اتصال به اینترنت شما ضعیف یا قطع است.

طرق تسخين الماء بالطاقة الشمسية

يعد إنتاج الماء الساخن من أرخص الطرق لاستخدام الطاقة الشمسية. يمكن استخدام الطاقة الحرارية الشمسية لتوفير الماء الساخن المنزلي في المنازل والأماكن العامة ، خاصةً حيث يمثل إمداد الوقود مشكلة ، وفي حالة زيادة قدرة هذه الأنظمة ، يمكن أيضًا استخدامها في الحمامات الشمسية. حتى الآن ، وفقًا للموقع الجغرافي ، تم تركيب واستخدام عدد كبير من سخانات المياه بالطاقة الشمسية وبعض أجهزة الحمامات الشمسية في أجزاء مختلفة من البلاد. 1.تأثيرات الحرارة على الماء عندما يتم نقل الطاقة الحرارية إلى سائل (مائع) ، ترتفع درجة حرارته ، ما لم يتغير المائع حالته (على سبيل المثال ، من سائل إلى غاز أو بخار). تتوافق هذه الحقيقة البسيطة مع التجربة اليومية لكل فرد (أثناء عملية تحويل حالة السائل إلى غاز أو بخار ، لا تزداد درجة حرارة السائل بسبب انتقال الحرارة ، ولكن معامل انتقال الحرارة إلى السائل يحدد المعدل. تغيير الحالة من سائل إلى غاز أو بخار. ومع ذلك ، إذا امتص سائلين من نفس الكتلة ولكن لهما تركيبة كيميائية مختلفة نفس الكمية من الحرارة ، فإن الزيادات في درجة حرارة السائلين تكون بشكل عام غير متساوية ويظهر أحدهما أكبر اختلاف درجات الحرارة أكثر من غيرها. تتطلب بعض السوائل حرارة أقل للتسخين ، ولكن يمكن توضيح ذلك بسهولة بمثال: كتلة وحدة الماء وكتلة جلايكول الإيثيلين (نفس المحلول الكيميائي المستخدم كمضاد للتجمد في السيارات) كلاهما يمتص وحدة من الحرارة الطاقة ، فإن تغير درجة الحرارة في الإيثيلين جلايكول يكاد يكون ضعف تغير الماء أ- الحرارة النوعية ، معبراً عنها في Cp ، تصف كيف تستجيب المواد المكونة لجسم معين للعمليات التي تمتص أو تستقبل الحرارة من هذا الجسم: الضغط الجوي (الضغط الجوي) و 60 درجة فهرنهايت (15.5 درجة مئوية)) ، درجة حرارة يتم قياس رطل واحد (454 جرامًا) من الماء بواسطة جهاز القياس البريطاني (BTU). (1 سعرة حرارية = 4184 جول و 1 وحدة حرارية بريطانية = 1055 جول ، لذا 1 وحدة حرارية بريطانية = 252 سعرة حرارية) تختلف الحرارة النوعية الفعلية للماء قليلاً باختلاف درجة حرارتها. ومع ذلك ، في نطاق درجة الحرارة من 0 إلى 100 درجة مئوية ، تكون الحرارة النوعية للماء عند 1 ضغط جوي ثابتة تقريبًا. لذلك ، بالنسبة لمعظم التطبيقات ، فإن افتراض وجود حرارة محددة ثابتة للماء غير ذي صلة. وبدلاً من ذلك ، فإن الحرارة النوعية لإيثيلين جلايكول تساوي 53٪ من حرارة الماء. لذلك ، يتمتع الماء بدرجة حرارة عالية جدًا مقارنة بالسوائل الأخرى ويمكنه امتصاص أو فقد كميات كبيرة من الطاقة الحرارية دون التسبب في تغيير كبير في درجة الحرارة. لهذا السبب ، فإن درجة حرارة الهواء بالقرب من كمية كبيرة من الماء (المحيطات والمحيطات) تقترب من متوسط ​​القيمة مقارنة بدرجة حرارة سطح الأرض الجاف. يمتص الماء ويطلق الحرارة مع ارتفاع درجة حرارته ، وتتكيف درجة حرارة الهواء المحيط مع تبريده ، لكن درجة حرارة الماء نفسه تتغير قليلاً أثناء النهار. تعتمد الحرارة النوعية (الحرارة النوعية) لعينة سائلة على تغير درجة حرارة ذلك السائل وتعطى بواسطة المعادلة: نظرًا لارتفاع درجة حرارة الماء ، يعد تسخين المياه أحد أكثر الطرق فعالية لتراكم ونقل الحرارة وهي الطريقة المستخدمة يوميًا من قبل معظم الناس لهذه الأغراض. على سبيل المثال ، يتطلب الأمر 1300 وحدة حرارية (1.37 مليون جول) لتسخين 1 جالون (3.785 لترًا) من الماء من درجة حرارته الأولية البالغة 60 درجة فهرنهايت (15.5 درجة مئوية) إلى درجة الغليان. يمكن إثباته باستخدام الصيغة والوحدات المترية أعلاه). لاحظ أن جالونًا من الماء له كتلة أو وزن يقارب 3.785 كيلوجرام (طريقة أخرى لفهم هذه المشكلة هي أن كمية الطاقة المطلوبة لغلي الماء في الظروف الموضحة أعلاه متوهجة. يُترك المصباح وراءه. 6 ساعات أو أكثر ؛ بافتراض ، بالطبع ، أن كل الطاقة المستهلكة لرفع درجة حرارة الماء قد امتصها الماء تمامًا. على سبيل المثال ، إذا قمت بتسخين جالون من الماء على موقد مطبخك ، فإن بعض الحرارة ستنتشر في مساحة مطبخك ، ترفع درجة حرارة مساحة مطبخك. لذا فإن 1300 وحدة حرارية (1.37 مليون جول) هي الحد الأدنى ، وهناك حاجة لمزيد من الحرارة لتسخين جالون من الماء ، ولكن أيضًا الرقم 1300 وحدة حرارية يمثل كمية كبيرة من الطاقة.، أن الاستخدام المباشر للطاقة الشمسية لتسخين المياه (بدلاً من وسائل الطاقة الأخرى مثل الغاز أو الكهرباء أو النفط) يمكن أن يؤدي إلى تغييرات كبيرة في أنماط استهلاك الطاقة ، لأنه يمكن أن يسبب القليل من التلوث أو لا يسبب أي تلوث على الإطلاق ، وبالتالي يكون له تأثير بيئي سلبي كبير ، مثل إمدادات المياه الساخنة أو تدفئة المباني ، وهو واحدة من أكثر الأنشطة البشرية اليومية شمولاً واستهلاكًا. 2.ما هو السخان الشمسي؟ حماية البيئة ، والوقاية من الاحتباس الحراري ، وتوفير موارد الطاقة غير المتجددة ، وتقليل تكلفة الطاقة الحرارية ، وتحسين الموثوقية وعوامل السلامة ، والاستخدام السهل والمريح ، والوصول المستمر إلى مصادر الطاقة هي مزايا المياه الساخنة بالطاقة الشمسية. أسباب مهمة لاستخدام الأدوات. أصبحت الطاقة الشمسية أكثر أهمية لأنها تُعرف بأنها مصدر طاقة نظيف تمامًا وغير ملوث واقتصادي للغاية. في بلد مثل بلدنا حيث يصل الإشعاع الشمسي السنوي إلى 2000 كيلوواط ساعة وفي العديد من الأماكن تتجاوز ساعات أشعة الشمس السنوية 2800 ساعة ، فإن استخدام الطاقة الشمسية ليس ضروريًا فحسب ، بل يمكن أيضًا تجنبه. اتساع البلد وجغرافيته ، وخلفيته الاجتماعية ، ووفرة القرى ونطاقها ، وغالبًا ما تقع في قلب الجبال أو في السهول الشاسعة ، والافتقار اليوم إلى التقنيات المتقدمة والمستقلة لإنتاج الطاقة وتوزيعها. الأساليب الشائعة والعديد من الأسباب الأخرى. تظهر أن الطاقة الشمسية ، عند استخدامها على أساس علمي وتقني ، يمكن أن تكون مصدرًا موثوقًا ومستمرًا للطاقة للبلد. هناك العديد من الطرق للاستفادة من هذه الطاقة الإلهية النقية التي لا تنضب ، ولكن ربما تكون أبسط وأرخص طريقة هي استخدام سخان المياه الشمسي لتسخين المياه. إن امتلاك فهم جيد للإشعاع الشمسي ، واستخدام طاقة الشمس لتسخين المياه للمنازل والصناعات أمر بسيط وأكثر فاعلية. يمكن الاطلاع على التطورات العلمية في سخانات المياه بالطاقة الشمسية هنا. لقد نمت بشكل ملحوظ على مر العقود. تستخدم هذه الأنواع من سخانات المياه على نطاق واسع ليس فقط للاستخدام المنزلي ، ولكن أيضًا في صناعات مثل الفنادق والمستشفيات ومباني المكاتب والمنسوجات والورق والصناعات الغذائية ، وحتى حمامات السباحة الساخنة في فصل الشتاء. 3.أنواع سخانات المياه بالطاقة الشمسية 1-3- نظام الدوران الطبيعي (المبرد) لقد مرت عقود منذ أن تم بناء أول سخانات مياه تعمل بالطاقة الشمسية ، ولكن أحد أفضل التقنيات لاستخدام الطاقة الشمسية هو استخدام هذا النوع من سخانات المياه. الكفاءة العالية وسهولة البناء وغياب الأجزاء المتحركة وغياب الصيانة تجعل سخانات المياه الحرارية متفوقة على الأنواع الأخرى من سخانات المياه ، أي سخانات المياه التي تعمل بالإزاحة القسرية. في سخانات المياه بالطاقة الشمسية العادية ، يتم تثبيت المخزن على ارتفاع معين (من 30 إلى 60 سم) فوق أعلى جزء من المجمع لتجنب التدفق العكسي في الفترات التي لا تشرق فيها الشمس. في الصباح الباكر ، تقوم أشعة الشمس بتدفئة المجمع. يرتفع السائل الساخن الموجود فيه عن طريق الإزاحة الطبيعية ويصل إلى خزان التخزين ، حيث يتدفق الماء البارد إلى المجمع من قاعه. لذلك ، عندما يكون هناك ما يكفي من ضوء الشمس ، يحدث الدوران بشكل طبيعي وعندما يكون ضوء الشمس غير كافٍ ، لا يستطيع الدفع الصاعد التغلب على قطرات الاحتكاك للسائل داخل الأنبوب ويتوقف دوران السائل. تقع هذه الأنظمة في فئتي الحلقة المفتوحة والحلقة المغلقة. في طريقة الحلقة المفتوحة (الطريقة المباشرة) ، يتدفق الماء مباشرة عبر المجمع. على الرغم من أن هذا النظام بسيط للغاية وفعال وموثوق ، إلا أنه لا يعمل بشكل جيد في المناخات الباردة أو عندما تكون درجة الحرارة أقل من 0 درجة ويمكن أن ينفجر إذا تجمد الماء في خط الأنابيب.) عادةً ما تستخدم الأنظمة سوائل ذات نقاط تجمد منخفضة بخلاف الماء ، مثل مخاليط البروبيلين جلايكول والماء. تحتوي هذه الأنظمة على دورتين منفصلتين متصلتين ببعضهما البعض عبر مبادل حراري ينقل الحرارة من السائل الموجود في المجمع إلى المياه الصحية. 2-3 محطات استبدال قسري لسخان المياه يتمثل الاختلاف الرئيسي بين هذا النوع من النظام وسخان المياه بالحرارة في أن السائل الموجود في المجمع يتم تدويره بواسطة مضخة. الميزة الرئيسية لهذا النظام هي أنه يمكن وضع صهاريج التخزين في أي وضع مناسب مرغوب فيه ، مثل العلية أو الحمام أو حول السقف. تقع هذه الأنواع من الأنظمة أيضًا في فئتي الحلقة المفتوحة والحلقة المغلقة. يظهر مثال على سخان المياه هذا في الشكل التالي. قسري تداول سخان المياه بالطاقة الشمسية 3-3- أجزاء سخان المياه الشمسي يتكون سخان المياه الشمسي من المكونات التالية: 1-الفتحات 2- خزانات التخزين 3- المبادلات الحرارية 4- المنظمين الأوتوماتيكي 5- المضخات والأنابيب والصمامات والتجهيزات 1-3-3 مجمّع مسطح (ماص) يمكن تقسيم المجمعات عمومًا إلى ثلاث مجموعات رئيسية: المجمعات المسطحة والمكثفات ومجمعات الأنبوب. أهم جزء في سخان المياه هو المجمع. وتتمثل مهمتها الرئيسية في امتصاص الإشعاع الشمسي وتحويله إلى حرارة ونقله إلى سائل يتدفق في أنبوب أو قناة. يستخدم مجمّع اللوح المسطح عمومًا في أنظمة الطاقة الشمسية للحصول على الماء الساخن. هذا النوع من المجمعات هو أبسط الوسائل وأكثرها شيوعًا لتحويل الطاقة المشعة للشمس إلى حرارة مفيدة. يمكن اعتبار المجمع الشمسي حالة خاصة للمبادل الحراري. بالطبع ، تختلف مجمعات الطاقة الشمسية عن أنظمة التبادل الحراري. في المبادلات الحرارية ، يتم نقل الحرارة عادةً إلى سائل آخر عن طريق الإزاحة أو التوصيل ، مع القليل جدًا من نقل الحرارة عن طريق الإشعاع ، بينما في المجمعات الشمسية ، يلعب نقل الحرارة بالإشعاع دورًا مهمًا. يبلغ إشعاع الطاقة الشمسية غير المركزة حوالي 1100 واط / م 2 في معظم الظروف العملية ويختلف باختلاف الظروف الجوية. مع التصميم الصحيح لمجمعات الألواح المسطحة التقليدية ، يمكن أن تكون درجة حرارة السائل الذي يتركها حوالي 100 درجة مئوية فوق درجة الحرارة المحيطة. الاستخدامات الأكثر شيوعًا للمجمعات المسطحة هي تسخين المياه والأماكن المنزلية ، واستخدامها لتكييف الهواء ، وأخيراً توفير الماء الساخن أو الهواء الضروري للعمليات الصناعية. عادة ما يتم تثبيت المجمعات المسطحة بشكل دائم ، لذلك لا توجد مشاكل مرتبطة بنظام التتبع الشمسي المستخدم في المجمع المكثف. تعتبر لوحة الامتصاص هي المكون الرئيسي للمجمع ، حيث يتم تنفيذ عملية امتصاص الإشعاع الشمسي ونقل الحرارة إلى سائل العمل بواسطة هذا الجزء. يجب أن تتمتع اللوحة الماصة بخصائص نقل حرارة جيدة ، ومعامل توصيل حراري ، ومعامل امتصاص عالي ، ومعامل انبعاث منخفض ، وأن تكون مستقرة عند درجة حرارة عالية. كما يجب أن تكون مقاومة للتآكل الداخلي والخارجي. يحدث التآكل الخارجي بسبب الرطوبة داخل حجرة التجميع. يمكن أن يحدث هذا بسبب التسريبات حول الغرفة أو دخول مياه الأمطار أو قطرات التكثيف من الزجاج. (الصفائح الفولاذية معرضة للتآكل الخارجي حتى عند طلائها). يحدث التآكل الداخلي بسبب ملامسة سائل العمل للأنبوب أو بسبب وجود مواد غير متشابهة داخل الأنبوب. تحتوي سوائل العمل على كميات كبيرة من الأكسجين ، والتي يمكن أن تسبب أكسدة المواد مثل الفولاذ ، والتي لديها مقاومة قليلة للتآكل ، إذا لم يكن النظام مغلقًا تمامًا. يتم استخدام مواد مثل النحاس والألمنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ لإنتاج ألواح ماصة. هذه المواد وحدها ليست شديدة الامتصاص ، لذلك يمكن استخدام الطلاء لجعل الشاشة أكثر امتصاصًا. تسمى أيضًا الطلاءات الانتقائية ، وتستخدم هذه الطلاءات في المناطق منخفضة الإشعاع من خلال تحسين جودة امتصاص الإشعاع الشمسي وزيادة انتقال الإشعاع طويل الموجة. ثم يمتص الغطاء الطاقة الشمسية ويصدر الحقل كمية صغيرة من إشعاع الموجة الطويلة. 2-3-3 سائل نقل الحرارة يتلقى السائل الحرارة من المجمع الشمسي ويحولها بشكل مباشر أو غير مباشر (عبر مبادل حراري) إلى ماء ساخن. تزداد درجة حرارة مائع العمل تدريجيًا مع زيادة الحرارة. معدل التدفق المنخفض لسائل العمل في المجمع يمتص الحرارة الثابتة ويرفع درجة الحرارة. في مثل هذه الحالات ، حتى إذا تم نقل الحرارة بالكامل إلى مائع العمل ، فإن متوسط ​​درجة حرارة المجمع سيزداد ، مما يؤدي إلى تشتت أكبر للحرارة في البيئة وتقليل كفاءة المجمع. من ناحية أخرى ، فإن زيادة تدفق مائع العمل يزيد من كفاءة المجمع ، ولكنه قد لا يصل إلى زيادة درجة الحرارة المطلوبة. لذلك ، من الضروري تحديد النطاق الأمثل. السائل العامل الأكثر استخدامًا هو الماء. يتمتع الماء بخصائص ممتازة: فهو رخيص الثمن ومتوفر بسهولة وغير سام وله حرارة نوعية عالية نسبيًا ، ولكنه يمكن أن يتجمد في المناخات الباردة ويغلي عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا ويسبب التآكل ، ويستخدم خليط من الماء والجليكول. 3-3-3-الغلاف إن تقليل فقد الحرارة بسبب إزاحة المشعب هو مسؤولية لوحة الغطاء ، والتي تقوم بذلك عن طريق تقييد تدفق الهواء. بالإضافة إلى ذلك ، فإن انعكاس الحرارة المشعة من اللوح الماص يقلل من فقدان الحرارة المشعة من اللوح الماص. في الوقت نفسه ، تعمل أيضًا كحماية للوحة الامتصاص ، مما يمنع دخول مياه الأمطار والغبار وما إلى ذلك. في غرفة تجميع الغبار. 4-3-3 إطار جامع غالبًا ما تكون إطارات المجمعات مصنوعة من الألومنيوم أو الفولاذ أو الخشب ويستخدم بعض المجمعين أيضًا الألياف الزجاجية. في حالة استخدام حاوية معدنية ، يجب سد مسار نقل الحرارة من الجزء الساخن للمجمع إلى العلبة. بمعنى أنه يجب عزل الحجرة عن اللوح الماص والغطاء الزجاجي وطبقة الهواء بحيث لا تضيع الحرارة الناتجة من خلال النقل إلى الغرفة. 5-3-3- خزان التراكم يجب أن يحتفظ خزان تخزين سخان المياه بالطاقة الشمسية بالماء الساخن دون تآكل. يجب أن تتمتع أيضًا بمقاومة كافية للضغط المطبق. عادة ما تكون مواد الخزان المستخدمة في سخانات المياه بالطاقة الشمسية مصنوعة من الفولاذ والنحاس ، وأحيانًا باستخدام الألياف الزجاجية. هذه الخزانات معزولة بسمك 10-20 سم من الصوف الزجاجي أو البولي يوريثين. وتتراوح أحجام الخزانات من مئات اللترات إلى عدة أمتار مكعبة. 6-3-3- العزل يجب عزل المجمعات وأنابيب التوصيل وخزانات التخزين بمواد مناسبة لتقليل فقد الحرارة. أنواع العزل المستخدمة في مشعبات الإنتاج المحلي هي الصوف الصخري والصوف الزجاجي والبولي يوريثين. يستخدم خزان التخزين رغوة البولي يوريثان والبوليسترين كعزل. 7-3-3-مميزات سخانات المياه بالطاقة الشمسية اليوم ، الجودة والكفاءة الفائقة لسخان المياه بالطاقة الشمسية تقاس بكمية الطاقة المشعة الممتصة وكمية سطح التوصيل من الصفيحة الماصة والأنابيب المتصلة بها. يتم تصنيف المجمعات وأنظمة التدفئة الشمسية وفقًا للمزايا والفوائد التالية: 1.كفاءة عالية لمجمع الطاقة الشمسية 2.كفاءة عالية لنظام تسخين المياه بالطاقة الشمسية بالكامل 3.الحد الأدنى من فقدان الحرارة في جميع أنحاء النظام 4.استخدام عزل مناسب وعالي الجودة 5.استخدم نظامًا إضافيًا لتسخين الماء في الأيام الملبدة بالغيوم 6.الامتثال للمعايير الدولية ISO ، EN ، SRCC 7.القدرة على التصميم لأي نوع من المباني الهندسية 8.مقاومة كاملة للتآكل للحصول على أحدث قائمة الأسعار وشراء معدات تنقية المياه الصناعية المحلية والمستوردة ، اتصل بالزملاء في قسم المبيعات او تواصل معنا عبر صفحاتنا في الانترنت.

ما مدى فائدة هذه المقالة بالنسبة لك؟

متوسط ​​درجة: 5 / عدد الأصوات: 1

انشر تعليق(0 تعلیقات)

محمد رضوان