جهاز تدفئة الهواء بالطاقة الشمسية هو جهاز حراري يستخدم أشعة الشمس لتسخين الهواء مباشرة. بدلاً من تسخين الماء أو مادة الجليكول، فإنه يسخن الهواء الذي يمر عبره.جامع الهواء الشمسيويقوم بتوصيل هذا الهواء الدافئ إلى غرفة ما، أو أنبوب تهوية، أو دفيئة، أو ورشة عمل، أو غرفة تجفيف.

بالنسبة للمشترين والمثبتين ومقاولي المشاريع، فإن السؤال الرئيسي ليس فقط "هل يولد هذا الجهاز حرارة؟"، بل أيضًا "هل يمكن توصيل الهواء الساخن إلى المكان الذي يحتاجه؟" فتدفق الهواء والضغط الساكن وطريقة توصيل الأنابيب ومساحة جامع الحرارة واتجاه التركيب ووجود نظام تدفئة احتياطي كلها عوامل تؤثر على النتيجة النهائية.

أجهزة تدفئة الهواء الشمسية مناسبة بشكل أفضل لدعم عمليات التدفئة في المساحات المختلفة، وتسخين الهواء قبل عمليات التهوية، وتدفئة البيوت الزجاجية، بالإضافة إلى المساعدة في عمليات التجفيف. عادةً ما لا تُصمم هذه الأجهزة لتحل محل أنظمة التدفئة الكاملة، كما أنها ليست حلاً مناسباً لتوفير المياه الساخنة للاستخدام المنزلي.

ما هو سخان الهواء الشمسي؟

سخان الهواء الشمسي، والمعروف أيضًا باسم جامع الهواء الشمسي، هو نوع من أجهزة جمع الطاقة الحرارية الشمسية التي تحول الإشعاع الشمسي إلى حرارة مفيدة وتنقل هذه الحرارة إلى الهواء.

إنه مختلف عن ثلاثة أنظمة شائعة.

مدفأة الهواء الشمسية مفيدة عندما يكون هناك حاجة مباشرة إلى هواء دافئ، مثل المباني التي تحتاج إلى تدفئة الهواء النقي مسبقًا، أو الدفيئات الزجاجية التي تحتاج إلى دعم في درجة الحرارة أثناء النهار، أو غرف التجفيف التي تحتاج إلى تدفق هواء دافئ.

إنه أقل ملاءمة عندما يكون المطلب الرئيسي هو تخزين الماء الساخن، أو التدفئة ليلاً دون وجود نظام احتياطي، أو عند الحاجة إلى التحكم الدقيق في درجة الحرارة والرطوبة.

كيف يعمل سخان الهواء الشمسي؟

يعمل سخان الهواء الشمسي من خلال عملية نقل حراري بسيطة للغاية.

تمر أشعة الشمس عبر الغطاء الشفاف أو تصل إلى سطح الماص للأشعة. يقوم الماص بالاحتفاظ بالإشعاع الشمسي وتحويله إلى حرارة. يتدفق الهواء عبر القنوات الهوائية الداخلية أو على سطح الماص للأشعة. عندما يلامس الهواء السطح المسخن، يمتص الحرارة عن طريق عملية التبادل الحراري.

يقوم مروحة، أو نظام تدفق الهواء المدعوم بالطاقة الشمسية الكهروضوئية، أو التهوية الطبيعية بنقل الهواء الدافئ إلى المكان المطلوب. واعتمادًا على تصميم النظام، يمكن توجيه الهواء الدافئ مباشرة إلى الغرفة، أو ربطه بأنظمة التهوية، أو أنظمة التهوية الطبيعية، أو الدفيئات الزراعية، أو غرف التجفيف.

الأنواع الرئيسية لسخانات الهواء الشمسية

تم تصميم أنواع مختلفة من سخانات الهواء الشمسية لاستخدامات متنوعة. يعتمد الاختيار الصحيح على ما إذا كان المشروع يحتاج إلى درجة حرارة خرج أعلى، أو تدفق هواء أكبر، أو سهولة في التركيب، أو القدرة على الاندماج مع أنظمة التهوية.

أين يتم استخدام سخانات الهواء الشمسية؟

تعد سخانات الهواء الشمسية أكثر فائدة في التطبيقات التي يمكن فيها استخدام الهواء الدافئ مباشرة. وهي عملية بشكل خاص عندما يتطابق الطلب على التدفئة خلال النهار مع توافر أشعة الشمس.

تدفئة المساكن والمباني التجارية الصغيرة باستخدام التقنيات الفضائية

يمكن لجهاز تدفئة الهواء بالطاقة الشمسية أن يوفر هواءً دافئًا إضافيًا للمنازل والمكاتب والمحلات التجارية والكابينات والجراجات أو المباني التجارية الصغيرة. عادةً ما يتم استخدامه أثناء ساعات النهار المشمسة. وفي معظم المناخات، يجب أن يتم استخدامه بالتزامن مع نظام تدفئة رئيسي أو مصدر حرارة احتياطي.

تسخين التهوية المسبق

الهواء النقي ضروري في العديد من المباني، لكن الهواء الخارجي قد يتسبب في زيادة كبيرة في استهلاك الطاقة لأغراض التدفئة في الشتاء. يمكن لجهاز تدفئة الهواء الشمسي أن يسخن الهواء القادم قبل أن يدخل إلى المساحات الداخلية أو إلى نظام التدفئة وتكييف الهواء.

هذا الأمر مفيد بشكل خاص للمصانع والمدارس والمستودعات والورش والمكاتب والمباني الزراعية، بالإضافة إلى المباني التي تتميز بمعدلات تهوية عالية. في مشاريع التهوية، فإن تدفق الهواء والضغط الساكن أكثر أهمية من مظهر الألواح المستخدمة في التهوية نفسها.

تدفئة الدفيئة الزراعية

غالبًا ما تحتاج الدفيئات إلى دعم حراري خلال النهار، خاصة في الصباحات الباردة أو خلال فصل الشتاء أو في المناطق ذات الارتفاعات العالية. يمكن لسخان الهواء الشمسي أن يساعد في رفع درجة حرارة الهواء الداخل إلى الدفيئة وتقليل العبء على أنظمة التدفئة التقليدية. يجب اعتباره مصدر تدفئة إضافيًا، وليس المصدر الوحيد للحرارة بالنسبة للمحاصيل التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في درجة الحرارة.

مساعدة في التجفيف

يمكن لأجهزة تدفئة الهواء الشمسية أن تساعد في عمليات التجفيف عن طريق توفير تيار هوائي دافئ. تشمل التطبيقات الشائعة لهذه الأجهزة تجفيف المحاصيل الزراعية، والأعشاب، والفواكه، والتوابل، والأخشاب، بالإضافة إلى تجفيف المواد التي تتطلب درجات حرارة منخفضة. أما بالنسبة لمشاريع التجفيف الصناعي، فيجب اختيار أجهزة تدفئة الهواء الشمسية كجزء من عملية معالجة الهواء بشكل كامل، وليس كأجهزة منفصلة.

ورش العمل، المستودعات، والمباني الموسمية

قد لا تحتاج المساحات الكبيرة مثل الورش والمستودعات والجراجات والمباني المستخدمة في فترات موسمية معينة إلى تحكم دقيق في درجة الحرارة. يمكن لنظام التدفئة الهوائية بالطاقة الشمسية أن يحسّن من راحة الأشخاص أثناء النهار، أو أن يساعد في الحفاظ على مستوى أساسي من درجة الحرارة عندما تتوفر في المبنى مساحات كافية على الجدران أو السقف، بالإضافة إلى مسارات هوائية بسيطة واحتياجات كبيرة للتدفئة خلال ساعات النهار.

متى يكون استخدام سخان الهواء الشمسي خيارًا مناسبًا؟

بالنسبة لمشاريع البيع بين الشركات، فإن أفضل نهج هو تقييم نوع المبنى، والمناخ المحلي، وحالة الأنابيب، وكمية التدفق الهوائي المطلوبة، والهدف المتوقع من نظام التدفئة، قبل اختيار عدد أجهزة جمع الحرارة المناسبة.

المواصفات الرئيسية التي يجب مراجعتها قبل الشراء

جهاز تدفئة الهواء بالطاقة الشمسية ليس مجرد لوحة شمسية؛ بل هو جزء من نظام توزيع الهواء. قبل اختيار نموذج معين، يجب على المشترين التحقق من المواصفات التالية.

مساحة التجميع ومساحة الفتحة

تؤثر مساحة المجمع على كمية الطاقة الشمسية التي يمكن للوحدة أن تستقبلها. أما مساحة الفتحة فهي تمثل السطح الفعال لاستقبال الطاقة الشمسية. عند مقارنة المنتجات، اسأل إذا كان المورد يقدم كل من المساحة الإجمالية ومساحة الفتحة.

حجم الهواء

يحدد حجم التدفق الهوائي مقدار الهواء الذي يمكن أن يمر عبر جهاز جمع الحرارة الشمسية. إذا كان تدفق الهواء منخفضًا جدًا، فقد يكون توصيل الحرارة محدودًا. أما إذا كان تدفق الهواء مرتفعًا جدًا، فقد يقل ارتفاع درجة حرارة الهواء الخارج من الجهاز. للإشارة، فإن جهاز جمع الحرارة الشمسية Soletks AFPC يوصى باستخدام حجم تدفق هوائي قدره 150 مترًا مكعبًا في الساعة لكل وحدة من وحدات الجهاز.

الضغط الساكن

يكون الضغط الساكن مهمًا عندما يتم توصيل جهاز التجميع بالأنابيب. إذا لم يتمكن النظام من التغلب على مقاومة الأنابيب، فقد لا يصل الهواء الدافئ إلى المكان المستهدف بشكل فعال. تشير بيانات منتج Soletks AFPC إلى أن الضغط الساكن يبلغ 100 باسكال عند التشغيل باستخدام وحدة واحدة فقط. أما في حالة التوصيل المتسلسل لعدة وحدات أو في الأنظمة التي تحتوي على أنابيب طويلة، فيجب تحديد نوع المروحة بناءً على إجمالي فقدان الضغط.

حجم الاتصال

حجم موصلات الأنابيب يؤثر على قابلية التوافق أثناء عملية التركيب. قبل الطلب، يجب على المثبتين التأكد مما إذا كان مخرج جامع الهواء يتوافق مع أحجام الأنابيب المحلية، أو ما إذا كانت هناك حاجة إلى استخدام محولات. تستخدم أنظمة AFPC أحجام موصلات قدرها Φ115 أو Φ125.

التوصيل المتسلسل

بالنسبة للمساحات الكبيرة التي تحتاج إلى التدفئة، قد يكون من الضروري استخدام عدة أجهزة لجمع الحرارة. يؤدي توصيل هذه الأجهزة بشكل متسلسل أو متوازي إلى تغيير مقاومة تدفق الهواء. يدعم نظام AFPC استخدام ما بين 2 إلى 6 أجهزة متصلة بشكل متسلسل، ولكن يجب التحقق من إجمالي مقاومة تدفق الهواء ومطابقتها أثناء تصميم النظام. عند توصيل أكثر من جهازين بشكل متسلسل، يجب أن تتجاوز الضغط الساكن الناتج عن المراوح 300 باسكال.

اتجاه التركيب وزاوية الميل

يجب تركيب أجهزة تدفئة الهواء الشمسية في الأماكن التي تتلقى فيها أشعة شمس قوية. تؤثر اتجاه تركيب الجهاز، وزاوية الميل، ووجود الظلال، وبنية الجدران، وحالة السقف، بالإضافة إلى سهولة الصيانة، بشكل كبير على أداء هذه الأجهزة. في أوروبا، غالبًا ما تركز مشاريع تدفئة المساحات في فصل الشتاء على زوايا الشمس المنخفضة وأنماط الطلب الموسمية. أما في الشرق الأوسط، فقد تشمل التطبيقات المناسبة المناطق ذات الارتفاعات العالية، أو أنظمة التدفئة في فصل الشتاء، أو أنظمة التدفئة داخل الدفيئات الزجاجية، أو أنظمة المساعدة في عملية التجفيف.

سخان الهواء الشمسي مقابل سخان المياه الشمسي

كل من سخان الهواء الشمسي وسخان المياه الشمسي يستخدمان الطاقة الحرارية الشمسية، لكنهما يحلان مشاكل مختلفة.

اختر سخان هواء شمسي عندما يكون المشروع بحاجة إلى توفير هواء دافئ بشكل مباشر. واختر سخان مياه شمسي عندما يكون المشروع بحاجة إلى مياه ساخنة للاستخدام المنزلي أو تخزين الطاقة الحرارية في خزان المياه.

مزايا وعيوب سخانات الهواء الشمسية

المزايا

توفر سخانات الهواء الشمسية مزايا عملية: عدم الحاجة إلى دورة مياه، وعدم الحاجة إلى صيانة مادة الجليكول، وعدم وجود خطر تسرب السوائل، وعدم وجود خطر تشقق الأجزاء بسبب التجمد، بالإضافة إلى إنتاج هواء دافئ مباشرة، وهيكلها البسيط نسبيًا، مما يجعلها مناسبة للتركيب الجماعي، ومفيدة أيضًا لتدفئة الأماكن، وتهويتها، واستخدامها في الدفيئات الزجاجية وعمليات التجفيف. تكون هذه المزايا ذات أهمية خاصة في المناخات الباردة أو في المشاريع التي تتطلب سهولة في الصيانة.

القيود

توجد أيضًا حدود واضحة لسخانات الهواء الشمسية: فإن القدرة الإنتاجية تعتمد على أشعة الشمس، ويكون التدفئة أقوى أثناء ساعات النهار المشمسة، كما أن تخزين الحرارة في هذه الأنظمة أصعب مقارنة بالأنظمة التي تعتمد على الماء، ويحمل الهواء كمية أقل من الحرارة مقارنة بالماء لكل وحدة حجم، وتؤثر تصميم المجاري الهوائية على الأداء الفعلي للنظام، وغالبًا ما يكون هناك حاجة إلى نظام تدفئة احتياطي، بالإضافة إلى أن هذا النظام لا يوفر مياهًا ساخنة للاستخدام المنزلي.

كيفية اختيار شركة مصنعة أو مورد لأجهزة جمع الهواء الحراري الشمسي

بالنسبة للموزعين ومقاولي الأنظمة الكهروضوئية والمثبتين، فإن اختيار الشركة المنتجة أو المورد الصحيح لأجهزة جمع الطاقة الشمسية لا يتعلق فقط بالسعر. يجب أن يساعد المورد في اختيار الجهاز المناسب للغرض المحدد.

تحقق من ما إذا كان المورد يقدم جميع البيانات الفنية الكاملة أم لا.

يجب أن تتضمن أوراق البيانات المفيدة معلومات حول أبعاد المنتج ومساحته الإجمالية ومساحة الفتحة الموجودة فيه، بالإضافة إلى معلومات حول تدفق الهواء والضغط الساكن وحجم الموصلات ومعلومات الكفاءة وطريقة التركيب وسيناريوهات التطبيق الموصى بها. قد تشير أوراق البيانات غير الكاملة أو غير الواضحة إلى وجود دعم هندسي محدود وراء هذا المنتج.

تأكد من صحة تدفق الهواء والضغط الساكن وكذلك اتصال الأنابيب.

يجب أن يقوم جهاز تدفئة الهواء الشمسي بتوفير هواء دافئ إلى المكان المستهدف. وهذا يعني أن نظام الأنابيب مهم للغاية. قبل اختيار المورد، اسأل الأسئلة التالية: هل يمكن توصيل جهاز التجميع مع نظام الأنابيب المخطط له؟ هل يكفي تدفق الهواء لتلبية احتياجات المكان المستهدف؟ هل يمكن للمراوح التغلب على مقاومة الأنابيب؟ هل حجم الموصلات متوافق مع متطلبات المشروع؟ وهل جهاز التجميع مناسب للتركيب في وحدة واحدة أو عدة وحدات؟

تساعد هذه الأسئلة في تجنب مشكلة شائعة؛ وهي أن جهاز جمع الحرارة يولد حرارة، لكن الهواء الدافئ لا يتم توزيعه بشكل فعال بسبب عدم مراعاة مقاومة الأنابيب.

اسأل إذا كان من الممكن توسيع نطاق النظام أم لا.

قد يكون جهاز واحد كافياً لغرفة صغيرة أو لتجربة تركيبية، لكن المباني الأكبر قد تحتاج إلى عدة أجهزة. يجب على الشركة المصنعة المناسبة أن توضح كيفية توصيل أجهزة التجميع هذه، وكيف يتغير تدفق الهواء مع إضافة وحدات إضافية، ومتى يجب إعادة حساب مقاومة النظام.

بالنسبة لـ…جهاز جمع الهواء الشمسي ذو اللوح المسطح من نوع AFPCتنص إرشادات الهندسة الخاصة بالشركة المصنعة على أنه يمكن توصيل من 2 إلى 6 وحدات بشكل متسلسل. بالنسبة للأنظمة المكونة من عدة وحدات، يُنصح باستخدام تدفق هواء يتراوح بين 35 و50 مترًا مكعّبًا في الساعة لكل متر مربع من مساحة الأجزاء المستخدمة في جمع الطاقة، كما يجب أن تكون درجة حرارة المراوح مقاومة لدرجة حرارة 150 درجة مئوية على الجانب المخصص للعادم، أو 70 درجة مئوية إذا تم تركيبها على الجانب المخصص للمدخل.

قم بمطابقة المنتج مع التطبيق المناسب له.

تتطلب التطبيقات المختلفة تكوينات مختلفة أيضًا. قد تحتاج أنظمة التدفئة المستخدمة في المساكن إلى تركيب مضغوط وتحكم بسيط، بينما قد تحتاج أنظمة التدفئة التجارية إلى تكامل أفضل مع أنظمة التهوية. أما أنظمة التدفئة المستخدمة في الدفيئات الزراعية، فقد تركز على تحسين تدفق الهواء والحفاظ على درجة الحرارة المناسبة خلال النهار. أما أنظمة المساعدة في عملية التجفيف، فقد تتطلب تدفق هواء مستقرًا وتصميمًا مناسبًا للغرفة المستخدمة في عملية التجفيف.

لا ينبغي للمورد أن يوصي بنموذج معين بناءً فقط على مساحة الغرفة. يجب أخذ موقع المشروع ونوع المبنى وهدف التدفئة ومسار تدفق الهواء وظروف التركيب بعين الاعتبار جميعًا عند اتخاذ القرار.

خذوا في الاعتبار دعم الشركات المصنعة للمنتجات الأصلية أو تلك التي تقوم بتصميم المنتجات حسب الطلب، لأسواق التوزيع.

بالنسبة للموزعين والشركاء الإقليميين، فإن الدعم المقدم من الشركات المصنعة للمنتجات الأصلية أو تلك التي تقوم بتصنيع المنتجات حسب الطلب قد يكون أمرًا مهمًا للغاية عند تكييف أجهزة التدفئة الهوائية الشمسية مع المعايير المحلية من حيث العلامات التجارية والتغليف وطرق عرض المنتجات ووثائق التركيب واستراتيجيات التسويق في تلك الأسواق. إذا كنت تخطط لبيع أجهزة جمع الطاقة الشمسية في أوروبا أو الشرق الأوسط أو أي أسواق إقليمية أخرى، فقم بالاستفسار عما إذا كانت الشركة المصنعة قادرة على تقديم طرق مخصصة لعرض المنتجات ونماذج تعاون مناسبة لعمليات التوزيع.

التعليمات

خاتمة

سخان الهواء الشمسي يعد حلاً عملياً للاستفادة من الطاقة الشمسية الحرارية عندما يكون هناك حاجة إلى هواء دافئ لتدفئة الأماكن، أو تسخين الهواء قبل التهوية، أو تدفئة الدفيئات الزجاجية، أو المساعدة في عملية التجفيف. إنه جهاز بسيط ويتطلب صيانة قليلة، ولا يوجد معه خطر تجمد السوائل أو تسربها… لكن يجب اختياره بناءً على عوامل مثل تدفق الهواء، والضغط الساكن، وطريقة توصيل الأنابيب، وظروف التركيب، بالإضافة إلى متطلبات التدفئة الاحتياطية.

بالنسبة للموزعين ومقاولي الأنظمة الكهربائية والميكانيكية والكيميائية والفرق المسؤولة عن التركيب، فإن أفضل نقطة انطلاق ليست مجرد اختيار حجم جهاز التجميع المناسب، بل يتعلق أيضًا بفهم تفاصيل المشروع بشكل كامل: الموقع، نوع المبنى، الهدف من نظام التدفئة، مسار توزيع الهواء، وظروف التركيب.