طرق وصل أجهزة تسخين المياه بالطاقة الشمسية في المنازل

طرق وصل أجهزة تسخين المياه بالطاقة الشمسية في المنازل

المقدمة:
بسبب ارتفاع أسعار الوقود والكهرباء والتلوث البيئي الكبير الناتج عن حرق الوقود أصبح من
الضروري البحث عن مصادر جديدة للطاقة اقتصادية وذات أسعار معقولة لا ترهق الفرد في
دفع فواتير الكهرباء نتيجة وصولها الى الشريحة الأعلى و لا تؤدي الى إلحاق الضرر بالبيئة .
فكان السخان الشمسي هو الحل المناسب لهذه المشكلة ونتيجة لذلك انتشرت أجهزة تسخين المياه
بالطاقة الشمسية بشكل واسع في الأسواق آما لاقت تشجيع آبير من الدولة لتكون إحدى
السترتيجيات الطاقية الوطنية ونتيجة لذلك لاقت أجهزة تسخين المياه بالطاقة الشمسية انتشارا
واسعا وإقبالا من المواطنين على ترآيبها بشكل آبير .
فمن المهم إعطاء ولو فكرة بسيطة عن أنواع أجهزة تسخين المياه بالطاقة الشمسية المتوافرة في
الأسواق والتنويه عن الاختلاف فيما بينها والطرق المختلفة لترآيبها في حالات مختلفة المناسبة
لكل بيت حيث أن لكل بيت طريقة ترآيب مختلفة تختلف عن الاخر آما ان نوع الجهاز يمكن ان
يختلف من بيت لاخر .
في البداية لابد من التعرف على بعض المبادئ العامة في الطاقة الشمسية ثم على الأنواع المختلفة
لأجهزة تسخين المياه بالطاقة الشمسية وإعطاء بعض الطرق المختلفة لوصل أجهزة التسخين .
بعض المبادئ العامة والأساسية :
الترموسيفون :
وهي حرآة السائل نتيجة فرق درجات الحرارة وبالتالي نتيجة اختلاف الكثافة أي انه عند تسخين
الماء فان الماء الساخن يصعد إلى الأعلى والبارد إلى الأسفل لأنه ذو آثافة اآبر وآذلك في
أنابيب أو صفائح أجهزة الطاقة الشمسية فان الماء الساخن يصعد إلى الأعلى والبارد ينزل إلى
الأسفل آما هو موضح في الشكل ( ١) الذي حرآة الماء من الاسفل إلى الاعلى في نظام الانابيب
(1-b) 1- ) ونظام الصفائح الشكل a) المفرغة الشكل
(1-b) 1- ) الشكل a) الشكل
الدارة المفتوحة :
هي الدارات التي يكون فيها الماء المسخن باللواقط الشمسية هو نفسه الذي يذهب إلى الاستخدام
المنزلي آما هو موضح بالشكل ( ٢) وتستخدم في الحالات التي لا نحتاج فيها إلى مياه ساخنة
مضغوطة أي لا نحتاج إلى ترآيب هيدرفون على خط الماء الساخن النازل إلى الاستخدام في
هذه الحالة يكون فرق الارتفاع بين السخان الشمسي والبيت أآثر من عشرة أمتار.
مثال ذلك السخان الشمسي على السطح والاستخدام في الطابق الأرضي أو على الأقل اخفض
بطابقين اي أن لا يكون الاستخدام في الطابق الأخير ويمكن أن لا نحتاج إلى هدرفون إذا آان
لايوجد سحابة دوش والخلاطات المرآبة ليست من نوع الفوتيس
( الشكل ( ٢
الدارة المغلقة :
هي الدارات التي يكون فيها السائل المسخن باللواقط الشمسية يختلف عن الماء الذي يذهب إلى
الاستخدام المنزلي ويتم فيها تبادل الحرارة بين السائل في اللاقط والماء للاستخدام المنزلي عن
طريق مبادل حراري تستخدم في الحالات التي نحتاج فيها إلى مياه ساخنة مضغوطة للاستخدام
يكون في هذه الحالة فرق الارتفاع بين السخان الشمسي والبيت اقل من عشرة أمتار.
مثال ذلك البيت مكون من طابق واحد او هو في الطابق الأخير ولا يسمح بالترآيب على بيت
الدرج .
وهي الدارات التي تعمل بوجود مضخة أي أن حرآة الماء ضمن اللاقط تتم بواسطة مضخة .
آما هو موضح بالشكل
( الشكل ( ٣
أنواع أجهزة تسخين المياه بالطاقة الشمسية :
انتشرت في الأسواق السورية أنواع آثيرة ومختلفة من أجهزة تسخين المياه بالطاقة الشمسية
بسعات وأشكال وأسعار ومارآات مختلفة مما أوقع المواطن في حيرة آبيرة في اختيار النوع
الأفضل لمنزله ونعرض فيما يلي أآثر الأنواع المنتشرة في الاسواق ومميزاتها وإمكانية ترآيب
آل منها
الأنابيب المفرغة:
هو عبارة عن جهاز مكون من أنابيب زجاجية مكونة من طبقتين وقاعدة يرآب عليها الاسطوانة
والأنابيب معا وهو من النوع ذو الضغط المنخفض أي الذي لا يتحمل ضغط ولا يمكن ترآيب
مضخة هيدروفون عليه
متى يمكن استخدام هذا النوع من الأجهزة ؟
عندما يكون فرق الارتفاع بين اللاقط والمنزل آبير
عند عدم وجود خلاطات تحتاج الى ضغط عالي
في الحالة التي يجب ترآيب هذا النوع من الأجهزة ولابد من ترآيب مضخة هيدروفون يجب
وصل خط الكهرباء الحامي لمضخة الماء البارد مع مضخة الساخن وبالتالي تعمل الاثنتين معا
لأنه عند تغذية آل مضخة بمفردها فعند فتح الماء البارد اولا فان الثانية لن تعمل وبالعكس
الأداء الحراري للنظام: ذو فاعلية حرارية عالية ويلتقط اآبر آمية من الإشعاع الشمسي الساقط
بسبب شكله الدائري و ذو فقد حراري منخفض والاسطوانات الموجودة ذات عزل جيد تحتفظ
بالماء الساخن لفترات طويلة
أسعاره تختلف حسب الحجم والنوع وتتراوح بين ١٦٠٠٠ الى ٤٠٠٠٠ ويضاف الى ذلك ثمن
إآسسوارات الصحية و جهاز التحكم وأجور الترآيب ويقدر ذلك من ٨٠٠٠ الى ٢٥٠٠٠ ومن
ميزاته انه يمكن ان يرآب بدون تثبيت على السطح بسبب وجود فراغات بين الأنابيب والشكل
٤) يوضح نموذج لهذا النوع من الاجهزة )
( الشكل ( ٤
اللواقط المسطحة:
هو عبارة عن صفائح تحوي بداخلها على الأنابيب ومطلية اللون الأسود و مغطاة بلوح زجاجي
ولها قاعدة مع اسطوانة للمياه الساخنة
متى يمكن استخدام هذا النوع من الأجهزة ؟
ويمكن استخدامها في الأماآن التي نحتاج فيها الى ضغط مرتفع
في الحالات التي يكون فرق الارتفاع بين الجهاز ومكان الاستخدام قليل
الأداء الحراري لهذا النوع من الأجهزة اقل من الأنابيب المفرغة وفقده الحراري اآبر يجب
تثبيته بالسطح بشكل جيد لأنه مصمت أسعاره تتراوح بين اقل الى أعلى من ثمن الأنابيب
المفرغة حيث يصل ثمن اللاقط سعة ١٠٠ لتر حسب نوعه من ١٠٠٠٠ إلى ٢٠٠٠٠ وذلك
( حسب منشأه يضاف إلى ذلك ثمن القاعدة والاسطوانة وإآسسوارات التوصيل والشكل ( ٥
يوضح صفيحة تستخدم في هذا النوع من الأجهزة
( الشكل ( ٥
الأنابيب الحرارية:
هي أنابيب مفرغة تحوي بداخلها على قضيب نحاسي ينتهي ببلحة تنهي الى المجمع حيث يتم
تبادل الحرارة بين البلحات و السائل الحراري العامل في المجمع ويتم تبادل الحرارة بين السائل
المستخدم والماء للاستخدام المنزلي تستخدم في الدارات المغلقة
متى يمكن استخدام هذا النوع من الأجهزة ؟
ويمكن استخدامها في الأماآن التي نحتاج فيها الى ضغط مرتفع
في الأماآن التي تتطلب آميات آبيرة من الماء الساخن حيث يمكن ربط اآثر من جهاز مع
بعضهم على التسلسل وذلك عندما نحتاج إلى الوصل مع اسطوانة الشوفاج بدارة مغلقة
تقدر قيمة الأنبوب حوالي ١٣٠٠ ل.س يضاف لها ثمن متممات وإآسسوارات الدارة والشكل
٦) يوضح هذا النوع من الأنابيب )
( الشكل ( ٦
الأنابيب القطعية (يو تيوب)
تنهي بالمجمع حيث يتم تبادل U هي أنابيب مفرغة تحوي على أنبوب نحاسي على شكل حرف
الحرارة مع ماء الاستخدام المنزلي وفق دارة مغلقة يمكن ان تعمل وفق ضغط مرتفع
متى يمكن استخدام هذا النوع من الأجهزة ؟
ويمكن استخدامها في الأماآن التي نحتاج فيها الى ضغط مرتفع
آما يمكن ان تستخدم في الحالات التي نحتاج فيها الى ترآيب اللاقط الشمسية بزوايا مختلفة من
٠ إلى ١٨٠ ويوصل وفق دارة مغلقة
الناقل الحراري المستخدم فيه خاصية منع التكلس من اجل الدارات التي يجب منع التكلس فيها
تقدر قيمة الأنبوب حوالي ١٧٠٠ ل.س يضاف لها ثمن متممات وإآسسوارات الدارة
والشكل ( ٧) يوضح هذا النوع من الأنابيب
( الشكل ( ٧
طرق الوصل لأجهزة تسخين المياه بالطاقة الشمسية مع مياه الاستخدام :
هناك طرق آثيرة ومتنوعة لوصل أجهزة التسخين للماء بالطاقة الشمسية تختلف حسب وضع
البناء وحسب نظام تسخين المياه المستخدم في المنزل
أولا: حسب مستوى الخزان بالنسبة لجهاز تسخين الماء بالطاقة الشمسية
١)الخزان أعلى من جهاز تسخين الماء بالطاقة الشمسية
هناك طرقتين لوصل الخزان مع جهاز الطاقة الشمسية
الحالة ( ١
( وهي غير صالحة بالنسبة للأنابيب المفرغة يوضحها الشكل ( ٨
( الشكل ( ٨
الحالة ( ٢
( وهي صالحة بالنسبة للأنابيب المفرغة يوضحها الشكل ( ٩
( الشكل ( ٩
٢)الخزان على نفس المستوى مع جهاز تسخين الماء بالطاقة الشمسية:
( يوجد حالة وحيدة لهذه الطريقة تتم بترآيب مضخة آما في الشكل ( ١٠
( الشكل ( ١٠
ثانيا :حسب حالة البناء :
البناء قديم والتمديدات موجودة أساسا في البيت
البناء حديث ويمكن وصل خطوط جديدة للمياه
ثالثا : حسب نظام تسخين المياه المستخدم في المنزل :
يوجد في البيت قاظان عادي
البيت يحوي على دارة تدفئة موصولة اسطوانة للماء الساخن
ويتم دمج هاتين مع بعضهما البعض وفق مايلي
أولا :
البناء قديم وهي الحالة الأآثر انتشارا ويوجد تمديدات صحية ممدة مسبقا
في الحالة التي يوجد في البيت قاظان لتسخين الماء
إذا آان يوجد تنفيسة للقاظان ومن الصعب إنزال خط من جهاز الطاقة قيمكن الوصل بالشكل
التالي :
( الحالة ( ١) : يوضحها الشكل ( ١١
( الشكل ( ١١
وهذه الحالة هي الأآثر صحة
( الحالة ( ٢) : يوضحها الشكل ( ١٢
( الشكل ( ١٢
ثانيا :البناء قديم ويوجد إمكانية لتمديد أنابيب صحية بدون تخريب او ان المنزل جديد (قيد البناء)
( الحالة ( ١):و يوضحها الشكل ( ١٣
( الشكل ( ١٣
( الحالة ( ٢) : يوضحها الشكل ( ١٤
( الشكل ( ١٤
( الحالة ( ٣): يوضحها الشكل ( ١٥
( الشكل ( ١٥
( الحالة ( ٤): يوضحها الشكل ( ١٦
( الشكل ( ١٦
( الحالة ( ٥): يوضحها الشكل ( ١٧
( الشكل ( ١٦
ثالثا : يوجد في البيت نظام تدفئة ويوجد اسطوانة للماء الساخن :
لا يمكن الوصل في هذه الحالة إلا بإنزال أنبوب من جهاز الطاقة إلى الاسطوانة عن طريق
المنور وهنا يوجد عدة طرق للوصل ويتعلق ذلك بنوع الاسطوانة
الحالة ( ١): اسطوانة بدون مبادل او اسطوانة مبادل واحد فان الوصل يتم بنفس الطريقة
ويوضح الشكل ( ١٨ ) طريقة الوصل لاسطوانة بمبادل واحد
( الشكل ( ١٨
ملاحظة الاسطوانة لا تغذى بالماء البارد من خزان التغذية
( الحالة ( ٢): وهي موضحة بالشكل ( ١٩
( الشكل ( ١٩
وصل خاطئ حيث أن الماء سوف يطوف من جهاز الطاقة الشمسية
الحالة ( ٣): اسطوانة مبادلين وهي الحالة الاآثر ملائمة لوصل اجهزة تسخين المياه بالطاقة
( الشمسية ويوضحها الشكل ( ٢٠
( الشكل ( ٢٠
الاستنتاج:
طبعا هذه الحالات هي الأآثر شيوعا ويوجد الكثير من الطرق لوصل اجهزة تسخين المياه
بالطاقة الشمسية في المنازل و من تجربتي الخاصة في هذا المجال اقول بان آل بيت له طريقة
وصل خاصة به تختلف عن البيت الاخر وذلك حسب معطيات آل بيت فمن الصعب اختيار
طريقة وصل لمنزل معين دون رؤية المعطيات المتوفرة فيه.
آما انه يصعب اختيار نوع الجهاز المناسب لاي منزل دون معرفة موقع المنزل وحالته آما
هناك معايير تتعلق بالجمال في الترآيب يجب أخذها بعين الاعتبار .
المراجع :
Martin Technology, and Environment Renewable Energy .١
Economics Andreas Wiese Wolfgang Streicher Kaltschmitt .
Solar House:A Guide for the Solar Designer .٢
www.de dietrich.com .٣
www.viessmann-us.com .٤
٥. الكادر الهندسي في شرآة بناء
٦. دليل الترآيب في مدينة دمشق
٧. حلول ومشاآل في ترآيب وتوصيل السخانات الشمسية المنزلية