نتحدث في هذا التقرير عن عمل السخان الشمسي بالتفصيل ، حيث أنه يعد من أبرز الأجهزة التي يخلوا أي بيت منها؛ بسبب ما توفره من سهولة لكي تحصل على الماء الساخن، وهناك الكثير من أنواع السخانات فمنها، السخانات التي تعمل على الغاز والكهرباء والطاقة الشمسية، ومن أهم الطرق وأوسعها انتشارًا لتسخين الماء هي السخان الشمسي حيث تتسم تلك الطريقة بالسهولة وعدم التكلفة المادية إذ تستمد الحرارة من الطاقة الشمسية، وفي ذلك المقال سنتعرف طريقة عمل سخان شمسي بسيط.
عمل السخان الشمسي
يعتبر مركز السخان الشمسي، مجمع للطاقة الشمسية ووعاء ضخم للتخزين، حيث أنه عبارة عن صندوق معزول ومصقول مع بطانة داخلية داكنة اللون، وفي العادة ما يكون مجموعة من الأنابيب أو الممرات لتدفق المياه، ويكون الجزء المصقول هو عبارة عن طبقة من المواد، وفي العادة ما تكون من الزجاج، والذي يساعد على الاحتفاظ بالحرارة، يحول المجمع الشمسي إشعة الشمس إلى الحرارة، كما أن الصهريج يخزن المياه فيه.
وذلك هو الإعداد الرئيسي، وفي الكثير من النظم لا تعتبر أكثر معقدة بشكل أكبر من ذلك، إذ أن هناك فرق بين سخانات المياه التي تستخدم الشمس، وهما فعال أو غير فعال، ويستعمل السخان الفعال مضخات كهربائية، وضوابط لنقل المياه حول النظام، أما السخان غير الفعال، فهو يستعمل القوة الطبيعية فقط، لذلك يعد السخان غير فعال هو الأبسط.
اختيار حجم نظام التدفئة الشمسية
اختيار نظام الخاص بالتدفئة الشمسية الملائم يعتمد على عوامل كثيرة مثل، التصميم والموقع والحاجة إلى استعمالها، وقد تعمل المعوقات على الحد من مسألة الموافقة على السخان الشمسي، إذ يحدد المناخ المحلي، وكفاءة ونوع المجمع ومنطقة المجمع مقدار الحرارة التي يمكن توفيرها، وفي العادة يكون تصميم نظام نشط لتوفير الحرارة بنسبة تتراوح ما بين 40-80 % من احتياجات المنزل، أما التدفئة الشمسية التي لا تنشط فتتطلب نظام تدفئة أقل وأصغر تكلفة من أي نوعمع حقيقة أن تصميم نظام نشط لتوفير حرارة كافية بنسبة 100%، ليست فعالة وفق التكلفة، كما توفر الأنظمة الاحتياطية الحرارة عندما لا يمكن للنظام الشمسي أن يلبي متطلبات التدفئة، ويمكن أن تتراوح من موقد الخشب إلى نظام التدفئة المركزية التقليدية
أنظمة الدوران
توزع أنظمة الدوران التلقائية المياه عن طريق الأدوات التي تجمع الطاقة الشمسية، حيث يجرى تسخينها عن طريق الشمس، ثم تُخزن الماء الساخن في خزان، كما تعمل على أن ترسلها إلى سخان المياه دون حوض، أو استعمالها بشكل مباشر، وتعد تلك النظم هي الأفضل في المناخات عندما يندر وجود تجمد، لأن الحماية من التجمد تعد ضرورية في المناخات الباردة، إذ تستعمل الأنظمة مغلقة، سوائل غير متجمدة من أجل نقل الحرارة من الشمس إلى الماء في خزان التخزين، كما أن الطاقة الحرارية للشمس تسخن السائل في مجمعات الطاقة الشمسية.
بعدها يمر ذلك السائل عن طريق مبادل حراري في الخزان، ما يؤدي إلى نقل الحرارة إلى الماء، ويرجع السائل غير المجمد بعد هذا إلى المجمع مرة ثانية، تبدو تلك النظم منطقية في المناخات المتجمدة، وتستعمل الأنظمة المضغوطة والمضخات الكهربائية والصمامات وأجهزة التحكم من أجل نقل المياه من المجمع إلى الخزان، أما في النظم غير النشطة فلا تتطلب أي مضخات، حيث ينقل الحمل الحراري الطبيعي المياه من المجمع إلى الخزان التخزين، مع زيادة درجة الحرارة تلقائيًا.
