جامع الطاقة الشمسية ذو الأنبوب المفرغ على شكل حرف U

تعريف المنتج والهيكل الأساسي

يُعدّ جامع الطاقة الشمسية ذو الأنبوب على شكل حرف U جامعًا حراريًا شمسيًا مضغوطًا مصممًا لتوليد حرارة مستقرة وطويلة الأمد في الأنظمة المركزية. وعلى عكس جامعات الأنابيب المفرغة ذات التدفق المباشر، يفصل تصميم الأنبوب على شكل حرف U دائرة نقل الحرارة عن دورة المياه المنزلية، مما يسمح بامتصاص الطاقة الشمسية بكفاءة مع الحفاظ على مستوى عالٍ من السلامة التشغيلية.

يتكون الهيكل الأساسي من قنوات تدفق معدنية على شكل حرف U، وأنابيب زجاجية مفرغة من الهواء، وزعانف ألومنيوم عالية التوصيل، ومشعب متكامل. يمر الإشعاع الشمسي عبر الطبقة الزجاجية الخارجية للأنبوب المفرغ من الهواء، ويتم امتصاصه بواسطة هيكل الزعانف الداخلية. ثم تنتقل الحرارة إلى الأنبوب على شكل حرف U عبر التلامس المباشر مع المعدن، حيث يدور وسيط نقل حرارة مخصص وينقل الطاقة الحرارية إلى جانب النظام.

آلية نقل الحرارة غير المباشرة هذه تمكن المجمع من العمل تحت الضغط، وتزيل ركود الماء داخل الأنابيب، وتوفر موثوقية أعلى مقارنة بتصميمات الماء داخل الأنبوب التقليدية. ونتيجة لذلك، فإن المجمع الأنبوبي على شكل U مناسب بشكل خاص للمشاريع الهندسية التي تتطلب إنتاج حرارة مستمر ومستقر بدلاً من الاستخدام المنزلي المتقطع.

في أنظمة الطاقة الشمسية الحرارية المركزية، يعمل جامع الأنابيب على شكل حرف U عادةً كمصدر حرارة أساسي أو كمصدر حرارة تكميلي مستقر، ويعمل بالتنسيق مع خزانات التخزين المؤقت والمبادلات الحرارية ومعدات التسخين المساعدة.

سيناريوهات التطبيق

تم تصميم جامع الطاقة الشمسية ذو الأنبوب على شكل حرف U لمجموعة واسعة من سيناريوهات الطلب الحراري، لا سيما عندما تكون استقرار النظام والسلامة وعمر الخدمة الطويل من الأولويات.

• في التطبيقات السكنية، يتم استخدام المجمع بشكل شائع في أنظمة المياه الساخنة المنزلية المركزية للمجمعات السكنية والمجتمعات السكنية. يسمح تصميمه المضغوط بالتكامل مع أنظمة السباكة الحديثة في المباني، مما يضمن إمدادًا ثابتًا بالمياه الساخنة دون المخاطر المرتبطة بالتجميد أو تمزق الأنبوب.

• بالنسبة للمباني التجارية كالفنادق والمدارس والمستشفيات والمرافق الترفيهية، يكون الطلب على الماء الساخن مستمراً ويمكن التنبؤ به. يُعدّ مُجمّع الأنابيب على شكل حرف U، بفضل إنتاجه الثابت ومتطلبات صيانته المنخفضة، خياراً مثالياً لهذه البيئات، حيث يؤثر توقف العمل أو الصيانة المتكررة بشكل مباشر على العمليات اليومية.

• في المجمعات الصناعية وأنظمة التدفئة الصناعية، يمكن استخدام المجمع للتسخين المسبق للمياه المعالجة، أو لتدفئة المساحات، أو كجزء من نظام حراري هجين. يسمح استخدام سوائل نقل الحرارة المعتمدة على الجليكول بالتشغيل الموثوق في المناطق ذات درجات الحرارة المنخفضة، مما يجعلها مفيدة بشكل خاص في المناطق الشمالية والمناطق ذات المناخ البارد.

• بشكل عام، يُعد جامع الأنابيب على شكل حرف U هو الأنسب للتطبيق في المشاريع التي تركز على الموثوقية طويلة الأجل والإدارة المركزية والطلب الحراري المتوقع بدلاً من الأنظمة المنزلية الصغيرة واللامركزية.

المزايا الرئيسية

تشغيل آمن ومستقر

تتمثل إحدى أهم مزايا مُجمِّع الطاقة الشمسية ذي الأنابيب على شكل حرف U في أمان تشغيله. يدعم هذا النظام التشغيل تحت الضغط مع ضمان عدم تدفق الماء مباشرةً داخل الأنابيب المفرغة من الهواء. يُزيل هذا التصميم بشكل جذري مخاطر الأعطال الشائعة، مثل انفجار الأنابيب الناتج عن ارتفاع درجة الحرارة في الصيف أو تلفها بسبب التجمد في الشتاء.

بما أن وسيط نقل الحرارة يدور داخل قناة تدفق معدنية محكمة الإغلاق، فإن المجمع لا يتأثر بمشاكل جودة المياه. وبذلك، يتم تجنب الترسبات والتسرب والتآكل الداخلي - وهي مشاكل شائعة في المجمعات المائية - بشكل فعال. وهذا لا يحسن السلامة فحسب، بل يقلل أيضاً بشكل كبير من وتيرة الصيانة على المدى الطويل.

كفاءة عالية في نقل الحرارة

يعتمد المجمع على تصميم تبادل حراري ثانوي قائم على قنوات معدنية على شكل حرف U. تنتقل الحرارة الممتصة بواسطة هيكل الزعانف بسرعة إلى سائل نقل الحرارة عبر مواد عالية التوصيل. يُقصر هذا التصميم مسارات نقل الحرارة ويُحسّن سرعة الاستجابة الحرارية الإجمالية.

بالمقارنة مع التصاميم التقليدية، يحافظ هيكل الأنبوب على شكل حرف U على كفاءة مستقرة في ظل ظروف التشغيل المتغيرة، مما يجعله مناسبًا للمشاريع التي تتطلب إنتاج حرارة ثابت بدلاً من دورات التشغيل والإيقاف السريعة.

المتانة ومقاومة التآكل

جميع مكونات نقل الحرارة مُحاطة بقناة تدفق محكمة الإغلاق، مما يعزلها عن العوامل البيئية الخارجية. يوفر النحاس ومواد سبائك العناصر الأرضية النادرة المختارة مقاومة ممتازة للتآكل واستقرارًا حراريًا عاليًا. وبفضل عمليات اللحام عالية المتانة، صُمم المُجمِّع ليتحمل دورات حرارية طويلة الأمد وتشغيلًا متواصلًا.

وتترجم هذه المتانة الهيكلية بشكل مباشر إلى عمر خدمة أطول وتقليل مخاطر الأعطال غير المتوقعة للنظام.

تصميم قابل للتخصيص وتكامل معماري

يمكن تخصيص المجمع من حيث الأبعاد والتكوين لتلبية متطلبات المشروع المحددة. ويسمح تصميمها المعياري بالتخطيط المرن داخل المصفوفات الشمسية، في حين يوفر إطار سبائك الألومنيوم من جنرال موتورز قوة هيكلية عالية وسهولة التركيب.

يدعم الطلاء الفضي المصقول التكامل المعماري، مما يجعل المجمع مناسبًا للمشاريع التي تتطلب تناسقًا بصريًا مع تصميم المبنى.

مزايا المكونات والمواد

• صُنع هيكل الزعانف من الألومنيوم المقاوم للصدأ 3003، وهي مادة معروفة بأدائها المستقر تحت التعرض المطول لأشعة الشمس. وتضمن موصليتها الحرارية العالية امتصاصًا ونقلًا فعالين للحرارة، حتى في ظل ظروف بيئية متغيرة.

• تُصنع قناة التدفق بشكل أساسي من النحاس، الذي تم اختياره لموصليته الحرارية الممتازة ومقاومته للتآكل. وفي بعض الطرازات، تُستخدم أنابيب من سبائك العناصر الأرضية النادرة لتعزيز مقاومة الأكسدة والاستقرار على المدى الطويل، لا سيما في البيئات القاسية.

• تستخدم عملية اللحام قضبان لحام من الفضة والنحاس، مما يحافظ على قوة ومرونة الوصلة. ويقلل هذا الأسلوب من خطر إجهاد اللحام أو تشققه أو تآكله على مدى فترات التشغيل الطويلة.

• يمكن اختيار وسيط نقل الحرارة وفقًا لظروف درجة الحرارة المحيطة. تضمن هذه المرونة دورانًا مستقرًا وكفاءة عالية في نقل الحرارة عبر مختلف المناطق المناخية.

المواصفات الفنية

مجمعات الأنابيب على شكل حرف U مقابل مجمعات الأنابيب الحرارية

من وجهة نظر هندسية، يحتل مجمع الأنابيب على شكل حرف U موقعًا متوازنًا بين مجمعات الأنابيب الحرارية وأنظمة الأنابيب المفرغة التقليدية.

توفر مجمعات الأنابيب الحرارية استجابة حرارية سريعة وأداءً قويًا في درجات الحرارة المنخفضة، ولكنها قد تواجه مخاطر تتعلق بالموثوقية على المدى الطويل في حال تدهور سائل التشغيل الداخلي. أما مجمعات الأنابيب المفرغة التقليدية فتتميز بتكلفة أولية منخفضة، ولكنها تعاني من ارتفاع وتيرة الصيانة وانخفاض موثوقية النظام.

يُعطي جامع الأنابيب على شكل حرف U الأولوية لاستقرار النظام، وانخفاض الصيانة، والسلامة التشغيلية على المدى الطويل، مما يجعله خيارًا عمليًا للمشاريع واسعة النطاق وطويلة العمر.

لماذا تختار سوليتكس للطاقة الشمسية؟

• توفر Soletks Solar مجمعات الأنابيب U كشركة مصنعة أصلية تتمتع بقدرة التخصيص الكاملة. تضمن ست قواعد إنتاج وسلسلة توريد متكاملة رأسيًا قدرة تسليم موثوقة وجودة منتج ثابتة.

• تخضع كل وحدة تجميع لأكثر من 60 إجراءً لفحص الجودة، مدعومة بأنظمة مراقبة جودة تعتمد على الذكاء الاصطناعي. وبفضل 117 تقنية حاصلة على براءات اختراع وقدرة شاملة على تصميم الأنظمة، تدعم شركة Soletks Solar المشاريع بدءًا من اختيار المكونات وحتى التكامل الكامل للنظام.

• بفضل خبرتها التي تزيد عن 20 عامًا في تطبيقات الطاقة الحرارية النظيفة، قدمت شركة Soletks Solar حلولًا في مجالات تدفئة المباني، والأنظمة الحرارية الصناعية، والتجفيف الزراعي، والمناطق ذات المناخ القاسي.