تسخين الماء بالطاقة الشمسية

تسخين الماء بالطاقة الشمسية هي عملية شائعة في المنازل وتوفر من 10-90% من احتياجاتها من الماء الساخن، بحيث تعتمد بشكل تام على امتصاص الحرارة من ضوء الشمس ونقلها إلى المياه الموجودة في النظام، إذ تقوم أشعة الشمس بتسخين المياه المتدفقة في جامع الحرارة، ثم يتم نقل تلك الحرارة إلى المياه الموجودة داخل الخزان بطريقتين، أحدهما يتم فيها تسخين المياه داخل جامع الأشّعة ثم نلقها إلى مبادل حراري مثبت داخل الخزان بحيث تُمرر المياه الساخنه بداخله ليقوم بنقل الحرارة إلى المياه الباردة الموجودة داخل الخزان، أما عن الطريقة الأخرى فيتم فيها تسخين المياه داخل جامع الأشّعة ثم نقلها إلى الخزان مباشرة، واعتماداً على القوانين الفيزيائية يقوم الماء الساخن بالصعود إلى الأعلى والبارد إلى الأسفل حتى يتم تسخين المياه داخل الخزان بشكل كامل.^[١]^[٢]

سخانات الماء بالطاقة الشمسية

تصنف سخانات المياه بالطاقة الشمسية حسب جامع الأشّعة الشمسية ونوع نظام تدوير المياه، بحيث من الممكن أن تختلف طريقة امتصاص الحرارة ونقلها إلى مياه الموجودة في الخزان، لكن تعمل جميعها بنفس المبدأ، وفيما يلي تلك التصانيف وما تحتويها من أنواع للسخانات الشمسية:

حسب جامع الأشّعة

يقوم جامع الأشعّه بإمتصاص الحرارة من أشعة الشمس ونقلها إلى المياه في النظام ويضم لاثة أنواع كما يلي:^[٣]

نظام التخزين المتكامل، ويتكون من انابين ذات لون قاتم مثبتة داخل صندوق معزول وتقوم بتسخين المياه وإبقائها في الجامع حتى استخدامها.
الألواح المسطحة، يتكون هذا النظام من أنابيب نحاسية مثبتة داخل صندوق يحتوي على ألواح قاتمة تقوم على إمتصاص الحرارة ونقلها إلى الأنابيب وبالتالي نقلها إلى المياه داخل الجامع.
الأنابيب المفرغة، وهي أكثر أنظمة تسخين المياه باستعمال الطاقة الشمسية كفائة، وتتكون من انابيب معدنية تتوي سائل المياه أو سائل نقل الحرارة بغلفها أنبوب زجاجي أخر تفصل ما بينهم مسافة صغيرة لتحول ما بينها وبين فقد الحرارة من الأنابيب المعدنية، ثم تُنقل تلك الحرارة إلمياه لتسخينها.

حسب نظام تدوير المياه

فيما يلي أنواع السسخانات الشمسية تبعاً لنظامها في تدوير المياه:^[٣]

النظام المباشر، يتم فيه تسخين المياه وإستعمالها من الجامع مباشرة بدون تخزينها في خزان خارجي.
النظام المغلق أو الغير مباشر، بحتوي هذا النظام على سائل نقل حرارة غير متجمد، إذ يقوم النظام بتسخين ذلك السائل ثم نقله إلى مبادل حراري مثبت في خزان خارجي، ليتم هناك نقل الحرارة من المبادل الحراري إى المياه داخل الخزان.
الأنظمة النشطة وغير النشطة، تقوم الأنظمة النشطة باستعمال مضخات مياه لنقل المياه من وإلى الجامع بينما تعتمد الأنظمة غير النشطة على الحمل الحراري بانتقال المياه الساخنه من وإلى الجامع.

المراجع

↑ “How Solar Water Heaters Work”, www.explainthatstuff.com, Retrieved 15-12-2018. Edited.
↑ “Solar Water Heaters”, www.energy.gov, Retrieved 15-12-2018. Edited.
^ ^أ ^ب “How It Works — Solar Water Heaters”, www.energystar.gov, Retrieved 15-12-2018. Edited.