بيئة، الموسوعة البيئية

الحلول و البدائل قسم الطاقة الشمسية سخانات الطاقة الشمسية

سخانات الطاقة الشمسية

تقييم المستخدم: / 0
ضعيفجيد 

إذا أعجبك هذه المقالة، نرجو منك التصويت لها

سخانات الطاقة الشمسية

سخانات الطاقة الشمسية هي وسيلة تحويل اشعه الشمس إلى حرارة وتخزينها لاستخدامها فيما بعد ، الألواح الشمسية تختلف كليا عن الألواح الضوئية التي تستخدم من أجل إنتاج الكهرباء .

تتركب سخانات الطاقة الشمسية بصفة عامة من سطح امتصاص الأشعة الشمسية وقنوات سريان وسيط التسخين وعوازل حرارية لمنع تسرب الحرارة المكتسبة في وسيط التسخين ألى الوسط المحيط ، وسوف نتحدث عن هذه المكونات باختصار شديد فيما يلي : 

1- سطح الامتصاص :
يصنع سطح الامتصاص من معدن مطلي بألوان داكنة من اجل زيادة معدل امتصاص حيث تتميز الألوان الداكنة بمعدل عال الامتصاص الأشعة الشمسية ولكن يعاب على الألوان الداكنة قابليتها الشديدة لفقد الحرارة بطريقة الإشعاع  .

2- قنوات سريان وسيط التسخين :
تصنع هذه القنوات من معادن مثل النحاس والفولاذ أو المطاط وهي تختلف من تطبيق إلى آخر باختلاف نوع الوسيط وكذلك باختلاف مادة سطح الامتصاص ، فهناك قنوات مستطيلة ذات مساحات كبيرة لتسخين الهواء ، وهناك قنوات دائرية ذات أقطار صغيرة لتسخين السوائل .

3- العازل الحراري :
عندما ترتفع درجة الحرارة داخل سخانات الطاقة الشمسية بالمقارنة بالجو المحيط بها يصبح هناك إمكانية لفقد هذه الحرارة ، بالتوصيل وذلك عن طريق جوانب السخان والجهة السفلية منه ، وبالحمل ، والإشعاع عن طريق الغلاف الزجاجي ، وعليه يمكن الاستعانة بمواد وأساليب خاصة للحد من هذه الفواقد حسب نوعية الفقد وذلك على النحو التالي :
1- الفقد بالتوصيل : ويمكن التقليل منه بإحاطة جوانب وأسفل الماص وأنابيب التسخين بمواد خاصة ذات توصيلية حرارية متدينة متدنية مثل الصوف

الزجاجي الألياف الزجاجية والبولي ستيرين .
2- الفقد بالحمل : ويمكن التقليل منه بسحب الهواء الموجود بين الأغطية الزجاجية أو يوضع أنابيب التسخين مع السطح الماص داخل أنابيب زجاجية

مفرغة من الهواء .
3- الفقد الإشعاع : ويمكن التقليل منه باستخدام أغلفة زجاجية منفذة للأشعة القصيرة من الشمس وفي نفس الوقت معتمة بحيث تمنع انعكاس الأشعة ذات الموجات الطويلة الصادرة من السطح الماص .

آلية عمل سخانات الطاقة الشمسية :
تتم آلية عمل سخانات الطاقة الشمسية بأنه يمتص السطح الماص أشعة الشمس الساقطة فترتفع درجة حرارته ، يتبع ذلك ارتفاع في درجة حرارة المائع المار في أنابيب التسخين والتبسيط طريقة عمل السخانات الشمسية سيتم التطرق إلى ثلاثة أمور أساس هي :
1- آلية التسخين :عند ما تسقط الأشعة المباشرة أو غير المباشرة على السطح الماص فإن درجة حرارته ترتفع مقارنة بدرجة حرارة المائع المار في الأنابيب فيحدث فرق في درجة الحرارة ينتج عنه انتقال الحرارة العالية إلى مناطق سريان المائع ذات الحرارة المنخفضة وبالتالي ترتفع درجة حرارةالمائع بين أجزاء من الدرجة إلى عشرات الدرجات المئوية تبعاً لمقدار الإشعاع الشمسي ومعدل السريان داخل أنابيب التسخين .

2- السريان داخل السخان
يدخل المائع البارد نسبياً إلى أنبوب التوزيع في أسفل السخان ومن هذا الأنبوب يتوزع المائع على أنابيب موازية صاعدة وذات أقطار صغيرة ومن ثم يجمع في أنبوب التجميع الرئيس في أعلى السخان حيث يتم دفع المائع الحار نسبياً إلى خارج السخان ، وأما في حالة السريان المتصل فيدخل المائع إلى أنبوب التسخين الذي يغطي أغلب مساحة السطح الماص فيتحرك الماء يميناً وشمالاً في اتجاه تصاعدي حتى يخرج من أعلى السخان بدون أن يكون هناك أي تفريغ للمائع أو تغيير في الأقطار .


3- آلية الدفع
وهي الوسيلة التي يتم بواسطتها نقل المائع الساخن من السخان إلى الخزان ونقل المائع البارد من الخزان إلى السخان وتحريك المائع داخل السخان .

وتنقسم آلية الدفع إلى قسمين هما :
1. النظام الطبيعي : يمتاز نظام السريان الطبيعي ببساطته ورخص تكاليفه .
2. نظام السريان القسري : نظرا لصعوبة تركيب الخزانات فوق مستوى السخانات لكونها خزانات مركزية وذلك لاعتبارات الوزن  فإن المبدأ الذي
يقوم عليه السريان الطبيعي سيختل وبالتالي يستعان بمضخة تقوم بتدوير المائع بين الخزان والسخان خلالفترات توفير الإشعاع الشمسي ، وحتى لا تستمر الدورة في الليل عند انخفاض أو انعدام الإشعاع الشمسي يضاف محبس يقوم باستشعار حرارة الخزن وآخر باستشعار حرارة المائع الخارج من السخان ووحدة تحكم تفاضلية مهمتها إيقاف المضخة عندما تكون حرارة الخزان بمقدار يتجاوز الفقد في أنابيب التوصيل بين الخزان والسخان .

إذا أعجبك هذه المقالة، نرجو منك التصويت لها

تاريخ آخر تحديث: الثلاثاء, 28 شباط/فبراير 2012 12:02