جامع شمسي من النوع U ذو أنبوب مفرغ

تعريف المنتج والهيكل الأساسي

يُعدّ مُجمّع الطاقة الشمسية ذو الأنبوب على شكل حرف U مُجمّعًا حراريًا شمسيًا مضغوطًا مُصممًا لأنظمة التدفئة المركزية وأنظمة المياه الساخنة المنزلية التي تتطلب استقرارًا طويل الأمد وتشغيلًا مُتحكمًا فيه. وتختلف فلسفة تصميمه عن مُجمّعات الأنابيب المفرغة ذات التدفق المباشر للماء، حيث يعزل دائرة نقل الحرارة عن نظام المياه الخاص بالمستخدم، مما يُحسّن السلامة والموثوقية وعمر الخدمة.

يتكون المجمع من قنوات تدفق معدنية على شكل حرف U، وأنابيب زجاجية مفرغة من الهواء، وزعانف ألومنيوم عالية الكفاءة، ومجمع توزيع متكامل. يدخل الإشعاع الشمسي إلى الأنبوب المفرغ من الهواء عبر الزجاج الخارجي الشفاف، حيث تمتص الزعانف الموجودة داخل الأنبوب الحرارة. ثم تُنقل هذه الطاقة الحرارية مباشرةً إلى قناة التدفق على شكل حرف U عبر التوصيل المعدني.

يدور وسيط نقل حراري مخصص داخل الأنبوب على شكل حرف U، ناقلاً الطاقة الحرارية المجمعة إلى المبادل الحراري أو خزان التخزين في النظام. ولأن وسيط نقل الحرارة يعمل ضمن دائرة معدنية مغلقة ومحكمة الإغلاق، يمكن للمجمع أن يعمل تحت الضغط دون إدخال الماء إلى الأنبوب المفرغ نفسه.

تُعدّ آلية التبادل الحراري غير المباشر هذه مناسبة بشكل خاص لأنظمة الطاقة الشمسية الحرارية المصممة هندسيًا، حيث تُعتبر استمرارية التشغيل وسلامة النظام وإنتاج الحرارة المتوقع أكثر أهمية من الاستجابة الحرارية قصيرة الأجل. ونتيجة لذلك، تُستخدم مجمعات الأنابيب على شكل حرف U على نطاق واسع في المنشآت المركزية بدلاً من الوحدات المنزلية الفردية.

سيناريوهات التطبيق

تم تصميم جامع الطاقة الشمسية على شكل حرف U لدعم مجموعة واسعة من تطبيقات الطاقة الشمسية الحرارية المركزية، وخاصة في المشاريع التي يتم فيها إعطاء الأولوية لموثوقية النظام وأداء دورة الحياة.

• في المجمعات السكنية، يُستخدم المجمع عادةً في أنظمة تسخين المياه المنزلية المركزية التي تخدم المباني السكنية أو الأحياء السكنية. يتيح التشغيل المضغوط التكامل السلس مع البنية التحتية الحديثة للسباكة، مما يضمن ضغط مياه ثابتًا وتوصيلًا مستمرًا للمياه الساخنة. كما أن عدم وجود الماء داخل الأنبوب المفرغ يمنع مخاطر التجمد في الشتاء ومشاكل ارتفاع درجة الحرارة في الصيف.

• في المباني التجارية، كالفنادق والمستشفيات والمدارس والمرافق الترفيهية، يكون الطلب على الماء الساخن عادةً مستمراً ومركزاً. يوفر مجمع الأنابيب على شكل حرف U إنتاجاً حرارياً ثابتاً ويدعم التشغيل لفترات طويلة، مما يجعله مناسباً للمنشآت التي لا تتحمل انقطاعات النظام المتكررة أو عمليات إيقاف الصيانة.

• في المناطق الصناعية ومشاريع التدفئة الصناعية، تُستخدم مُجمّعات الأنابيب على شكل حرف U غالبًا لتسخين مياه العمليات، أو تدفئة المساحات، أو كجزء من أنظمة الطاقة الهجينة. يتيح استخدام سوائل نقل الحرارة القائمة على الجليكول أداءً موثوقًا في المناخات الباردة، بما في ذلك المناطق الشمالية ذات فترات درجات الحرارة المنخفضة الممتدة.

بشكل عام، يُعد جامع الأنابيب على شكل حرف U هو الأنسب للتطبيق في الأنظمة التي تتطلب تحكمًا مركزيًا، وإنتاجًا متوقعًا للطاقة، وموثوقية تشغيلية طويلة الأجل بدلاً من سيناريوهات التسخين اللامركزية أو قصيرة الدورة.

المزايا الرئيسية

تشغيل آمن ومستقر

تكمن إحدى المزايا الرئيسية للمجمع الشمسي ذي الأنابيب على شكل حرف U في مبدأ تشغيله الآمن بطبيعته. يدعم النظام التشغيل تحت الضغط مع ضمان عدم تدفق الماء مباشرةً عبر الأنابيب المفرغة من الهواء. يتجنب هذا التصميم بشكل جذري أعطالًا شائعة، مثل تمزق الأنابيب الناتج عن ارتفاع درجة الحرارة خلال ذروة فصل الصيف أو تلفها بسبب التجمد في المناخات الشتوية الباردة.

بما أن وسيط نقل الحرارة يدور داخل قناة معدنية محكمة الإغلاق، فإن المجمع لا يتأثر بمشاكل جودة المياه. وبذلك، يتم التخلص بشكل فعال من مشاكل مثل الترسبات الكلسية، والتآكل الناتج عن المحتوى المعدني، والتسرب المرتبط بالأنابيب المملوءة بالماء. وهذا يعزز بشكل كبير سلامة النظام ويقلل من متطلبات الصيانة طوال عمر خدمة المجمع.

كفاءة عالية في نقل الحرارة

يعتمد جامع الأنابيب على شكل حرف U على بنية تبادل حراري ثانوية تعتمد على قناة تدفق معدنية على شكل حرف U. يتم نقل الحرارة الممتصة بواسطة بنية الزعانف بكفاءة عالية من خلال التلامس المباشر مع المعدن إلى وسيط نقل الحرارة المتداول. يضمن هذا التصميم أداءً مستقرًا لنقل الحرارة في ظل ظروف الإشعاع الشمسي والتشغيل المتغيرة.

على الرغم من أن الاستجابة الحرارية قد تكون أكثر تحكمًا مقارنة بأنظمة الأنابيب الحرارية، إلا أن تصميم الأنبوب على شكل حرف U يوفر كفاءة ثابتة على مدى فترات تشغيل ممتدة، مما يجعله مناسبًا للمشاريع التي تركز على توصيل الطاقة بشكل ثابت بدلاً من التدوير الحراري السريع.

المتانة ومقاومة التآكل

جميع مكونات نقل الحرارة محصورة داخل قناة تدفق محكمة الإغلاق، مما يعزلها بشكل فعال عن التأثيرات البيئية الخارجية. يُستخدم النحاس ومواد مختارة من سبائك العناصر الأرضية النادرة لتوفير مقاومة عالية للتآكل واستقرار حراري.

بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم تقنيات لحام عالية المتانة في جميع الوصلات للحفاظ على سلامة الهيكل في ظل التمدد والانكماش الحراري المتكرر. هذا التصميم المتين يقلل من خطر التدهور على المدى الطويل ويساهم في إطالة عمر الخدمة.

تصميم قابل للتخصيص وتكامل معماري

يمكن تخصيص مجمعات الأنابيب على شكل حرف U من حيث الحجم والتكوين لتلبية متطلبات المشروع المحددة. يسمح هيكلها المعياري بترتيب مرن داخل مصفوفات المجمعات، مما يدعم تصميمات أنظمة متنوعة.

صُنع إطار المجمع من مقاطع ألومنيوم من شركة جنرال موتورز، مما يوفر قوة ميكانيكية عالية وسهولة في التركيب. كما يُعزز السطح المصقول باللون الفضي التناسق البصري مع التصاميم المعمارية الحديثة، مما يجعل المجمع مناسبًا للتركيبات الوظيفية والجمالية على حد سواء.

مزايا المكونات والمواد

• يُصنع هيكل الزعانف باستخدام ألومنيوم 3003 المقاوم للصدأ، والذي تم اختياره لمقاومته للتآكل وأدائه المستقر عند التعرض المطول لأشعة الشمس. كما أن موصليته الحرارية العالية تدعم امتصاص الحرارة بكفاءة ونقلها بسرعة إلى قناة التدفق.

• تُصنع قناة التدفق بشكل أساسي من النحاس، وهو مادة معروفة بخصائصها الممتازة في نقل الحرارة ومتانتها. وفي بعض الطرازات، تُستخدم أنابيب من سبائك العناصر الأرضية النادرة لتعزيز مقاومة الأكسدة واستقرار المادة على المدى الطويل، لا سيما في بيئات التشغيل القاسية.

• تستخدم عملية اللحام قضبان لحام من الفضة والنحاس. وبالمقارنة مع مواد اللحام التقليدية، تحافظ هذه الطريقة على قوة ومرونة الوصلة، مما يقلل من احتمالية حدوث تشققات أو تسرب أو تآكل في نقاط اللحام بمرور الوقت.

• يمكن اختيار وسيط نقل الحرارة وفقًا لدرجة الحرارة المحيطة وظروف التشغيل. تتيح هذه المرونة للمجمع الحفاظ على أداء مستقر عبر مختلف المناطق المناخية، من المناطق المعتدلة إلى الباردة.

المواصفات الفنية

لماذا تختار سوليتكس للطاقة الشمسية؟

• بصفتها شركة مصنعة أصلية، توفر Soletks Solar مجمعات الأنابيب على شكل حرف U مع إمكانيات تخصيص كاملة لتلبية متطلبات المشاريع المحددة. وبفضل ستة قواعد إنتاج وسلسلة توريد متكاملة رأسياً، تضمن الشركة قدرة إنتاجية موثوقة وأداء تسليم ثابت.

• يخضع كل مُجمِّع لأكثر من 60 إجراءً لفحص الجودة، مدعومة بأنظمة مراقبة جودة مدعومة بالذكاء الاصطناعي للحفاظ على معدل تأهيل عالٍ للمنتجات. وبفضل 117 تقنية حاصلة على براءات اختراع ونظام بحث وتطوير شامل، تدعم شركة Soletks Solar المشاريع بدءًا من اختيار المكونات وحتى تكامل النظام بالكامل.

• بفضل خبرتها التي تزيد عن 20 عامًا في تطبيقات الطاقة الحرارية النظيفة، نجحت شركة سولتكس سولار في تقديم حلول لتدفئة المباني، والعمليات الحرارية الصناعية، والتجفيف الزراعي، والمنشآت في المناطق ذات المناخ البارد.