مشروع التدفئة الشمسية لمبنى المكاتب الموفر للطاقة في ينتشوان

في مدينة مينينغ، ينتشوان (نينغشيا)، حيث تنخفض درجات الحرارة شتاءً إلى -15 درجة مئوية وتستمر التدفئة لمدة خمسة أشهر، كان مبنى مينينغ المكتبي الموفر للطاقة، بمساحة 285 مترًا مربعًا، يعاني سابقًا من مشكلة التدفئة الكهربائية التقليدية: تكاليف تزيد عن 3000 يوان شهريًا (15000 يوان سنويًا)، وفجوات حادة في درجات الحرارة (أقل من 16 درجة مئوية في الزوايا). الآن، بفضل نظام تدفئة شمسية مزود بـ 48 مجمعًا شمسيًا مسطحًا، أصبح المبنى نموذجًا للمباني الخضراء "الدافئة منخفضة الكربون".

الخلفية: الطلب المزدوج يؤدي إلى اختيار الطاقة الشمسية

تتميز مدينة مينينغ بمناخ قاري معتدل، مع شتاء طويل وبارد (من نوفمبر إلى مارس). وباعتباره مشروعًا محليًا تجريبيًا لتوفير الطاقة الخضراء، احتاج مبنى المكاتب إلى حل يقاوم درجات حرارة تصل إلى -15 درجة مئوية، ويحافظ على استقرار درجات الحرارة، ويخفض التكاليف. بالاستفادة من 2800 ساعة من ضوء الشمس سنويًا في ينتشوان، تم اختيار النظام "الذي يعمل بالطاقة الشمسية بمساعدة الكهرباء" - فهو يستخدم طاقة نظيفة محلية ويتحمل الظروف الجوية القاسية.

النظام الأساسي: مجمعات مقاومة للبرد لمنطقة الشمال الغربي

يتكون النظام من 48 مجمعًا مسطحًا (مساحة كل منها 2 متر مربع، بمساحة إجمالية 96 مترًا مربعًا)، تلبي أكثر من 80% من احتياجات التدفئة الشتوية. تُركّب المجمعات على التوالي والتوازي على السطح الجنوبي (بزاوية 35 درجة لأقصى قدر من ضوء الشمس)، وتتصل بنظام التدفئة الأرضية الداخلية. عندما يصل الإشعاع الشمسي إلى 300 واط/متر مربع، ترتفع درجة حرارة الماء إلى 50-60 درجة مئوية، مما يرفع درجة الحرارة الداخلية من 10 درجات مئوية إلى أكثر من 18 درجة مئوية في غضون ساعتين إلى ثلاث ساعات (وهي مدة كافية للأيام المشمسة).

في الأجواء الغائمة/المثلجة، تعمل وحدة استشعار فرق درجة الحرارة + وحدة مساعدة كهربائية: يبدأ تشغيل سخان بقدرة 3 كيلوواط إذا كانت الفجوة الحرارية أقل من 5 درجات مئوية، ويخزن خزان سعة 500 لتر الماء الساخن. حتى في يومين غائمين متتاليين، يبلغ استهلاك الطاقة المساعدة 15 كيلوواط/ساعة فقط يوميًا، وهو أقل بكثير من الأنظمة التقليدية.

النتائج: ترقيات ثلاثية

منذ شتاء 2023، كان أداء النظام جيدًا:

• الراحة: تحافظ التدفئة الأرضية على اختلاف درجات الحرارة في حدود ±2 درجة مئوية (20 درجة مئوية في المكاتب/غرف الاجتماعات، وأعلى من 18 درجة مئوية في مناطق الاستقبال)؛ ويضيف التحكم في المناطق (22 درجة مئوية للغرف المستخدمة، و16 درجة مئوية للغرف الشاغرة) مرونة.

• التكاليف: المدخرات الكبيرة تخفف الأعباء المالية.

• البيئة: يوفر 13,000 كيلوواط/ساعة من الكهرباء سنويًا (10.2 طن من ثاني أكسيد الكربون)، مع انخفاض مباشر في انبعاثات الكربون بمقدار 8.16 طن (80% من خلال التدفئة الشمسية). كما يُخفّض انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين.

الأهمية: نموذج قابل للتكرار

1. أثبت أن التدفئة الشمسية تعمل في مناطق باردة تصل إلى -15 درجة مئوية، مما يكسر أسطورة "الجنوب فقط".

2. يقدم حلاً نموذجيًا منخفض التكلفة للمباني العامة الصغيرة / المتوسطة (مكاتب المدينة والمراكز المجتمعية)، مما يخفض عتبات التجديد.

3. يساعد على تحقيق أهداف "الكربون المزدوج" على مستوى القاعدة الشعبية باستخدام موارد الطاقة الشمسية المحلية، مما يؤدي إلى دفع تحول الطاقة في المقاطعات الشمالية الغربية.