تم تركيب نظام تسخين المياه بالطاقة الشمسية المثبت على الشرفات في 4,747 أسرة ضمن مجتمع قرية الألعاب الآسيوية الصينية الألمانية في مقاطعة خبي، الصين. تم إنجاز هذا المشروع في عام 2020، وقد شمل جميع الوحدات السكنية في المجتمع؛ حيث حصلت كل وحدة سكنية على نظام تسخين مياه بالطاقة الشمسية مخصص لها. مع معدل استخدام الطاقة الشمسية البالغ 70% في المتوسط، وقدرة النظام على العمل بشكل موثوق حتى في الشتاءات التي تصل درجات الحرارة فيها إلى -30 درجة مئوية، يعتبر هذا المشروع واحدًا من أكبر مشاريع تركيب أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية على الشرفات في شمال الصين. تستعرض هذه الدراسة تكوين النظام، وقدرته على التكيف مع الأجواء الباردة، وطرق تركيبه، بالإضافة إلى النتائج التي حققها المقيمون باستخدام هذا النظام، وتقدم معلومات مفيدة للمشترين في القطاع التجاري الذين يبحثون عن حلول تسخين المياه بالطاقة الشمسية على نطاق واسع.

لماذا يختار المطورون العقاريون تركيب أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية على الشرفات؟

تعمل أنظمة التوليد الكهروضوئي على الأسطح بشكل جيد في المباني منخفضة الارتفاع، لكن المباني السكنية متعددة الطوابق أو ذات الارتفاعات العالية تواجه عائقًا أساسيًا: فكلما زاد ارتفاع المبنى، قلت المساحة المتاحة على السطح لكل أسرة. على سبيل المثال، برج مكون من 20 طابقًا ويحتوي على 4 وحدات سكنية في كل طابق، يعني أن 80 أسرة تشترك في نفس السطح، والذي قد يتسع في أحسن الأحوال لـ 10 إلى 15 لوحة تجميع ضوئية فقط. أما الأنظمة المثبتة على الشرفات، فإنها تحل هذه المشكلة عن طريق تخصيص لوحة تجميع ضوئية خاصة لكل أسرة، يتم تركيبها على حاجز الشرفة أو على الواجهة الخارجية للوحدة السكنية.

بالنسبة لمطوري العقارات، فإن أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية المثبتة على الشرفات توفر ثلاث مزايا رئيسية مقارنة بالأنظمة المركزية المثبتة على أسطح المباني. أولاً، كل أسرة تمتلك نظاماً مستقلاً دون الحاجة إلى بنية تحتية مشتركة، مما يلغي التعقيدات المتعلقة بالفواتير والنزاعات المتكررة في حالات التركيب المركزي. ثانياً، يمكن تصميم هذه الأنظمة وتركيبها كجزء من تجهيزات المبنى منذ البداية، بحيث يتم تسليمها مع الشقة بدلاً من تركيبها لاحقاً. ثالثاً، هذه الأنظمة تتوافق مع المتطلبات المتعلقة باستخدام مصادر الطاقة المتجددة في المباني، والتي تفرضها العديد من المقاطعات الصينية على المشاريع السكنية الجديدة.

المنطق التجاري بالنسبة للموزعين ومقاولي الهندسة والتوريد والتركيب واضح أيضًا بنفس الدرجة: فمشاريع المجتمعات السكنية بهذا الحجم (أكثر من 4000 وحدة سكنية) تمثل فرصًا للشراء بكميات كبيرة ووفقًا لمعايير موحدة. مواصفات المنتجات متسقة فيما يتعلق بمئات أو آلاف الوحدات، وعملية التركيب تتبع إجراءات قابلة للتكرار، كما أن المطور يعتبر الجهة الوحيدة المسؤولة عن اتخاذ القرارات المتعلقة بالطلب بأكمله. هذا نوع من الأعمال التجارية بين الشركات، حيث يمكن التنبؤ بتفاصيل العمليات اللوجستية المتعلقة بها، وليس نوعًا من المبيعات بالتجزئة.

نظرة عامة على المشروع: قرية الألعاب الآسيوية الصينية الألمانية في زانغبي

قرية الألعاب الآسيوية الصينية الألمانية هي مجتمع سكني يقع في مقاطعة زانغبي، مدينة زانغجياكو، مقاطعة خبي، على بعد حوالي 220 كيلومتراً شمال غرب بكين. تقع مقاطعة زانغبي على ارتفاع يزيد عن 1400 متر فوق مستوى سطح البحر، على هضبة باشانغ، حيث تصل درجات الحرارة في الشتاء عادةً إلى ما بين -25 درجة مئوية و-30 درجة مئوية، وتمتد موسم التدفئة من أكتوبر إلى أبريل.

تتضمن هذه المجتمعات أبراج سكنية شاهقة ومباني متعددة الطوابق. تم تنفيذ المشروع طوال عام 2020، بدءًا من تصميم الأنظمة وشراء المعدات وانتهاءً بعمليات التركيب والتشغيل وتدريب السكان. كانت جميع الأنظمة جاهزة للعمل بحلول نهاية عام 2020، وقد تم تدريب السكان بشكل كامل.

تصميم الأنظمة للمباني الشاهقة والمتعددة الطوابق

يستخدم المشروع نوعاً معيناً من التقنيات التي تعتمد على التقسيم.أنظمة سخانات المياه الشمسيةهي تركيبة يتم فيها تركيب لوحات جمع المياه خارجياً (على الشرفة) وتوصيلها عبر أنابيب عازلة بخزان تخزين المياه الساخنة داخل المنزل. تم تصميم هذه التركيبة خصيصاً للمباني السكنية، حيث لا يمكن تركيب الأنظمة المتكاملة (لوحات جمع المياه + خزان التخزين كوحدة واحدة) على الشرفات بسبب قيود الوزن والمساحة.

أجهزة جمع المياه المائلة لواجهات المباني الشاهقة

تحتوي الوحدات السكنية ذات الأبراج الشاهقة على أجهزة لجمع أشعة الشمس مثبتة على الشرفات بزوايا مائلة، وقد تم تصميم هذه الأجهزة بحيث تتبع منحنيات واجهة المبنى. تم تحديد زاوية تثبيت هذه الأجهزة بعناية فائقة بحيث تعمل بكفاءة عالية أثناء فصل الشتاء في خط عرض منطقة زانغبي (حوالي 41° شمالًا)، كما تم تصميم هيكل هذه الأجهزة بحيث لا يبرز أي جزء منها خارج إطار الشرفة، مما يحافظ على خطوط المبنى الأركيتكتونية ويتجنب التداخل مع إمكانية دخول الضوء إلى الوحدات المجاورة.

كما أن الشكل المائل يسهل تدفق الرطوبة ومياه الأمطار بشكل طبيعي، مما يمنع تراكمها والذي قد يتسبب في تآكل السطح أو تلفه بسبب التجمد خلال فصل الشتاء.

أنابيب جمع المياه الأفقية للمباني متعددة الطوابق

المباني متعددة الطوابق (عادةً 6 طوابق أو أقل) تتميز بشرفات أوسع، بالإضافة إلى قلة القيود المتعلقة باستخدام الألواح الواقية من أشعة الشمس في الطوابق العليا. تحتوي هذه الوحدات على ألواح جمع طاقة أفقية متوافقة مع خزانات مياه عازلة عالية الكفاءة. التوجه الأفقي لهذه الألواح يسمح باستخدام مساحة أكبر داخل الشرفات، بينما يقل ارتفاع المبنى مما يقلل من تأثير الرياح عليه، وبالتالي يقلل الضغط على الهيكل الإنشائي.

نمط مزدوج: شمسي وكهربائي مساعد

يعمل كل نظام منزلي بوضعين مختلفين: يتم جمع الطاقة الشمسية كمصدر حراري أساسي، مع وجود نظام تدفئة كهربائي إضافي يتم تفعيله تلقائيًا عندما يكون إمداد الطاقة الشمسية غير كافٍ. هذا النظام يضمن توافر المياه الساخنة على مدار 24 ساعة، بغض النظر عن الظروف الجوية، وهو شرط أساسي في أي تركيبات سكنية حيث يتوقع السكان توافر المياه الساخنة في أي وقت.

العنصر الكهربائي المساعد مدمج داخل خزان التخزين المعزول، ويتم التحكم فيه عن طريق جهاز تنظيم درجة الحرارة. عندما تنخفض درجة حرارة الخزان عن القيمة المحددة مسبقًا (والتي تتراوح عادةً بين 45 و50 درجة مئوية في الاستخدامات المنزلية)، يعمل العنصر الكهربائي المساعد حتى تعود درجة الحرارة إلى المستوى المطلوب. في مناخ مدينة زانغبي، تبلغ نسبة الطاقة الشمسية المستخدمة سنويًا في المتوسط 70%، أي أن حوالي 70% من الطاقة اللازمة لتسخين المياه الساخنة المنزلية تأتي من مصادر الطاقة الشمسية، بينما يتم توفير الـ 30% المتبقية عن طريق الكهرباء.

أداء المنتج في المناخات الباردة: يعمل في درجة حرارة تصل إلى -30 درجة مئوية.

تمثل ظروف الشتاء في منطقة زانغبي اختبارًا شديدًا لأي نظام حراري يعمل بالطاقة الشمسية. فالجمع بين درجات الحرارة المنخفضة جدًا (-25 درجة مئوية إلى -30 درجة مئوية)، والرياح القوية في هذه المنطقة الجبلية، بالإضافة إلى الفترات الطويلة التي تكون فيها زوايا سقوط أشعة الشمس منخفضة خلال شهري ديسمبر ويناير، يخلق ظروف تشغيل صعبة للغاية لا يمكن للعديد من سخانات المياه الشمسية القياسية تحملها.

الفوائد المقاسة لـ 4,747 أسرة

استنادًا إلى تقدير يبلغ 150 لترًا من الماء الساخن لكل أسرة يوميًا، فإن المجتمع المكون من 4,747 وحدة سيستهلك حوالي 1.26 مليون متر مكعب من الغاز الطبيعي سنويًا إذا تم تزويده بسخانات مياه تعمل بالغاز التقليدية (بكفاءة حرارية تبلغ 85%). أما أنظمة الطاقة الشمسية الموجودة على الشرفات، والتي تحقق في المتوسط نسبة استخدام للطاقة الشمسية تبلغ 70٪، فإنها تساعد في تقليل استهلاك الغاز الطبيعي بمقدار حوالي 882,000 متر مكعب سنويًا.

يعني ذلك تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار حوالي 2300 طن سنويًا، وهو ما يعادل امتصاص كمية كربون مساوية لتلك التي تمتصها حوالي 128000 شجرة. بالنسبة للأسر الفردية، فإن التوفير في التكاليف يتراوح بين 500 و800 يوان صيني سنويًا (أي ما يعادل تقريبًا 70 إلى 110 دولارًا أمريكيًا) مقارنة باستخدام سخانات المياه التي تعمل بالغاز، مما يمثل انخفاضًا بنسبة 60% في تكاليف استهلاك الطاقة اللازمة لتوفير المياه الساخنة.

مراقبة الجودة في التطبيقات السكنية على نطاق واسع

تركيب 4,747 نظامًا فرديًا لتسخين المياه بالطاقة الشمسية في مجتمع واحد – كل نظام يحتوي على جهاز تجميع الطاقة الشمسية الخاص به، وأنابيب لنقل المياه، وخزان تخزين، ووحدة تحكم – يتطلب إجراءات صارمة لمراقبة الجودة، وهي إجراءات تتجاوز بكثير تلك المستخدمة في تركيب الأنظمة السكنية الفردية. الطريقة المستخدمة في هذا المشروع توفر إطارًا مرجعيًا للمطورين ومقاولي الهندسة والتوريد والتركيب الذين يخططون لتنفيذ مشاريع مماثلة على نطاق واسع.

الانطباقية على المشاريع السكنية الدولية

سخان المياه الشمسي المثبت على الشرفات ليس منتجًا خاصًا بالسوق الصينية فحسب؛ بل هذه الفئة من المنتجات منتشرة بشكل واسع في جنوب أوروبا والشرق الأوسط وشمال أفريقيا، بالإضافة إلى بعض مناطق جنوب شرق آسيا… أي في المناطق التي تهيمن فيها الشقق كنوع رئيسي من المساكن، وحيث يتم مشاركة مساحات الأسطح أو لا تكون متاحة لاستخدام أنظمة التدفئة الخاصة بكل أسرة على حدة.

بالنسبة للموزعين الدوليين ومطوري المشاريع، فإن الدروس الرئيسية المستفادة من هذا المشروع يمكن تطبيقها على نطاق واسع.

حلول سخانات المياه الشمسية المنقسمة من Soletks

قامت شركة “سوليتكس” بتوفير…سخان مياه شمسي مضغوط يعمل بنظام التقسيمالأنظمة المستخدمة في هذا المشروع. تم تصميم خطوط المنتجات هذه خصيصًا للاستخدام على الشرفات والواجهات في المباني السكنية متعددة الطوابق والشاهقة، حيث تتراوح سعة الخزانات المخصصة لكل وحدة سكنية بين 100 لتر و300 لتر.

كشركة مصنعة مباشرة مقرها في مدينة ديتشو، بمقاطعة شاندونغ، تقدم شركة Soletks أسعاراً ملائمة للكميات الكبيرة، بالإضافة إلى إمكانية تخصيص العلامات التجارية وتقديم خدمات هندسية متخصصة لمشاريع التطوير السكني.جامع الصفائح المسطحةتتمتع التكنولوجيا – والتي تشكل الأساس لكل من مجموعة سخانات المياه ذات التقسيم وسلسلة أنظمة التجميع الهندسية الأوسع نطاقًا – بمزايا ناتجة عن إنتاج طلاءات الامتصاص الانتقائية داخل الشركة نفسها، مما يضمن مراقبة جودة العملية بأكملها، بدءًا من المواد الخام وحتى النظام النهائي.

بالنسبة للمشاريع التي تتطلب الالتزام بالمعايير الأوروبية، تحصل شركة Soletks على شهادة “Solar Keymark” لمنتجاتها من أجهزة جمع الطاقة الشمسية، بالإضافة إلى شهادات أنظمة الإدارة ISO 9001 وISO 14001 وISO 45001. يمكن للمشترين بكميات كبيرة طلب إجراء تدقيقات في المصنع والحصول على الوثائق المتعلقة بالمشاريع. لمزيد من التفاصيل التقنية عن المنتجات، يرجى زيارة الموقع الإلكتروني…أنظمة المياه الساخنة بالطاقة الشمسيةصفحة الموارد.

الأسئلة الشائعة