نحن نبني جامع للطاقة الشمسية بأيدينا (23 صور)
محتوى
الشمس هي أقوى مصدر للطاقة على الأرض. في كل ثانية ترسل لنا أكثر من 80 ألف مليار كيلووات. هذا هو عدة آلاف من المرات أكثر من جميع محطات توليد الطاقة في العالم. لقد حاول الناس دائمًا إيجاد طريقة لتطبيق الطاقة الشمسية على احتياجاتهم. بالفعل في العصور الوسطى المبكرة ، عرفوا كيفية إشعال النار بمساعدة العدسات ، وفي الوقت الحاضر ، تحتوي الحاوية المثبتة على السطح المطلية بالأسود على ارتفاع في درجة حرارة الماء وتكون بمثابة دش صيفي في القرى والمنازل الريفية الصيفية. بالمناسبة ، هو أبسط مجمع للطاقة الشمسية - جهاز بسيط ومبتكرة يسمح باستخدام الطاقة الشمسية لتسخين المياه أو التدفئة. إذا تم تحسين التصميم بشكل طفيف ، فسيكون هناك ما يكفي من الماء الساخن لجميع الاحتياجات المنزلية وتدفئة المنزل. للقيام بذلك ، تحتاج إلى فهم مبدأ تجميع الطاقة الشمسية.
كيف يعمل المجمع الشمسي؟
يعتمد مبدأ تشغيل هذه الأجهزة على تحويل الطاقة الشمسية المشعة إلى حرارة:
- أشعة الشمس تسخن المبرد المنتشر في المجمع من خلال أنابيب رقيقة ؛
- يدخل المبرد المسخن (الماء أو التجمد) إلى خزان التخزين ؛
- في الخزان يقوم بتسخين المياه المخصصة للاحتياجات المنزلية ؛
- يعود المبرد المبرد إلى المجمع.
يمكن مقارنة مبدأ تشغيل المجمع الشمسي مع نظام تبريد السيارات - تتم إزالة الحرارة الزائدة من خلال المبرد من محرك قيد التشغيل وينفق على تسخين مقصورة الركاب. ولكن ، إذا كان من المهم أن تزيل السيارة أولاً وقبل كل شيء الحرارة من المحرك ، فعند تركيب مجمّع شمسي ، من الضروري حفظه بفعالية.
مزايا وعيوب استخدام مجمعات الطاقة الشمسية
يتفق علماء العالم على أن نسبة الطاقة التي يتم الحصول عليها من الشمس ستزداد فقط ويتم ذكر الحقائق التالية:
- الشمس مصدر لا ينضب وخالي من الطاقة ؛
- استخدام الطاقة الشمسية لا يؤدي إلى تلوث البيئة ولا يسهم في زيادة تأثير الدفيئة ؛
- يمكن استخدام الطاقة الشمسية في كل مكان ، فهي لا تحتاج إلى مواصلات ؛
- تسمح التطورات العلمية الحديثة بتجميع الطاقة المستقبلة بكفاءة ؛
- جامعي الشمسية بحاجة إلى الحد الأدنى من الصيانة.
- جهاز التجميع بسيط نسبيا وغير مكلف.
في الوقت نفسه ، يلاحظ العلماء الصعوبات في استخدام الطاقة الشمسية:
- كفاءة جامع يعتمد بشكل مباشر على مستوى تشميس.
- سيتطلب تركيب المعدات تكاليف أولية معينة ؛
- في فصل الشتاء ، وفقدان الحرارة يزيد بشكل كبير.
عيب آخر مهم هو القدرة على الحصول على الطاقة فقط خلال ساعات النهار.
أنواع المجمعات الشمسية
أعلاه ، وصفنا لفترة وجيزة مبدأ تشغيل مجمع الدائرة المزدوجة: يتدفق سائل التبريد على طول دائرة واحدة ، ويتدفق الماء على طول الدائرة الثانية. هذا الجهاز يمكن أن يكون دائرة واحدة. في ذلك ، يتم استخدام الماء فقط باعتباره الناقل الحرارة ، والتي تستهلك في وقت لاحق. جامع الدائرة الواحدة غير مناسب للاستخدام في فصل الشتاء ، حيث أن الماء سوف يجمد ويمزق الأنابيب.
بالإضافة إلى تقسيم المجمّعين إلى دوائر مفردة ومزدوجة ، هناك تصنيفات أخرى مقبولة عمومًا. لذلك ، يتم تقسيم مجمعات الطاقة الشمسية وفقًا لمبدأ العمل على:
- شقة.
- فراغ.
- الهواء؛
- مركزات.
النظر في هيكلها ومبدأ العمل بمزيد من التفصيل.
مجمع الطاقة الشمسية المسطحة
يشبه هذا الجهاز البسيط ساندويتش بالطبقات التالية:
- إطار الألومنيوم مع السحابات.
- عزل حراري
- ماصة السطح ماصة.
- أنابيب نحاسية
- الزجاج الواقي.
صفيحة الامتصاص مطلية باللون الأسود وتوفر أقصى امتصاص للإشعاع الشمسي ، ويقلل الزجاج المقسى الخاص الذي يغطي الهيكل بأكمله من فقدان الطاقة ، مما يخلق تأثير الدفيئة وتسخين الطبقة الماصة.
مجمعات الطاقة الشمسية المسطحة بسيطة في التصميم وموثوقة ، لكن لها كفاءة منخفضة.
جامع الفراغ الشمسي
مجمعات الطاقة الشمسية القائمة على أنبوب فراغ لديها مبدأ تشغيل مختلف.
على عكس المجمعات المسطحة ، تتراكم الحرارة في مجمعات التفريغ بواسطة أنابيب محكمة الغلق وجهاز تجميع الحرارة. يمتص السطح الزجاجي للأنابيب بطبقة خاصة الطاقة الشمسية بشكل فعال ، مما يسخن سائل التبريد داخل الأنابيب. يمنع الفراغ فقدان الحرارة من خلال العمل كعازل. من خلال مجمّع الحرارة ، يدخل السائل المتداول إلى خزان التخزين لتسخين الماء ثم يعود مرة أخرى إلى نظام أنبوب الفراغ.
تتيح عناصر الفراغ توفير كفاءة أعلى في أدوات التجميع من هذا النوع مقارنةً بنظيراتها المسطحة.
جامع الهواء الشمسي
جامعي هذا النوع ليس لديهم كفاءة عالية ، لأن الهواء لديه قدرة حرارة أقل. ولكن يمكن استخدامها على مدار السنة ، حيث أن الهواء غير قادر على التجمد في فصل الشتاء.
تصميم مشعب الهواء هو أبسط وموثوقية للغاية. يمكن استخدام أدوات تجميع الهواء لتسخين المباني السكنية وكذلك المباني الصناعية ومتاجر الخضروات والمستودعات والكراجات والأقبية.
يختلف الجهاز ومبدأ تشغيل جهاز تجميع الهواء قليلاً عن نظائرهما المسطحة: نظام الأنابيب النحاسية مع سائل التبريد من خلالهما يحل محل لوحة تلقي الحرارة مع الزعانف.
يشبه جهاز اللوحة البولي الخلوي. بين حواف لوحة الهواء يمر وتم تسخينها في هذه العملية. يتم تزويد الهواء الساخن إلى الغرفة ، مما يؤدي إلى تسخينه ويعود إلى المجمع. تصنع الألواح من مواد ذات الموصلية الحرارية العالية - النحاس والألومنيوم والصلب.
في منطقة المناخ الروسية ذات الشتاء البارد ، لن يقوم مجمع الهواء بتسخين المنزل بالكامل ، ولكن كمصدر إضافي للحرارة المجانية ، يمكن أن يوفر تكاليف التدفئة بشكل كبير.
كيف تصنع جهاز تجميع الطاقة الشمسية بيديك؟
تعتمد قدرة مجمّع الطاقة الشمسية بشكل مباشر على منطقته ، لكن مع زيادة المساحة ، ستزداد تكاليف الاستحواذ أيضًا. في بعض الحالات ، يكون إنشاء مجمّع شمسي من مواد مرتجلة بأنفسنا أكثر ربحية. ستكون فعاليته صغيرة نسبياً ، لكن الإنفاق على المواد لن يؤثر على ميزانية الأسرة. أي بناء محلي الصنع سيؤتي ثماره بسرعة كبيرة إذا كان من الممكن منع فقدان الحرارة. أسهل طريقة لصنع مجمّع شمسي للهواء أو مسطح في المنزل.
بادئ ذي بدء ، تحتاج إلى تحديد موقع لتثبيته:
- يجب أن يتم توجيه الألواح جنوبًا بدقة بزاوية معينة ، مما يوفر أقصى درجات التشمس. ستكون كفاءة الجهاز أعلى إذا تم تغيير زاوية ميل اللوحة ، مع التركيز على ارتفاع موضع الشمس في فترة معينة. لذلك ، في فصل الشتاء ، يجب أن تكون زاوية الميل القصوى ، وفي الصيف ، يجب أن تكون الألواح بزاوية أقل.
- يجب تثبيت ألواح التجميع في أقرب وقت ممكن من الغرفة التي سيتم تسخينها لتقليل فقد الحرارة. التثبيت الفعال للجامع على المنحدر الجنوبي لسقف المنزل أو على التمثال.هذا يقلل من فقدان الحرارة ، ولكن يجب إجراء ثقوب إضافية في السقف.
- يجب ألا يقع الظل من الأسوار أو الأشجار أو المباني الأخرى في المكان الذي تم اختياره لتركيب المجمع.
ضع في اعتبارك أنه في فصل الشتاء تكون الظلال أطول بكثير بسبب انخفاض موضع الشمس فوق الأفق.
بعد اختيار المكان الأمثل ، تحتاج إلى تحديد المواد التي ستكون بمثابة أحواض حرارية. بالنسبة لهواة جمع الهواء محلي الصنع ، تعد علب الألمنيوم المخصصة للمشروبات مناسبة. الراحة واضحة - يحتوي الألومنيوم على الموصلية الحرارية العالية ويسهل قطعه ، والبنوك لها أحجام قياسية ويتم ضمها معًا.
بعد جمع العدد المطلوب من العلب ، يجب غسلها جيدًا وتجفيفها وتقطيع ثقوبها في الرقبة وأسفلها ولصقها بمادة مانعة للتسرب بالغراء ورسمها باللون الأسود.
يجب أن يتوافق عدد العلب في الطول والعرض مع حجم اللوحة. بعد وضع بطارية العلب في اللوحة ، من الضروري تنظيم القنوات لتزويد وتفريغ الهواء. للقيام بذلك ، يمكنك استخدام الأنابيب الجاهزة التي يتم بيعها لتركيب التهوية. أثناء تجميع النظام ، من الضروري توفير عزل الجانب الخلفي من اللوحة والزجاج العلوي. يمكن استبداله بقطعة من البولي.
يمكن توصيل المجمع النهائي بنظام تهوية الغرفة أو تركه مستقلًا. لمزيد من الكفاءة ، يتم توصيل مروحة بها. يمكن أن يصل الفرق في درجة الحرارة عند المدخل والمخرج في هذا المجمع إلى 35 درجة.
بالإضافة إلى الهواء ، يمكن أيضًا ترتيب تسخين المياه. بطاريات الحديد أو الألمنيوم المصبوب ، يمكن أن يكون أنبوب أو خرطوم PND بمثابة أحواض حرارية. إذا كان جامع تخطط
استخدم على مدار السنة ، يجب أن يكون النظام مزدوج الدائرة وملء التجمد أو أي سائل تبريد آخر كمبرد.
يمكن للجهاز في منزلك أو في كوخ المجمع الشمسي أن يقلل بشكل كبير من تكاليف التدفئة ويلبي بالكامل احتياجات الماء الساخن.
