مجمعات الطاقة الشمسية الحرارية الهوائية - مبادئ العمل والأهمية

مجمعات الطاقة الشمسية الحرارية الهوائية - مبادئ العمل والأهمية

مع تسارع التحول العالمي نحو الطاقة النظيفة، اتسع نطاق تطبيق تكنولوجيا الطاقة الشمسية ليتجاوز بكثير توليد الطاقة الكهروضوئية. في السنوات الأخيرة، حظيت تقنية الطاقة الشمسية الحرارية، وهي تقنية واعدة للغاية، باهتمام متزايد. بالمقارنة مع المجمعات الشمسية الحرارية المائية التقليدية، لا تتطلب المجمعات الهوائية الحرارية دورانًا للسوائل، مما يجعلها أبسط هيكلًا وأقل تكلفة صيانة، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص للمناخات الباردة والجافة. ستقدم هذه المقالة تحليلًا متعمقًا لمبادئ عمل المجمعات الشمسية الحرارية الهوائية، وبنيتها الأساسية، وقيمتها التطبيقية.

الهيكل الأساسي لمجمع الطاقة الشمسية الحرارية الهوائية

المجمع الشمسي الحراري الهوائي النموذجي عبارة عن هيكل مسطح أو مائل قليلاً. مكوناته الأساسية هي:

غطاء شفاف: مصنوع عادة من الزجاج المقسّى أو البولي كربونات، وينقل الإشعاع الشمسي ويقلل من فقدان الحرارة الحملية والإشعاعية.

الممتص: هو عبارة عن لوحة من الألومنيوم أو النحاس مطلية بطبقة امتصاص شمسية انتقائية تعمل على امتصاص الإشعاع الشمسي وتحويله إلى حرارة.

قناة الهواء: يتدفق الهواء من خلالها ويتبادل الحرارة مع الممتص.

العزل: يقع على الجزء الخلفي وعلى جانبي المجمع لمنع فقدان الحرارة.

الإطار المعدني: يوفر الدعم الهيكلي والحماية المانعة للتسرب.

مبدأ العمل

تعتبر عملية تشغيل مجمع الهواء الشمسي بسيطة وفعالة، ويمكن تقسيمها إلى أربع خطوات:

امتصاص الإشعاع الشمسي: يمر ضوء الشمس عبر غطاء شفاف ويصطدم بلوحة امتصاص الحرارة ذات اللون الداكن.

انتقال الحرارة: تسخن اللوحة الماصة للحرارة بسرعة وتنقل الحرارة إلى الهواء المار.

دوران الهواء: من خلال مروحة أو الحمل الحراري الطبيعي، يدخل الهواء البارد إلى المجمع، حيث يتم تسخينه ورفع درجة حرارته.

مخرج الهواء الساخن: يتم توصيل الهواء الساخن إلى المستخدم، مثل الغرفة أو غرفة التجفيف.

بخلاف المجمعات الحرارية المائية، تُسخّن المجمعات الهوائية الهواء مباشرةً دون دوران السائل. لذلك، فهي مقاومة للتجمد أو التشقق أو التسرب أو التآكل، مما يجعل النظام أكثر استقرارًا ومتانة.