ما هو جامع الطاقة الشمسية ذو الأنابيب الحرارية وكيف يعمل؟

اختيار جامع الطاقة الشمسية المناسب أمر محير.قد لا تعمل الألواح المسطحة بكفاءة في المناخات الباردة أو الغائمة. توفر مجمعات الطاقة الشمسية ذات الأنابيب الحرارية كفاءة أفضل ونقلًا أسرع للحرارة، مما يجعلها مثالية لأنظمة الطاقة الشمسية الحرارية الحديثة.

يستخدم مُجمِّع الطاقة الشمسية ذو الأنابيب الحرارية أنابيب مفرغة من الهواء وأنبوبًا نحاسيًا محكم الإغلاق لنقل الحرارة بسرعة من الشمس إلى خزان ماء. داخل الأنبوب الحراري، يتبخر سائل التشغيل عند تسخينه، ويرتفع إلى طرف المكثف، ويُطلق الطاقة عبر مبادل حراري. هذه العملية عالية الكفاءة، وتعمل في ظروف الإضاءة المنخفضة، وتُلغي تدفق الماء المباشر داخل المُجمِّع، مما يُقلل من مخاطر الصيانة.

دعونا نستكشف كيف تقارن هذه التقنية بالتقنيات الأخرى ولماذا تعتبر خيارًا ذكيًا لأنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية وأنظمة التدفئة الحرارية.

كيف يعمل جامع الطاقة الشمسية ذو الأنابيب الحرارية؟

يُصنع مُجمِّع الطاقة الشمسية ذو الأنابيب الحرارية باستخدام سلسلة من الأنابيب المفرغة، يحتوي كل منها على أنبوب حراري نحاسي مُحكم الإغلاق. يوجد داخل الأنبوب الحراري كمية صغيرة من سائل يتبخر عند درجات حرارة منخفضة. عندما تصطدم أشعة الشمس بالأنبوب المفرغ، فإنها تُسخِّن السائل، الذي يرتفع بدوره إلى قسم المُكثِّف الموجود في الأعلى. ثم تُنقل الحرارة إلى سائل مُتداول - عادةً ما يكون ماءً أو جليكول - عبر مُوزِّع أو مُبادل حراري. بمجرد أن يتكثف السائل، يتدفق عائدًا إلى الأسفل، مُكرِّرًا الدورة باستمرار.

يتجنب هذا التصميم ذو الدائرة المغلقة الاتصال المباشر بين سائل النظام والمجمع الشمسي، مما يجعله أكثر أمانًا ومتانة وأقل عرضة للتجمد في المناخات الباردة.

ما الفرق بين المجمعات الشمسية ذات الألواح المسطحة والمجمعات الشمسية ذات الأنابيب الحرارية؟

تكمن الاختلافات الرئيسية بين هذين النوعين في التصميم والكفاءة والقدرة على التكيف مع المناخ:

• كفاءة:تعتبر مجمعات الأنابيب الحرارية أكثر كفاءة، خاصة في درجات الحرارة المنخفضة أو الطقس الغائم، وذلك بفضل العزل الفراغي وعملية نقل الحرارة الفعالة.

• متانة:تتمتع الأنابيب المفرغة بحماية أفضل ضد الأضرار البيئية مقارنة بالسطح المكشوف للمجمعات المسطحة.

• مرونة التثبيت:تعمل أنظمة الأنابيب الحرارية بشكل جيد عند الزوايا الحادة وفي البيئات الباردة، مما يجعلها أكثر تنوعًا للمشاريع المتنوعة.

رغم بساطة وفعالية تكلفة المجمعات الشمسية المسطحة، إلا أنها تعاني في ظروف انخفاض أشعة الشمس أو التجمد. في المقابل، تُعد المجمعات الحرارية الأنبوبية المفرغة مثالية لأنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية ذات الطلب العالي أو الأنظمة الاحترافية.

هل تُعدّ مُجمّعات الطاقة الشمسية ذات الأنابيب الحرارية أفضل من الأنابيب المفرغة من الهواء؟

في الواقع، هذه ليست تقنيات حصرية متبادلة. مُجمِّع شمسي ذو أنبوب حراريالاستخداماتالأنابيب المفرغة كجزء من تصميمها. يوفر الأنبوب المفرغ العزل الحراري، بينما يضمن الأنبوب الحراري الداخلي نقل الحرارة بسرعة وكفاءة.

في الأنظمة التي لا تحتوي على أنابيب حرارية، يكون نقل الحرارة أقل كفاءة أو يتطلب تدفق الماء مباشرةً إلى الأنابيب، وهو ما قد يكون محفوفًا بالمخاطر ويصعب صيانته. باختصار: الأنابيب الحرارية + الأنابيب المفرغة من الهواء = أداء أعلى ونظام أكثر أمانًا.

ما هي عيوب الأنابيب الحرارية؟

على الرغم من المزايا العديدة، إلا أن هناك بعض الاعتبارات:

• زاوية التثبيت:يجب تركيب مجمعات الأنابيب الحرارية بزاوية ميل مناسبة (عادةً 25-70 درجة) للسماح بالتكثيف بمساعدة الجاذبية.

• فشل الفراغ:إذا انكسر الأنبوب المفرغ أو فقد الضغط، تنخفض الكفاءة بشكل ملحوظ.

• يكلف:وهي عموماً أغلى ثمناً من أنظمة الألواح المسطحة الأساسية نظراً للمواد المتقدمة والبناء المتطور.

ومع ذلك، بالنسبة للتركيبات الاحترافية والأداء طويل الأمد، فإن هذه العيوب غالباً ما تفوقها الفوائد.

ما هي التطبيقات النموذجية لمجمعات الأنابيب المفرغة من الهواء ذات الأنابيب الحرارية؟

تُستخدم مجمعات الطاقة الشمسية ذات الأنابيب الحرارية على نطاق واسع في البيئات السكنية والتجارية والصناعية:

• الماء الساخن المنزلي:تسخين المياه للمنازل باستخدام الطاقة الشمسية الحرارية.

• المباني التجارية:الفنادق والمستشفيات والمكاتب التي يكون فيها الطلب على الماء الساخن مستمراً.

• العمليات الصناعية:التسخين المسبق للمياه أو السوائل في الصناعات التحويلية والنسيجية والغذائية والكيميائية.

• أنظمة التدفئة المكانية:يتم دمجها مع أنظمة التدفئة الأرضية المشعة أو أنظمة ملفات المروحة لتوفير تدفئة موفرة للطاقة.

• أنظمة المضخات الحرارية المدعومة بالطاقة الشمسية:تحسين الأنظمة الهجينة لتحقيق أداء أفضل.

لماذا تختار تقنية الأنابيب الحرارية لمجمع الطاقة الشمسية الحرارية الخاص بك؟

فيما يلي الأسباب الرئيسية التي تجعل العديد من المهنيين يختارون مجمعات الطاقة الشمسية ذات الأنابيب المفرغة من الهواء بدلاً من الأنواع التقليدية:

• كفاءة عالية:أداء ممتاز حتى في المناخات الباردة أو تحت أشعة الشمس الجزئية.

• تصميم وحدات:سهل التركيب والاستبدال والتوسيع مع نمو متطلبات المشروع.

• لا يوجد ماء داخل الأنابيب:يمنع التجمد والتآكل والترسبات الكلسية.

• عمر خدمة طويل:تتميز أنابيب التفريغ وأنابيب النحاس بالمتانة وقلة الصيانة.

مجمعات أنابيب الحرارة من شينغتوكومصنوعة من زجاج البوروسيليكات عالي الجودة، وأنابيب نحاسية ذات موصلية حرارية عالية، وتصميمات مشعبات ذكية. تخضع لاختبارات صارمة لتحمل أحمال الرياح والثلوج، مما يجعلها مثالية للتركيبات العالمية.

كيفية دمج مجمع الأنابيب الحرارية في نظام تسخين المياه بالطاقة الشمسية؟

عملية التكامل بسيطة. عادةً ما يتم توصيل مجمعات الأنابيب الحرارية بخزان مياه ساخنة مضغوط أو غير مضغوط عبر نظام حلقة مغلقة مزود بمضخة ووحدة تحكم ومبادل حراري.

يمكن تكوين النظام على النحو التالي:

• سخان مياه يعمل بالطاقة الشمسية السلبية:باستخدام الدوران الطبيعي (الثرموسيفون).

• النظام النشط:استخدام المضخات وأجهزة التحكم لإدارة التدفق ودرجة الحرارة بدقة.

في كلتا الحالتين، يضمن أنبوب التسخين توصيلًا سريعًا للطاقة وسهولة الصيانة. تقدم شركة Shengtoku مجموعات كاملة ودعمًا لتكامل الأنظمة مصممة خصيصًا لسوقك أو منطقتك المناخية.

خاتمة

توفر مجمعات الطاقة الشمسية ذات الأنابيب الحرارية أداءً عالياً مع صيانة منخفضة. إذا كنت بصدد تصميم أو تحديث نظام تسخين المياه بالطاقة الشمسية، فضع هذه التقنية المتقدمة في اعتبارك.تواصل معنا لاستكشاف حلول مخصصة لمشروعك.