ما هو مبدأ عمل السخان الشمسي

مبدأ عمل السخان الشمسي

يعمل السخان الشمسي من خلال ألواح خاصة بتجميع الطاقة الشمسية، والتي تصنع خصيصاً لذلك، وتوضع على مساحة كافية من سطح المنزل، ويتمّ استخدام هذه الطاقة لتسخين المياه فيه، إذ يُمكن لتسخين المياه بالطاقة الشمسية توفير 50-80% من احتياجات المنزل من المياه الساخنة، وتبدأ عملية التسخين عندما تضرب أشعة الشمس المجمع ليسخُن الماء الموجود بداخله، وتبدأ المضخة الدورية التي يتمّ تنظيمها بواسطة لوحة PV بالالتفاف خلال نشاط اللوحة الكهروضوئية بمقدار الطاقة الشمسية الممتصة، ثم تقوم مضخة الدفع DC بتحريك المياه من الخزان مروراً بالمجمع ثم العودة إلى الخزان مرةً أخرى.

تتغير الشمس خلال اليوم لتتغير سرعة المضخة وفقاً لذلك، وفي نهاية اليوم تكون عملية مرور المياه من المجمع إلى الخزان وبالعكس قد تكررت كثيراً، بحيث تصبح كل كميات المياه في الخزان ساخنةً وقابلةً للاستخدام بشكل فوري، أما في حال تنظيم المضخة الدورية عن طريق وحدة تحكم إلكترونية، عندها يقوم المستشعر الموجود عند مخرج الجامع بتنشيط المضخة عندما تكون درجة حرارة الماء تتراوح بين 15-20 درجة فهرنهايت، والتي تكون أكثر دفئاً من المياه الموجودة في قاع الخزان، وبالتالي تقوم المضخة بتوزيع المياه على المجمع، كما تستمر العملية عندما تكون درجة حرارة المياه في منفذ التجميع أعلى بمقدار 5 درجات فهرنهايت عن المياه الموجودة في قاع الخزان، وإذا انخفضت الحرارة بشكل أكبر فإنّ وحدة التحكم تغلق المضخة بشكل تلقائي.

أنظمة السخان الشمسي النشطة

تعدّ الأنظمة النشطة واحدةً من أنظمة السخان الشمسيّ، والتي يتمّ فيها استخدام مضخات ميكانيكية، ووحدات تحكم لتنظيم تدفق الماء الحامل للحرارة من المجمع الشمسي إلى الخزان، حيث تتحكم أجهزة التحكم هذه في فرق الحرارة بين الخزان والمجمع الشمسي، ويتم تبديل المضخة عندما تبرد المياه في الخزان وتصل إلى درجة أقل من حرارة المجمع، كما تعمل بعض المضخات اعتماداً على الكهرباء بشكل مباشر، بينما يعمل بعضها الآخر على الكهرباء التي تتولد من لوحة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، وهناك بعض الأنظمة التي تعمل بالطاقة الشمسية، حيث تتحرك السوائل فيها عندما تسقط أشعة الشمس عليها، ليتم تخزين المياه في خزانات معزولة للحفاظ على حراراتها خلال فترات الليل، وقد تستخدم الكهرباء أحياناً في الأيام الغائمة، والتي تكون فيها أشعة الشمس محجوبة.

الأنظمة السلبية للسخان الشمسي

تعتمد الأنظمة السلبية على الجاذبية بدلاً من استخدام الكهرباء، والتي تكون أكثر كفاءة في المناطق ذات المناخ الحار، بسبب غياب ظاهرة التجمد في الليل أو في فصل الشتاء، حيث يعتمد النظام السلبي على التدفق الحراري، فعندما يتدفق الماء البارد بفعل الجاذبية إلى المجمع الشمسي، يمرّ هذا الماء خلال المجمع لترتفع حرارته من خلال ظاهرة الحمل الحراري، ومن ثم يصل إلى خزان المياه.