تركيب نظام تسخين شمسي لأغراض التدفئة وتسخين المياه

تركيب نظام تسخين شمسي لأغراض التدفئة وتسخين المياه

عند تركيب نظام طاقة شمسية لأغراض التدفئة يجب ان يكون أكبر من نظام طاقة شمسية خاص فقط لتسخين المياه ويجب أن يتوافق مساحة الالواح الشمسية المستخدمة مع حجم خزان الماء الساخن. 

قواعد هامة لتركيب هذا النظام.

يجب توافر نقطتين هامتين في تصميم نظام تدفئة شمسي، النقطة الأولى هي أن يتناسب حجم النظام مع المساحة المراد تدفئتها، والنقطة الثانية حجم خزان الماء الساخن ومساحة الألواح الشمسية المستخدمة لهذا الغرض. في حال تم اختيار نظام تدفئة شمسية أكبر من الحاجة ترتفع التكاليف بشكل غير مرغوب فيه، وقلة الاستفادة من المياه الساخنة في السخان الشمسي وارتفاع درجة حرارتها بشكل قد يؤثر على ضغط النظام وقد يوقف عمله بالكامل جراء استخدام مساحة الواح شمسية كبيرة وغير لازمة، وتزداد مشكلتنا لو كان السخان الشمسي صغير نسبيا. أما في حالة استخدمنا نظاما أقل من الحاجة فهنا يصبح الاستعانة بنظام تسخين الماء الذي يعمل على الديزل أو الغاز أمر ضروري لإحداث توازن بتسخين المياه، وهذا ينطبق على السخان الكبير نسبيا، حيث يحتاج لطاقة أعلى لتسخين المياه فيه. 

حجم السخان الشمسي

لأغراض تسخين المياه ومن خلال التجربة يتم اختيار السخان الشمسي بشكل يتناسب مع عدد الأشخاص المستخدمين له، في الأردن يتم استهلاك ما مقداره 10 إلى 15 لتر مياه ساخنة لدرجة تصل 60 درجة مئوية بشكل يومي للشخص الواحد كمعدل سنوي، فيتم احتساب ضعف هذه الكمية وهي 30 لتر ماء للشخص الواحد للسخان الشمسي، يعني لو كان لدينا عائلة مكونة من 5 أفراد فيتم اختيار سخان شمسي بحجم 150 لتر.

لأغراض التدفئة يتم احتساب كل متر مربع من الألواح الشمسية تحتاج 50 لتر سخان شمسي. في حال كانت هذه الألواح الشمسية من نوع الأنابيب المفرغة يتم احتساب 70 لتر ماء للمتر المكعب الواحد من هذه الانابيب. 

كم يجب أن يكون حجم تلك الألواح الشمسية؟

لأغراض تسخين المياه نحتاج لكل شخص ما مقداره 0,6 متر مربع من تلك الالواح الشمسية المسطحة او التقليدية ومن نوع الأنابيب المفرغة نحتاج 0,45 متر مربع. هناك قاعدة بسيطة يمكن الأخذ بها لتصميم نظام شمسي لأغراض التدفئة وتسخين المياه معا، لكل 10متر مربع للبيت (في حال كانت التدفئة لكل البيت) نأخذ متر مربع ألواح شمسية تقليدية و1متر مربع للبت مقابله متر مربع انابيب مفرغة. هذه القاعدة لا تأخذ بعين الاعتبار الأشخاص الساكنين في المنزل وعددهم. هي خاصة فقط بمساحة المكان المراد تدفئته. في حال عودتنا لقاعدة التسخين العامة للمنزل ولا نريد العودة لمساحة المنزل، يتم رفع مساحة الالواح الشمسية بنسبة 2متر مربع، يعني تصبح 2,6 متر مربع أو 2,45 متر مربع. لكن عدم الاخذ بمساحة المنزل المراد تدفئته هو شيء غير منطقي، لذلك ممكن أخذ نصف المساحة المضافة من الألواح الشمسية للشخص الواحد وهي 1متر مربع. إضافة إلى 0,5 متر مربع لكل 10 متر مربع سكن.

مثال توضيحي

لو كان لدينا بيت مكون من 5 أشخاص ومساحته 150 متر مربع لغايات تسخين المياه نحتاج 3 متر مربع ألواح مسطحة و2,25 متر مربع انابيب مفرغة. لأغراض التدفئة وحسب القاعدة السابقة نحتاج:

1*5 + 0,5 * 15 = 12,5 متر مربع.. مع إضافة 3 متر مربع من نوع الالواح المسطحة يعطينا المساحة الاجمالية من الالواح الشمسية التي نحتاجها لتدفئة المنزل وكذلك لاستخدام المياه الساخنة. يعني 15,5 متر مربع نحتاج للمنزل بمساحة 150 متر مربع وبه 5 اشخاص. وحجم السخان الشمسي لذلك هو 30 لتر *5 = 150 لتر مربع لغايات تسخين المياه ولغايات التدفئة نحتاج 775 لتر، الحجم الكلي للسخان الشمسي هو 925 لتر حسب القاعدة التي تقول 50 لتر لكل متر مربع الواح شمسية.. هذا ينطبق على الالواح الشمسية المسطحة ولو قللنا مساحة الألواح النهائية نسبة 30 بالمئة تكون مساحة الانابيب المفرغة. 

الاتجاه الأفضل للألواح الشمسية

هو اتجاه الجنوب بدرجة 30 إلى 70.. لكن التغير هناك لا يمثل مشكلة كبيرة كما هو الحال في أنظمة الألواح الكهروضوئية.

أنظمة التدفئة أو التسخين الشمسي لا تتأثر بالظل بشكل كبير كما هو الحال في الأنظمة الكهروضوئية وكذلك الاتجاه وزاوية الميلان. ممكن أن تحصل على طاقتها من الأبنية المحيطة عن طريق الاشعاع أو من خلال الضوء المنعكس عن الأسطح. ولا تحتاج لأطوال موجية معينة لاستغلالها وتحويل ها لطاقة، حيث أن الأنابيب المفرغة تعمل على امتصاص الأشعة تحت الحمراء، وهي ذات طاقة ضعيفة مقارنة بالطاقة التي تحتاجها الألواح الكهروضوئية. 

تسخين مياه الغسالة

الغسالات الاوتوماتيك تحتاج دائما لرفع درجة حرارتها إلى الدرجة المطلوبة، وهذا يتم عن طريق نظام تسخين كهربائي مكلف، حيث وحسب مركز Warentest الألماني فإن رفع حرارة المياه في الغسالة من 10 إلى 30 درجة مئوية يستهلك 50 % من قيمة الطاقة الاجمالية المستهلكة في كل غسلة، ولو رفعنا هذه الدرجة إلى 60 مئوية لارتفعت النسبة إلى 75 % من اجمالي هذه الطاقة. هذا رقم كبير.. لكن لو قمنا بتوصيل المياه الساخنة بشكل مباشر في الغسالة لقمنا بتوفير مبلغ لا يستهان فيه. طبعا هذه العملية تكون فعالة في حال استخدمنا الطاقات المتجددة في تسخين المياه. ممكن استخدام جزء كبير من المياه الساخنة في الصيف حيث لا حاجة للتدفئة. فحاجتنا للاستحمام، للطبخ، أو للغسيل هي حاجة دائمة لا تنتهي.