مرحبًا يا من هناك! أنا مورد لهواة الجمع الحرارية الشمسية ، واليوم أريد الدردشة حول شيء مهم للغاية في مجالنا: تأثير مساحة سطح المجمع على نقل الحرارة.
لنبدأ بالأساسيات. جامعي الحرارية الشمسية هي أجهزة مذهلة جدا. إنها مصممة لالتقاط أشعة الشمس وتحويلها إلى حرارة ، والتي يمكن استخدامها بعد ذلك لمجموعة من الأشياء مثل تسخين ماء أو حتى تسخين الفضاء. ولكن مدى قيامهم بهذه المهمة يعتمد على مجموعة كاملة من العوامل ، وواحد من Biggies هو مساحة سطح جامع.
فكر في الأمر هكذا. عندما تمسك يدك تحت أشعة الشمس ، كلما تعرضت يدك ، كلما زادت دفئًا ، أليس كذلك؟ إنها نفس الفكرة مع جامعي الطاقة الشمسية الحرارية. كلما زادت مساحة سطح المجمع ، زادت أشعة الشمس. أشعة الشمس هي في الأساس مجموعة من حزم الطاقة تسمى الفوتونات ، ومهمة جامع هي امتصاص أكبر عدد ممكن من هذه الفوتونات.
عندما يكون لدى جامع مساحة سطح أكبر ، فإن الأمر يشبه امتلاك شبكة أكبر لالتقاط تلك الطاقة - الفوتونات الغنية. هذا يعني أن المزيد من الطاقة الشمسية يمتصها جامع. بمجرد امتصاص الطاقة ، يجب نقلها إلى سائل (عادةً الماء أو سائل نقل الحرارة). وهنا يأتي سحر نقل الحرارة.
هناك ثلاث طرق رئيسية يمكن نقل الحرارة: التوصيل والحمل الحراري والإشعاع. في جامع حراري للطاقة الشمسية ، يلعب الثلاثة دورًا. يحدث التوصيل عندما يتم نقل الحرارة من لوحة الامتصاص (الجزء الذي يمتص أشعة الشمس مباشرة) إلى السائل الذي يتدفق عبر المجمع. تسمح مساحة سطح أكبر بمزيد من الاتصال بين لوحة الامتصاص والسائل ، مما يعني توصيل أكثر كفاءة.
يستفيد الحمل الحراري أيضًا من مساحة سطح أكبر. عندما يتم تسخين السائل بالقرب من لوحة الامتصاص ، يصبح أقل كثافة ويرتفع. في جامع مع مساحة سطح أكبر ، هناك مساحة أكبر لحدوث هذا التدفق الحراري. يساعد هذا الدوران الطبيعي للسائل في توزيع الحرارة بشكل أكثر توازناً في جميع أنحاء النظام.
الإشعاع ، من ناحية أخرى ، هو انبعاث الطاقة في شكل الموجات الكهرومغناطيسية. يمكن أن تشع مساحة سطح جامع أكبر من الحرارة ، لكن هذا ليس شيئًا جيدًا دائمًا. نريد تقليل فقدان الحرارة من خلال الإشعاع ، ويتم تصميم جامعيهم الحديثين مع الطلاء الخاص لتقليل هذا. لكن بشكل عام ، فإن الامتصاص المتزايد بسبب مساحة سطح أكبر يفوق عادة خسائر الإشعاع المحتملة.
الآن ، دعنا نتحدث عن الأنواع المختلفة من جامعي الحرارية الشمسية التي نقدمها. لديناجامع الطاقة الشمسية الفراغ. قام هؤلاء المجمعون بإجلاء الأنابيب التي تخلق فراغًا حول الامتصاص. هذا الفراغ يعمل كعازل ، مما يقلل من فقدان الحرارة. تعني مساحة سطح أكبر في جامع الطاقة الشمسية الفراغ المزيد من الأنابيب ، مما يعني بدوره أن المزيد من أشعة الشمس يمكن التقاطها. تتيح مساحة السطح المتزايدة أيضًا نقل حرارة أفضل إلى السائل داخل الأنابيب.
نوع آخر هوجامع الطاقة الشمسية أنابيب الحرارة. أنابيب الحرارة رائعة حقا. يستخدمون سائل عمل يتبخر عند تسخينه بواسطة لوحة الامتصاص. ثم يرتفع البخار إلى نهاية المكثف ، حيث ينقل الحرارة إلى الماء أو الحرارة - نقل السائل. مع مساحة سطح أكبر ، يمكن تثبيت المزيد من أنابيب الحرارة ، ويمكن نقل المزيد من الحرارة بكفاءة.
النظام تسخين الماء الشمسي للأنابيبهو إعداد كامل يتضمن جامعي أنابيب الحرارة وخزان تخزين ومكونات أخرى. يمكن أن تؤدي مساحة سطح جامع أكبر في هذا النظام إلى تسخين ماء أسرع في خزان التخزين. هذا رائع للأسر أو المباني التجارية التي تحتاج إلى إمدادات كبيرة من الماء الساخن.
لكن وجود مساحة سطح أكبر ليس كل أشعة الشمس وأقواس قزح. هناك بعض الجوانب السلبية أيضا. لأحد ، يمكن أن يكون أكثر تكلفة. يتطلب جامعو أكبر مواد ، مما يؤدي إلى زيادة التكلفة. كما أنها تشغل مساحة أكبر ، لذلك إذا كان لديك مساحة تثبيت محدودة ، فقد لا يكون ذلك ممكنًا. يمكن أن تكون الصيانة أكثر من متاعب لأن هناك مساحة أكبر للتنظيف والتحقق من أي ضرر.
ومع ذلك ، إذا كنت في وضع لديك مساحة كافية وتحتاج إلى نظام تسخين عالي السعة ، فإن فوائد مساحة سطح جامع أكبر تفوق بالتأكيد العيوب. ستحصل على المزيد من الماء الساخن ، بسرعة أكبر ، وربما توفر على فواتير الطاقة الخاصة بك على المدى الطويل.
لذلك ، إذا كنت تفكر في تثبيت نظام جامع حراري للطاقة الشمسية ، فأنت بحاجة إلى النظر بعناية في احتياجاتك. ما مقدار الماء الساخن الذي تستخدمه؟ ما مقدار المساحة التي لديك لهواة الجمع؟ ما هي ميزانيتك؟ من خلال الإجابة على هذه الأسئلة ، يمكنك تحديد مساحة سطح الجامع الصحيحة لموقفك.
إذا كنت مهتمًا بمعرفة المزيد عن جامعي الحرارية الشمسية أو ترغب في مناقشة متطلباتك المحددة ، فنحن هنا للمساعدة. سواء كنت مالكًا للمنزل تتطلع إلى تسخين مياهك المنزلية أو صاحب عمل في حاجة إلى حل تسخين واسع النطاق ، لدينا الخبرة والمنتجات لتلبية احتياجاتك. ما عليك سوى التواصل ، ويمكننا بدء محادثة حول كيفية الحصول على أقصى استفادة من الطاقة الشمسية لاحتياجات التدفئة الخاصة بك.
مراجع
- Duffie ، JA ، & Beckman ، WA (2013). الهندسة الشمسية للعمليات الحرارية. وايلي.
- Kreith ، F. ، & Manglik ، RM (2010). مبادئ نقل الحرارة. تعلم Cengage.
