أخضر

جمع الحرارية الشمسية والتسليم


على عكس النظم الكهروضوئية ، التي تحول طاقة الشمس إلى كهرباء ، تعمل الأنظمة الحرارية الشمسية النشطة على تحويل السائل الذي يتم تسخينه بالشمس إلى حرارة في الفضاء وماء ساخن. تتكون الأنظمة من مضخات كهربائية ومراوح وعناصر تحكم معقدة وصهاريج تخزين وجامعات.

يقوم نوعان من المجمعات بتجميع الأشعة الشمسية: لوحة مسطحة وأنبوب مفرغ. إن الألواح المسطحة هي النوع الأكثر شيوعًا وكانت موجودة لفترة أطول. أنبوب الإخلاء هو تصميم أكثر حداثة.

جامع الألواح المسطحة يتكون من صندوق معدني معزول ومقاوم للماء. يواجه الجانب العلوي الشمس وله غطاء زجاجي أو بلاستيكي يعمل كدفيئة ، ويسبب الأشعة ويتشبث بالحرارة. يوجد داخل العلبة لوحة ممتصة بلون داكن مغلفة خاصة وأنابيب تحتوي على سائل دائري. تشتمل أدوات تجميع الأنابيب المفرغة على لوحة امتصاص داكنة اللون وصفوف متوازية من أنابيب التفريغ ، وكلها متصلة بأنبوب رأس واحد. تشمل تصميمات الأنبوب الزجاج ، والزجاج المعدني ، والزجاج مع مسارات تدفق السوائل.

تشتمل لوحات الامتصاص عادة على شرائح طويلة من المعدن مغطاة بطبقة خاصة. تنتج التقنيات الحديثة الآن طلاءات تتميز بالكفاءة العالية. الإشعاع الممتص يسخن السائل المتداول.

مخاوف النظام الشمسي
جامعي الألواح المسطحة لديهم تصميم بسيط قوي. ومع ذلك ، فإن هذا التصميم يسمح لهم بفقدان الحرارة من خلال الحمل الحراري والإشعاع. يجب حساب أحمال الرياح ، التي يمكن أن تحمل الحرارة.

يمكن أن تعمل الأنابيب المفرغة حتى في الأيام الأكثر غيومًا. يستخدمون زجاجًا هشًا إلى حد ما - فكر في زجاجة معزولة ذات فراغ مختوم. ومع ذلك ، قد يواجهون بعض المشكلات التي قد تتراكم فيها الثلوج أو الجليد وتحتاج إلى إزالتها. يمكن أن تكون هناك مشاكل أيضًا إذا كان الكسر أو التلف يدمر الفراغ ذي الأهمية القصوى أو من تراكم الحرارة إذا لم يكن هناك قرعة كافية على النظام.

يمكن أن تكون أدوات التجميع مفتوحة أو مغلقة الحلقة. في أنظمة الحلقة المفتوحة ، يتم ضخ مياه الشرب المنزلية من خلال المجمع. يجب تجفيف المجمع خلال فترات طويلة من الطقس المتجمد أو استخدام نظام الصرف الخلفي. بينما تتسم الأنظمة المفتوحة بالكفاءة ، فإنها قد تواجه مشكلات في التآكل إذا تسبب الماء العسر في تلف المكونات.

في أنظمة الحلقة المغلقة ، يمر محلول مشابه للتجمد من خلال مبادل حراري مثبت بالقرب من سخان المياه بالطاقة الشمسية في المنزل. يمكن أن تفقد الحلقة المغلقة قليلاً من الكفاءة أثناء عملية التبادل الحراري وهناك بعض الصيانة المطلوبة مع السائل.

متطلبات النظام الشمسي
عند اختيار النظام الشمسي ، يحتاج ملاك المنازل إلى معرفة مقدار الطاقة الشمسية المتاحة لمنزلهم ، وهو مصطلح يُعرف باسم "الثابت الشمسي". وهناك اعتبارات أخرى هي خط العرض الخاص بالمنزل ؛ السطح المتاح لهواة الجمع أو الأشجار أو المباني التي من شأنها أن تحجب هواة الجمع ؛ موقع الجامع ومدى انحرافه عن الجنوب المغناطيسي ؛ والمسافة من المجمع إلى خزان تخزين الطاقة الشمسية.

في خطوط عرض معينة ، تختلف الإشعاعات في فصل الشتاء والصيف تمامًا بسبب زاوية الشمس بالنسبة للأرض. حتى درجة سطوح الأسطح التي ستوضع فيها الألواح الشمسية يجب أن يتم فحصها بزاوية إمالة واتجاهات تختلف اختلافًا كبيرًا بين المواقع. يتم تثبيت معظم الألواح الشمسية على الأسطح والزاوية محددة مسبقًا بزاوية السقف. زوايا أكبر من الأمثل سوف يقلل من الكفاءة.

قد لا تواجه مساحة سطح المنزل جنوبًا أو قد لا تكون قوية بدرجة كافية لدعم النظام. إذا لم تنجح مساحات السطح ، فيمكن لمالكي المنازل أيضًا التفكير في الجدران الخارجية أو الأنظمة المستقلة أو الأرضية.

عامل آخر هو نظام التدفئة المنزلية. تعتبر الأنظمة الحرارية الشمسية مناسبة تمامًا لأنظمة التدفئة الأرضية المشعّة والمراجل التي تحتوي على مشعات ماء ساخن. تعمل أنظمة الهواء القسري التي تستخدم المبادل الحراري ولكنها تفقد بعض الكفاءة. جامعي الطاقة الشمسية ، مع ذلك ، توفر أو تساعد في احتياجات الماء الساخن للأسرة.

في المناخات الشمالية مع درجات حرارة شديدة البرودة أو فترات طويلة من السماء الملبدة بالغيوم ، ستكون هناك حاجة لنظام نسخ احتياطي. سيحتاج المنزل الذي يفتقر إلى الطاقة ويفتقر إلى الكفاءة في استخدام الطاقة إلى نسخة احتياطية. حتى مستويات الراحة لأفراد الأسرة - خاصةً كبار السن الذين يفضلون وضع ترموستات أعلى - يجب وضعها في الاعتبار. قد تتطلب المقرضين ورموز البناء أيضا نظام النسخ الاحتياطي.

القيود المحتملة
تحقق من الرموز المحلية أو العهود التي قد تقيد الخيارات. اعترضت بعض البلديات على أنظمة تعرقل الساحات الجانبية ، والإضافات غير القانونية للارتفاع على الأسطح ، وانتهاك لوائح المناطق التاريخية ، والأحمال المفرطة للسقف.

قد تكون التكلفة عاملا. لجعل النظام الشمسي فعال من حيث التكلفة ، يجب استخدامه في معظم أوقات السنة وعدم الجلوس في الخمول في الصيف. تعمل عملية تشغيل الماء الساخن على مدار السنة على تحسين فعالية النظام.

يعمل النظام بشكل أفضل على الميزانية إذا كان يمكنه توفير ما بين 40 إلى 80 بالمائة من احتياجات التدفئة في المنزل. إن وجود نظام نشط يوفر أقل من 40 في المائة من احتياجات التدفئة المنزلية أمر منطقي اقتصاديًا.

عند التسوق للحصول على نظام ، قارن بين معدات تجميع الطاقة الشمسية المعتمدة من خلال التحقق من ملصقات التصنيفات من شركة تصنيف وتصنيف الطاقة الشمسية.

تختلف تكاليف نظام التدفئة الشمسية النشط اختلافًا كبيرًا ، جزئيًا ، مع المنافسة في السوق. في ولاية ويسكونسن ، على سبيل المثال ، حيث توجد منافسة قليلة ، يكلف نظام الأنابيب المفرغة لتوصيل الماء الساخن فقط في سكن عائلة واحدة ما بين 9000 دولار و 12000 دولار.


شاهد الفيديو: إنتاج الكهرباء من الرمال (شهر اكتوبر 2021).