسفل المرايا، فـ بمجرد قيامك بفتح صنبور الماء الساخن فإنه يصبح بإمكانك استخدام هذه المياه كما هي أو بخلطها مع الماء البارد حسبما يرغب الشخص .
أكثر الأوقات فعالية للحصول على نتائج جيدة من السخان الشمسي
الشمس هي المصدر الأساسي والوحيد الذي يعمل هذا الجهاز من خلالها، وبالتالي فإن فصل الصيف أو الأيام التي تسطع فيها الشمس لمدة طويلة نوعاً ما تكون هي الفترة التي نحصل فيها على نتائج جيدة وماء ساخن بدرجة حرارة عالية وبـ سعة كبيرة لا تتجاوز سعة خزان الماء الساخن .
تطبيقات استخدام جهاز الخزان الشمسي
يستخدم جهاز الخزان الشمسي في الفنادق والمطاع والمنازل السكنية و حمامات السباحة ويستخدم في العديد من المصانع، وبشكل خاص مصانع الألبان والصناعات الغذائية، ومصانع الغزل والنسيج .
فوائد جهاز الخزان الشمسي وأشكال الاستفادة منه
تعتبر تكلفة شراء جهاز الخزان الشمسي بسيطة ومعقولة مقارنةً بالفوائد التي يحققها، حيث أنه من النادر أن يحتاج إلى صيانة، ومن أهم أشكال الاستفادة منه هو توفير الطاقة بشكل كبير، وتوفير الوقت حيث أنه يتم تسخين الماء بسرعة تبعاً لدرجة حرارة الشمس، إضافةً إلى أنه ليس هناك حاجة لتسخين الماء كلما احتجت للماء الساخن، حيث أن الماء الساخن يكون جاهزاً للاستخدام داخل خزان الماء الساخن .
هل يعمل جهاز السخان الشمسي في فصل الشتاء
تعتمد إجابة هذا السؤال على المناخ السائد وطلوع الشمس وفترة طلوعها ودرجة حرارة الطقس، أي في حال طلوع الشمس لمدة تتجاوز النصف ساعة يمكن للجهاز العمل بكفاءة متوسطة نوعاً ما وتسخين المياه بشكل مقبول، أما في حال طلوع الشمس في فصل الشتاء لفترة طويلة تمتد لساعات وكان الطقس متوسط أو مرتفع درجة الحراراة فإن جهاز السخان الشمسي سيعمل بكفاءة ممتازة .
كمية المياه التي يتم تسخينها
يعتمد ذلك على فترة طلوع الشمس بشكل أساسي وأيضاً يعتمد على سعة خزان الماء الساخن الذي يكون مرتبطاً ومكوناً لجهاز السخان الشمسي، وتتنوع سعات الخزانات ولكن بالشكل الغالب فإن الحد الأدنى لسعة الخزان تكون 40 لتراً أو 80 لتراً أو 120 لتراً أو أكبر من ذلك، تبعاً للاستخدام إذا ما كان لاستخدام منزلي أو استخدام مصانع أو فنادق ومطاعم أو غير ذلك .
عدد المرايا المكوّنة لجهاز السخان الشمسي
يختلف عدد المرايا باختلاف الاستخدام، ففي حالة الاستخدام المنزلي فقد يكفي عدد مرآتين أو ثلاث، أما في حالة المصانع أو المطاعم أو الفنادق فإن ذلك يختلف وقد يصل إلى عشرات بل مئات المرايا .
