مجمعات الطاقة الشمسية للتدفئة المنزلية: هل من الممكن حقًا تدفئة منزلك معهم

يمكن بناء أنظمة التدفئة في المنازل الريفية الخاصة على مصادر طاقة مختلفة تمامًا. يمكن أن تكون هذه أنظمة تعتمد على الغلايات ، حيث يعتمد تسخين المبرد على احتراق أنواع مختلفة من الوقود ، مثل الغاز أو وقود الديزل السائل. يمكن إشعال الغلايات بحبيبات الفحم أو الخشب. في أي حال ، من أجل تشغيل نظام التدفئة هذا ، بالإضافة إلى التثبيت الفعلي لمراجل التدفئة ، سيتعين عليك أيضًا شراء الوقود نفسه. لكن هذا البند من الإنفاق يمكن ، في حالة معينة ، أن يتجاوز حتى تكلفة تركيب نظام التدفئة. هذا هو المكان الذي يمكن أن تكون فيه مجمعات الطاقة الشمسية مفيدة لتدفئة منزلك.

مجمعات التدفئة الشمسية على سطح منزل خاص

إيجابيات وسلبيات مجمعات الطاقة الشمسية للتدفئة المنزلية

ينطوي استخدام مصادر الطاقة المتجددة في أنظمة التدفئة المستقلة على تكاليف مالية فقط لشراء وتركيب مثل هذا النظام ، وكذلك لصيانته وإصلاحات الصيانة اللازمة. ولكن بعد التثبيت ، تبدأ هذه الأنظمة في العمل بشكل مستقل تمامًا وبشكل مجاني تمامًا لأصحابها. في الواقع ، لا يتعين عليك دفع أي شيء مقابل أشعة الشمس.

يعرب بعض المستهلكين عن شكوكهم حول فعالية تركيب واستخدام مجمعات الطاقة الشمسية في وسط روسيا ، حيث لا يوجد الكثير من الأيام المشمسة كما هو الحال ، على سبيل المثال ، في كوبان. ومع ذلك ، يمكن استخدام مجمعات الطاقة الشمسية لتسخين المياه ليس فقط كمصدر رئيسي لتسخين المبرد ، ولكن أيضًا كمصدر إضافي. في هذه الحالة ، لن يعمل جهاز تسخين المياه الذي يعمل بالطاقة الشمسية إلا في حالة عدم وجود غيوم في السماء ، وفي فترات أخرى ، يمكن استخدام أجهزة التدفئة الكلاسيكية ، مثل غلايات الغاز.

مخطط التدفئة

فيما يتعلق بكفاءة استخدام مجمعات الطاقة الشمسية من حيث نسبة السعر إلى العائد ، نوصيك بالاهتمام بالمقاطعات الشمالية في الصين. تم تجهيز عدد كبير من المنازل في هذه المدن والقرى الصينية بمجمعات شمسية للتدفئة. لا يختلف المناخ والنشاط الشمسي في هذه المناطق كثيرًا عن المناطق الروسية المجاورة: على سبيل المثال ، إقليم خاباروفسك وعبر بايكال. أنت تدرك بنفسك أن المناخ في ترانسبايكاليا ، المكان الذي تم فيه نفي المدانين في العهد القيصري ، ليس بالسكر على الإطلاق.هذا يعني أن استخدام مجمعات الطاقة الشمسية لتدفئة المنازل ، حتى في المناطق الروسية ذات المناخ الأكثر قسوة ، ليس ممكنًا فحسب ، بل إنه مطلوب أيضًا واقتصاديًا.

كفاءة مجمعات التسخين الشمسي

تجدر الإشارة إلى أن المجمعات الشمسية ربما أصبحت أكثر الأجهزة كفاءة التي تستخدم الطاقة الشمسية اليوم. إذا كانت كلاسيكية مجموعة الكهروضوئية الشمسية يمكن أن تظهر كفاءة تصل إلى 18 في المائة فقط ، ثم يصل المجمع الشمسي للتدفئة إلى معدلات كفاءة تحسد عليها تصل إلى 95 في المائة. الفرق واضح.

مبادئ عمل مجمعات التدفئة

أحد التصميمات الرئيسية لمجمعات التسخين الشمسي هي أجهزة من النوع الفراغي. بناءً على الاسم ، من الواضح أن هذه الأجهزة ستجمع الطاقة الشمسية المشعة وتنقلها لتسخين المياه أو غيرها من المبردات. هذا في الواقع كيف يعمل في الواقع.

تتكون أنظمة التدفئة المستقلة التي تضم مجمعات الطاقة الشمسية من المكونات الرئيسية التالية:

• في الواقع مجمع التسخين الشمسي - أي جهاز يتم وضعه في ضوء الشمس المباشر ويعمل على تسخين المبرد ،
• دائرة التبادل الحراري: نظام أنابيب يتحرك من خلاله المبرد الساخن ، وينقل حرارته تدريجياً إلى غرف ساخنة ،
• المجمع الحراري: خزان مياه يتم فيه تخزين الماء الساخن للاستخدام المستقبلي.

لذا فإن المجمع الشمسي ، الذي يتكون من أنابيب لا يوجد فيها مبرد ساخن بعد ، يتعرض لأشعة الشمس المباشرة.يدخل سائل التبريد (عادة الماء ، ولكن من المحتمل أن يكون مضادًا للتجمد الخاص) إلى المجمع ، ثم يسخن هناك وينتقل إلى دائرة التبادل الحراري ، التي يتم تركيبها داخل المجمع الحراري. المبرد المسخن ، الذي يتحرك داخل خطوط أنابيب دائرة التبادل الحراري ، يسخن الماء في المجمع الحراري. يتم تخزين الماء المسخن في الخزان حتى يتم الاحتياج إليه ، على سبيل المثال ، حتى يتم توفيره لدوائر التدفئة المنزلية ومشعات التدفئة أو دوائر الماء الساخن المنزلية ، على سبيل المثال للغسيل.

تداول إمدادات المياه في مشعب التدفئة

نظرًا لأن الطاقة الشمسية تعمل على المجمع مجانًا تمامًا ، فهناك ماء ساخن في النظام في أي وقت ، يتم تسخينه بواسطة سائل تبريد دائم الدوران.

بطبيعة الحال ، يجب أن يحتوي خزان المجمع الحراري على عزل حراري ممتاز ، مما يساعد على الحفاظ على درجة حرارة الماء الساخن لأطول فترة ممكنة. سيؤدي ذلك إلى تجنب انخفاض درجة حرارة الماء في الليل عندما لا يكون هناك تسخين شمسي أو أثناء فترات الطقس الغائم. لضمان التشغيل المتواصل لمثل هذا النظام في الأيام الملبدة بالغيوم أو الممطرة ، يمكن تركيب سخان مياه كهربائي عادي في خزان تراكم الحرارة.

لكي ينقل المبرد حرارة ضوء الشمس باستمرار لتسخين الماء ، يجب أن يدور باستمرار. في الأنظمة التي تحتوي على مجمعات شمسية ، يمكن إجبار دوران مائع نقل الحرارة (بالضخ) أو طبيعي (دخان).

أنواع مجمعات الطاقة الشمسية للتدفئة للمنزل

لقد أتقنت الصناعة الحديثة إنتاج أنواع مختلفة من مجمعات التدفئة الشمسية.لفهم أي منها قد يكون مناسبًا لتركيب نظام تدفئة منزلي أو دائرة ماء ساخن في منزلك ، تحتاج إلى التعرف على أنواعها. هناك نوعان رئيسيان: مجمعات الهواء المسطحة والفراغية أقل انتشارًا.

امتصاص الضوء المسطح

مجمع الطاقة الشمسية المسطح هو صندوق رقيق ، يوجد بداخله مادة خاصة تتراكم بشكل فعال وتمتص الحرارة. الجزء العلوي من الصندوق مغطى بالزجاج ، مما يسمح لأشعة الشمس بالمرور. داخل طبقة الامتصاص ، التي تجمع الحرارة ، يوجد نظام من خطوط الأنابيب ، يتحرك داخلها المبرد. كمبرد في مثل هذه الأنظمة ، كقاعدة عامة ، يتم استخدام البروبيلين غليكول.

جامع مقطعي مسطح

مكنسة

داخل مشعب التسخين بالفراغ ، بدلاً من صندوق مسطح واحد ، يوجد زجاج مجوف أو أنابيب كوارتز يتم ضخ الهواء منها ، ومن بعد هناك فراغ خلق. ولكن بالفعل داخل هذه الأنابيب المجوفة توجد أنابيب بها مادة تمتص الطاقة الحرارية الشمسية. وفقًا لذلك ، تكون خطوط الأنابيب مع المبرد داخل الأنابيب مع جهاز الامتزاز. تخترق أشعة الشمس بسهولة الفراغ في الفجوة بين الأنابيب وتسخن المبرد. ومع ذلك ، فإن نفس الفراغ يمنع التسرب العكسي للطاقة الحرارية من جهاز الامتزاز إلى الفضاء المحيط ، ويعمل كعازل حراري.

مشعب الفراغ

هواء

كما يوحي الاسم ، لا تحتوي هذه الأجهزة على طبقة فراغ عازلة للحرارة. لذلك ، فإن كفاءة عملهم ستكون أقل من كفاءة مجمعات الفراغ.يوصى بتثبيت هذه الأجهزة في المناطق التي بها عدد كبير من الأيام المشمسة. علاوة على ذلك ، في مثل هؤلاء المجمعين ، يكون المبرد هو الهواء العادي. يتم نقلها إلى غرفة ساخنة بواسطة مروحة أو الحمل الحراري الطبيعي. يتطلب تشغيل المروحة أثناء نقل الهواء أيضًا مصدر طاقة منفصل وهذا سبب إضافي لأن هذا النظام له كفاءة أقل من المجمعات المسطحة أو الفراغية. بالطبع ، لا يمكن الحديث عن أي مصدر للمياه الساخنة في مثل هذا التصميم.

كيف تختار النوع المطلوب من مشعب التسخين؟

كل نوع من مجمعات التسخين الشمسي له مميزاته الواضحة وعيوبه الواضحة. عند اختيار جهاز ، يجب الانتباه إلى أن المجمّع المسطح تصميم أكثر متانة ، لكن المجمعات الفراغية حساسة للغاية للتأثيرات الخارجية بسبب وجود أنابيب هواء مجوفة. ومع ذلك ، في المجمعات ذات الألواح المسطحة ، يجب استبدال نظام الامتزاز بالكامل أثناء الإصلاح ، وإذا انكسر أحد أنابيب مجمع الفراغ ، فيمكن أن يقتصر على استبداله فقط.

يعتبر مجمع الهواء ، على الرغم من جميع عيوبه ، جهازًا بسيطًا للغاية ، ولا يعد أمرًا بالغ الأهمية عند تعرضه لدرجات حرارة منخفضة. يمكنها العمل حتى في الشتاء السيبيري العنيف.

يعتبر المجمع ذو اللوح المسطح مثاليًا لتسخين المياه في نطاق 20 إلى 40 درجة أعلى من درجة الحرارة المحيطة ، وأجهزة التفريغ لديها درجة أعلى من تسخين المبرد. وبالتالي ، في ظروف الشتاء ، سيكون مجمع الفراغ أكثر كفاءة ويمكن استخدامه ببساطة. كما أنها تحتفظ بالحرارة بشكل أفضل عند العمل في طقس غائم وتحتفظ بالطاقة الحرارية جيدًا في ظروف الطقس البارد.ومع ذلك ، فإن هشاشة التصميم الإجمالية تقلل من عمر مجمعات الطاقة الشمسية الفراغية ، والتي لا ترقى إلى مستوى هذا المؤشر بالنسبة للأجهزة المسطحة. هذا الأخير ، إذا تم صنعه جيدًا ، يمكن أن يستمر في منزلك من 15 إلى 30 عامًا.

ميزات يجب مراعاتها عند اختيار المجمع

يعتمد معدل نقل الطاقة الشمسية المشعة للشمس إلى الطاقة الحرارية للمبرد في مجمّع شمسي مفرغ بشكل مباشر على حجم أنابيب هذا الجهاز. إذا كان أنبوب التفريغ المجمع قصيرًا ورفيعًا ، فلن يكون قادرًا على تخزين طاقة الفراغ بكفاءة كافية. عادةً ما يتم استخدام أنابيب يصل طولها إلى مترين وقطرها حوالي 6 سنتيمترات لإكمال مجمعات الطاقة الشمسية الفراغية. يمكن تركيب أنبوب U بسيط مستقيم أو منحني داخل الأنبوب المفرغ لجمع حرارة أكثر كفاءة.

تركيب مجمّع تسخين شمسي

يعتبر مجمع التسخين الشمسي ، جنبًا إلى جنب مع نظام تخزين الحرارة ومجموعة دائرة التبادل الحراري ، نظامًا تقنيًا معقدًا إلى حد ما. تم تجهيز مجموعات هذه المعدات بإرشادات التثبيت التفصيلية ، ويمكن أيضًا العثور على دروس فيديو مفصلة على الإنترنت. ولكن قبل شراء مجمع الطاقة الشمسية وتثبيته ، من الضروري صياغة نظام تدفئة. في هذه العملية ، من الضروري إشراك متخصص يقوم بإجراء الحسابات اللازمة للمواد والمعدات.

يمكن أن يؤدي استخدام مصادر الطاقة البديلة إلى تقليل تكلفة صيانة منزلك بشكل كبير ، علاوة على ذلك ، يمكن أن يجعلك مستقلاً عن موردي الطاقة التقليديين.

مجمعات الطاقة الشمسية للتدفئة المنزلية: فيديو

مراجعات صادقة حول تشغيل مجمعات الطاقة الشمسية لنماذج مختلفة للتدفئة المنزلية

موديل KS 2000

وقت العمل - 3 سنوات:

نموذج RKraft

وقت العمل - 5 سنوات:

فراغ مشعب التيك

1 سنة من التشغيل:

كفاءة مجمع الفراغ في الشتاء:

نموذج كروماجين

الخبرة العملية - 4 سنوات:

الموديل ATMOSPHERE SVK Nano

في السوق منذ 2013:

هل من الممكن صنع مجمّع شمسي يعمل بالفعل بيديك؟