لعل أن الطاقة الشمسية قد احتلت العديد من المجالات، بداية من الكهرباء ومرورا من تدفئة المنازل وحتى تسخين المياه بالطاقة الشمسية، فهي تعتبر من الطاقات التي لا يمكن أن تنتهي ما دامت الحياة لم تنتهي على هذا الكوكب، والأكثر نظافة من باقي الطاقات. كما أن من الأمور التي سهلت للطاقة الشمسية الانتشار في عديد الميادين أنها تقلل بشكل واضح من استخدام الوقود، وهو بالتالي ما سيخفض من انبعاث غار ثاني أكسيد الكربون (CO2)، وهو ما سبب ظاهرة الاحتباس الحراري.
ونعني بتسخين المياه بالطاقة الشمسية تحويل ضوء الشمس إلى حرارة يتم استخدامها في تسخين الماء من خلال استخدام مجمع حرارة شمسية، وقد لوحظ انتشار هذه الطريقة في تسخين المياه في السنوات الماضية في عديد المنازل حول العالم وحتى بعديد التطبيقات الصناعية.
مما يتكون السخان الشمسي؟
- تجمع المجمعات الشمسية أشعة الشمس، فترتفع بعد ذلك حرارتها، وحسب الاحصائيات فإن أكثر لواقط الحرارة المشسية انتشارا حول العالم هي المسطحة ولواقط الأنابيب المفرغة.
- إن السخان الشمسي يتكون في الأساس من خزان مياه معزول عزلا حراريا بسعة تتراوح بين 100 و500 لتر، عندما يتم استخدامه فقط للأغراض الشخصية (المنزلية).
- هيكل معدني له زاوية ميل مثالية غرضه حمل كل من المجمعات الشمسية وخزن المياه.
- كذلك، نجد بالخزان ملف تسخين كهربائي إحتياطي يعمل تلقائيا باستخدام حساس وظيفته قياسة درجة حرارة الماء في الخزان، أما عن قدرة تسخينه الكهربائية فهي بين 2 و 4 كيلو واط بالساعة بالنسبة للاستخدامات المنزلية. ولا يتم استخدامه سوى في ثلاث حالات، هي إما الشتاء أو عندما يستهلك الماء بكميات كبيرة أو عند عدم كفاية ما تجلبه اللواقط الشمسية.
تسخين المياه عبر الأنابيب المفرغة
تقوم الأنبابيب المفرغة بامتصاص الطاقة الحرارية، ومن ثم يتم تحويلها إلى طاقة حرارية هدفها تسخين المياه. حيث يتكون كل أنبوب مفرغ وحيد من أنبوبين من الزجاج، أحدهما يحتوي الآخر.
يتم تثبيت نهاية الأنبوبين مع بعضهما، حيث يتم تفريغ الهواء الموجود بينهما في حرارة مرتفعة للغاية، وبانتهاء هذه العملية نلاحظ منطقة عزل موجودة بين الأنبوبين، والذي تكون وظيفته الأساسية منع تسرب الطاقة الحرارية التي تحصلت عليها المياء كما أنه يمنع وقف عمليتي التوصيل والحمل الحراريتين.
تتدفق المياه داخل الأنابيب المفرغة، وهذا ما يكسبها الكفاءة، إضافة إلى أن الخزان يوضع بشكل أفقي أي أعلى من الأنابيب، وهذا ما يمكن الماء البارد من النزول إلى اللواقط بعد أن كان موجودا في الخزان، ليتم تسخينه ومن ثم إعادة رفعه إلى مكانه الأصلي الخزان.
استخدام السخانات الشمسية المسطحة في عملية تسخين المياه
يمكن أن نصف هذا النوع من السخانات بكونه سطح امتصاص يتشكل من لوح رقيق للغاية مصنوع من الألمنيوم أو النحاس وقد دهن بمادة ماصة لأشعة الشمس.
يتدفق الماء المطلوب تسخينه داخل مواسير نحاسية في وسط اللواقط مما يسبب عملية التبادل الحراري.
وللاحتفاظ بالحرارة بالداخل وعدم فقدان أي جزء منها، فتوضعه هذه المواسير هي وسطح الامتصاص في هيكل معدني معزول تماما محكم الإغلاق بطبقة من الزجاج بأعلاه بسمك 4مم فقط.
مساحة المجمعات الشمسية
سيكون من المهم أن تتناسب بشكل دقيق مساحة المجمعات الشمسية هي وسعة السخان، ولضمان ذلك، فيجب عليك توفير مساحة ما بين 1.2 إلى 1.5 م² لكل سخان بسعة 100 لتر، حيث أن تطبيق هذه المساحة سيوفر 90 بالمائة من متطلبات المياه الساخنة صيفا و60 بالمائة شتاء.
فائدة السخانات المضغوطة
تتمثل فائدة السخانات المضغوطة في كونها تتحمل ضغط مياه يصل حتى إلى 10 بار، ولهذا يتم تركيب مضخة ليتم الحصول على مياه ساخنة بنفس ضغط الماء البارد القادم من شبكة مواسير الشارع، ولهذا السبب فإن خلط الماء الساخن بالبارد في الخلاط يكون سهلا للغاية عند الاستعمال.
