عمل السخان الشمسي

توجد عدة أنواع مختلفة ومتطورة من سخانات المياه، ويعدّ السخان الشمسيّ واحدًا من أهم هذه الأنواع؛ حيث يتم الاعتماد فيه علي الطاقة الشمسية، أو الحرارة الناتجة عن أشعة الشمس في فصل الصيف؛ من أجل تسخين المياه الخارجة من الصنبور، واستعمالها في الأغراض المنزلية المتعددة، بآلية مميزة؛ لذلك سوف نتناول العديد من المعلومات عن السخان الشمسيّ، وطريقة عمله، من خلال هذا المقال في السطور التالية.

بداية اختراع السخان الشمسيّ

تعود نشأة السخان الشمسي إلي القرن التاسع عشر، إلا أنها ما زالت في تقدم وتطور مستمر؛ فقد بدأت السخانات الشمسية قديمًا على هيئة خزانات صغيرة، ذات لون أسود، يتم به تخزيّن المياه، تحت أشعة الشمس الحارقة؛ حتى تمتّص هذه الخزانات الصغيرة الحرارة وتنقلها إلى المياه، ثم يتمّ تمريرها في أنبوب صغير إلي النظام المائي الساخن، ليتمّ استخدامها.

ثم تمّ تطوير قدرات طلاء الامتصاص في السنوات العشرين الأخيرة، بحيث يتم الاستفادة من أشعة الشمس بنسبة لا تقل عن ٥٠ بالمئة؛ من أجل تسخين المياه بصورة أسرع.

آلية عمل السخان الشمسيّ

يقوم سخان المياه الشمسيّ بامتصاص الضوء، من خلال ألواح الطاقة الشمسية، التي تقوم بتحويل هذا الضوء إلى حرارة، ثم تعبر هذه الحرارة إلى داخل خزان المياه بعدة طرق وأنظمة مختلفة، يمكن شرحها من خلال الأربعة أنظمة التالية:

أولاً طريقة الدوران السلبي: وهو ذلك النظام الذي يعتمد على نقل الماء بشكل مباشر، من الألواح إلي الخزان، ولا يعتمد هذا النظام على أي مضخّات متداولة؛ لعدم وجود الحاجة إليها.

ثانيًا الاستخدام المباشر: يتم توزيع المياه في هذا النظام باستخدام ألواح تجميع الطاقة؛ حيث يتم تسخين المياه في الألواح، ثم يتم تداولها عبر أنبوب يقوم بتوصيلها عبر السخان، أو الاستعمال بشكل مباشر.

ثالثًا: تقنية الحلقة الدوّراة: وتقوم الفكرة على تخزيّن السوائل في تجمّعات تسخين الحرارة الشمسية، بواسطة هذا السائل، الذي يمرّعبر مبدلات حرارية في خزانات التسخين، وتنتقل الحرارة بواسطة هذه العملية، من السائل إلى الماء الموجود في الخزّان، ثم ينتقل السائل إلي المجمّعات مرة أخرى.

رابعًا الدوران الإيجابي: وهو ذلك النظام الذي يقوم باستخدام مضخّات كهربائية متداولة، وأدوات التحكم، وبعض الصمامات، من أجل القدرة على نقل المياه من ألواح التجمع إلي الخزّان، ويتم الاستعانة بشكل كبير بهذا النظام في الولايات المتحدة الأمريكية.

تختلف آلية عمل السخان الشمسي بقدر كبير من سخان لآخر، حسب النظام الذي يعمل به، بالإضافة إلى ألواح تجميع الطاقة الشمسية، التي تعدّ أساس العمل والتسخين في هذا النوع من أجهزة تسخين المياه.

مكونات السخان الشمسيّ

يتكون السخان الشمسي من عدة مكونات ثابتة، فعلى الرغم من تنوع السخانات الشمسية، واختلاف كفاءتها، وقدراتها، وطريقة عملها، ولكنها تحتوي على مكونات لا تتغير من سخان لأخر، يمكن توضيحها فيما يلي:

خزان الماء

حيث تعتمد جميع سخانات المياه الشمسية، على الخزانات التي تقوم بحفظ المياه الساخنة بداخلها، لحين الحاجة أو الاستخدام، ويختلف حجمها من سخان لأخر حسب الرغبة، وسعة تخزين المياه المطلوبة.

تتميز هذه الخزانات بالقدرة على الحفاظ على المياه ساخنة، لأطول فترة ممكنة، وذلك من خلال طلائها بمواد عازلة للحرار،ة والعوامل الجوية؛ حتى لا تمتص البرودة، وتفقد المياه حرارتها بشكل سريع.

ألواح مجمعات الطاقة الشمسية

وهي عبارة عن لواقط وألواح تقوم بجمع أشعة الشمس، بأكبر قدر ممكن؛ كي ترتفع درجة حرارة هذه الألواح، من أجل عملية التسخين.

هيكل معدني للتثبيت

وهو الذي يقوم بدور الرابط والمثبت بين ألواح الطاقة والخزّان، وذلك بتقنية خاصة، بحيث يعمل على زيادة أشعة الشمس المتساقطة على المجمعات؛ لزيادة معدل وسرعة التسخين.

سخان كهربائي

ويتم استخدامه بشكل احتياطي؛ حيث يقوم بقياس حرارة المياه، من خلال الحسّاس المتواجد في داخله، وتعود أهمية هذا السخان الاحتياطيّ إلى انخفاض درجة الحرارة في فصل الشتاء، بالإضافة إلى زيادة معدل الاستهلاك.

أنابيب فولاذية

تصنّع هذه الأنابيب من الفولاذ؛ لحمايتها من التعرض للصدأ مع الوقت، والتأثر بعوامل الطبيعية والحرارة، وتقع أنابيب الفولاذ بجوار كابل قياس الحرارة، وتقوم بمنع حدوث أي تسريب للمياه.

محوّل الصمامات

ويستخدم هذا المحول بغرض تشغيل صمام التحويل، مستخدمًا الحرارة الناتجة من تقنية النظام الحراري الناتج عن الشمس فقط، وتنفرد هذه الصمامات بسلاسة تركيبها، وتصنع غالبًا في كثير من الدول على أوسع نطاق.

تعدّ الشمس من أهم مصادر الطاقة، التي سعى الإنسان بشتى الطرق من أجل الاستفادة منها، ولقد كان من ثمار هذا السعيّ هو التوصل إلى السخان الشمسيّ، هذا الاختراع الرائع، والموفر في الطاقة الكهربائية، والذي يستخدم بكثرة في نطاق واسع في الدول الأوربية وأمريكا.