جامع شمسي مضغوط على شكل حرف U

تعريف المنتج والهيكل الأساسي

يُعدّ مُجمّع الطاقة الشمسية ذو الأنبوب على شكل حرف U مُجمّعًا حراريًا شمسيًا مضغوطًا، مُصمّمًا لأنظمة التدفئة الشمسية المُهندسة، حيث تُعتبر الموثوقية وسهولة التحكم وأداء دورة الحياة عوامل أساسية في اتخاذ القرار. وعلى عكس مُجمّعات الأنابيب المفرغة ذات التدفق المباشر التي تسمح بتدوير الماء داخل الأنابيب، يعتمد تصميم الأنبوب على شكل حرف U على بنية نقل حرارة غير مباشرة، مما يفصل عملية تجميع الحرارة عن نظام المياه الخاص بالمستخدم.

يتكون المجمع، من الناحية الهيكلية، من قنوات تدفق معدنية على شكل حرف U، وأنابيب زجاجية مفرغة من الهواء، وزعانف ألومنيوم لنقل الحرارة، ومشعب متكامل. يخترق الإشعاع الشمسي الطبقة الزجاجية الخارجية للأنبوب المفرغ من الهواء، ويتم امتصاصه بواسطة بنية الزعانف الداخلية. ثم تنتقل الحرارة مباشرة إلى الأنبوب على شكل حرف U عبر التلامس المعدني، حيث يدور وسيط نقل حرارة مخصص في حلقة مغلقة.

يُمكّن هذا التصميم المُجمِّع من العمل تحت الضغط مع الحفاظ على بيئة أنبوب تفريغ جافة. من وجهة نظر هندسة النظم، يُقلل هذا الفصل بشكل كبير من مخاطر التشغيل، ويُبسط التحكم في النظام، ويُحسّن الاستقرار على المدى الطويل. ونتيجةً لذلك، تُختار مُجمِّعات الأنابيب على شكل حرف U على نطاق واسع في المشاريع التي تُركز على التحكم المركزي، والأداء المُتوقع، وعمر الخدمة المُمتد.

في الأنظمة الحرارية الشمسية العملية، غالبًا ما يعمل المجمع الأنبوبي على شكل حرف U كمصدر حرارة أساسي مستقر أو مصدر حرارة مساعد موثوق به، ومتكامل مع الخزانات العازلة، ومبادلات الحرارة اللوحية، ومعدات التسخين المساعدة لتشكيل حل حراري كامل ويمكن التحكم فيه.

سيناريوهات التطبيق

من منظور اختيار المشروع، يعتبر جامع الطاقة الشمسية ذو الأنبوب على شكل حرف U مناسبًا للتطبيقات التي تفوق فيها استمرارية التشغيل واستقرار النظام الحاجة إلى استجابة حرارية سريعة.

• في أنظمة تسخين المياه المركزية للمنازل، كالمباني السكنية والمجمعات السكنية، يُعدّ استقرار الضغط وكفاءة التشغيل من الأمور الأساسية. يسمح الضغط العالي في مُجمّع الأنابيب على شكل حرف U بدمجه بسلاسة مع أنظمة السباكة الحديثة، بينما يُزيل غياب الماء داخل الأنبوب المفرغ من الهواء مخاطر التجمّد وانفجار الأنابيب التي تُصيب الأنظمة التقليدية عادةً.

• بالنسبة للمنشآت التجارية، بما في ذلك الفنادق والمستشفيات والمدارس والمجمعات الترفيهية، يكون الطلب على الماء الساخن مستمرًا ومتركزًا. تعمل هذه المنشآت عادةً على مدار العام، ولا يمكنها تحمل توقف النظام بشكل متكرر. إن متطلبات الصيانة المنخفضة لمجمع الأنابيب على شكل حرف U، وإنتاجه الحراري المستقر، تجعله مناسبًا تمامًا لمثل هذه البيئات، حيث تؤثر موثوقية التشغيل بشكل مباشر على تجربة المستخدم وتكاليف التشغيل.

• في التطبيقات الصناعية والمجمعات الصناعية، غالباً ما يتم اختيار مجمعات الأنابيب على شكل حرف U لتسخين مياه العمليات، أو تدفئة المساحات، أو كجزء من أنظمة الطاقة الهجينة. وتتيح إمكانية استخدام وسائط نقل الحرارة القائمة على الجليكول أداءً موثوقاً في المناخات الباردة، مما يجعل المجمع مناسباً بشكل خاص للمناطق الشمالية والمناطق ذات فترات درجات الحرارة المنخفضة الممتدة.

بشكل عام، يعتبر جامع الأنابيب على شكل حرف U هو الأنسب للمشاريع التي تعطي الأولوية للإدارة المركزية والاستقرار طويل الأجل والأداء الحراري المتوقع بدلاً من حلول التدفئة الصغيرة واللامركزية.

المزايا الرئيسية

تشغيل آمن ومستقر

تُعدّ السلامة والاستقرار التشغيلي من أهم مزايا مُجمّع الطاقة الشمسية ذي الأنابيب على شكل حرف U. فمن خلال منع دوران الماء داخل الأنابيب المفرغة من الهواء، يتجنّب النظام حالات الأعطال الشائعة مثل انفجار الأنابيب الناتج عن ارتفاع درجة الحرارة خلال فصل الصيف أو تلفها بسبب التجمّد خلال فصل الشتاء.

تضمن قناة التدفق المعدنية المغلقة عزل وسيط نقل الحرارة عن مشاكل جودة المياه. وبذلك، يتم تجنب الترسبات الكلسية والمعدنية والتآكل، وهي أسباب شائعة لتدهور أداء المجمعات المائية. ومن وجهة نظر مالك المشروع، يُترجم هذا إلى انخفاض مخاطر التشغيل وتقليل متطلبات الصيانة على المدى الطويل.

أداء ثابت في نقل الحرارة

يستخدم مجمع الأنابيب على شكل حرف U بنية تبادل حراري ثانوية تعتمد على قناة معدنية على شكل حرف U. يتم نقل الحرارة التي تمتصها الزعانف المصنوعة من الألومنيوم بكفاءة إلى وسيط نقل الحرارة المتداول من خلال التوصيل المعدني المباشر.

بدلاً من إعطاء الأولوية لبدء التشغيل السريع، يركز تصميم الأنبوب على شكل حرف U على الحفاظ على كفاءة ثابتة عبر نطاق واسع من ظروف التشغيل. هذه الخاصية تجعله مناسبًا بشكل خاص للأنظمة المصممة للتشغيل المستمر والطلب الحراري الثابت.

المتانة الهيكلية وموثوقية المواد

جميع مكونات نقل الحرارة مُغلّفة داخل قناة تدفق محكمة الإغلاق، مما يحميها من التأثيرات البيئية الخارجية. يُستخدم النحاس كمادة أساسية لقناة التدفق نظرًا لموصليته الحرارية الممتازة ومقاومته للتآكل. في بعض الطرازات، تُستخدم أنابيب من سبائك العناصر الأرضية النادرة لتعزيز مقاومة الأكسدة والاستقرار على المدى الطويل.

تُستخدم تقنيات اللحام عالية المتانة في الوصلات الحرجة، مما يسمح للمجمع بتحمل التمدد والانكماش الحراري المتكرر. يدعم هذا التصميم المتين عمرًا تشغيليًا طويلًا ويقلل من احتمالية حدوث أعطال غير متوقعة.

التصميم المرن وتكامل الأنظمة

يمكن تخصيص حجم وتكوين مجمعات الأنابيب على شكل حرف U لتلبية متطلبات المشاريع المحددة. يسمح هيكلها المعياري بتصميمات مصفوفة مرنة، مما يدعم مجموعة واسعة من تصميمات الأنظمة.

يوفر إطار سبائك الألومنيوم من جنرال موتورز قوة ميكانيكية عالية ويسهل عملية التركيب. كما يدعم السطح المصقول باللون الفضي التكامل المعماري، مما يجعل المجمع مناسبًا للتركيب على أسطح المباني والتطبيقات المدمجة فيها.

مزايا المكونات والمواد

• صُنعت بنية الزعانف من الألومنيوم المقاوم للصدأ 3003، الذي تم اختياره لمقاومته للتآكل وأدائه الحراري المستقر في ظل التعرض المطول لأشعة الشمس. وتضمن موصليته الحرارية العالية امتصاصًا ونقلًا فعالين للحرارة عبر مختلف الظروف البيئية.

• تُصنع قناة التدفق بشكل أساسي من النحاس، وهو مادة شائعة الاستخدام في الهندسة الحرارية لما تتمتع به من خصائص ممتازة في نقل الحرارة ومتانة عالية. وفي بعض الطرازات، تُستخدم أنابيب مصنوعة من سبائك العناصر الأرضية النادرة لتحسين مقاومة الأكسدة واستقرار الخدمة، لا سيما في البيئات القاسية.

• تستخدم عملية اللحام قضبان لحام من الفضة والنحاس. يحافظ هذا الأسلوب على قوة ومرونة الوصلات، مما يقلل من خطر التشققات أو التآكل في نقاط اللحام على مدى فترات التشغيل الطويلة.

• يمكن اختيار وسيط نقل الحرارة وفقًا لظروف درجة الحرارة المحيطة، مما يسمح للمجمع بالعمل بشكل موثوق عبر مناطق مناخية مختلفة.

المواصفات الفنية

مجمعات الأنابيب على شكل حرف U مقابل مجمعات الأنابيب الحرارية

• من منظور صنع القرار في المشروع، يعتمد الاختيار بين مجمعات الأنابيب على شكل حرف U، ومجمعات الأنابيب الحرارية، وأنظمة الأنابيب المفرغة التقليدية على التوازن بين الأداء والموثوقية والصيانة.

• توفر مجمعات الأنابيب الحرارية استجابة حرارية سريعة وأداء قوي في درجات الحرارة المنخفضة، ولكن موثوقيتها على المدى الطويل تعتمد على استقرار مائع العمل الداخلي. توفر مجمعات الأنابيب المفرغة التقليدية استثمارًا أوليًا أقل ولكنها تتطلب في كثير من الأحيان صيانة أكثر تكرارًا بسبب كسر الأنبوب والقشور.

• تعطي المجمعات الأنبوبية على شكل U الأولوية للأداء الذي يمكن التنبؤ به، والموثوقية الهيكلية، وتقليل تكرار الصيانة، مما يجعلها خيارًا عمليًا للتركيبات الحرارية الشمسية واسعة النطاق وطويلة العمر.

لماذا تختار سوليتكس للطاقة الشمسية؟

• بصفتها شركة مصنعة أصلية، تقدم Soletks Solar مجمعات أنابيب على شكل حرف U مع إمكانيات تخصيص كاملة لتلبية متطلبات المشاريع المحددة. تضمن ستة قواعد إنتاج وسلسلة توريد متكاملة رأسياً قدرة إنتاجية مستقرة وجداول تسليم موثوقة.

• تخضع كل وحدة تجميع لأكثر من 60 إجراءً لفحص الجودة، مدعومة بأنظمة مراقبة جودة مدعومة بالذكاء الاصطناعي للحفاظ على معدل تأهيل عالٍ. وبفضل 117 تقنية حاصلة على براءات اختراع ونظام بحث وتطوير شامل، توفر شركة Soletks Solar دعمًا فنيًا قويًا بدءًا من اختيار المكونات وحتى تكامل النظام بالكامل.

• بفضل خبرتها التي تزيد عن 20 عامًا في تطبيقات الطاقة الحرارية النظيفة، قدمت شركة Soletks Solar حلولًا لتدفئة المباني، والأنظمة الحرارية الصناعية، والتجفيف الزراعي، ومشاريع المناخ البارد.