نظام الطاقة الشمسية المنقسم ذو اللوحة المسطحة: حل ذكي لتسخين المياه في المباني الشاهقة الحديثة

مع تسارع التحضر وانتشار المباني الشاهقة، تواجه أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية التقليدية قيودًا في التركيب وتحديات جمالية. يُعالج نظام الطاقة الشمسية الحرارية المنقسم ذو اللوح المسطح، بفضل تصميمه المبتكر الذي يعتمد على فصل المجمع عن خزان المياه، هذه الصعوبات بشكل مثالي، ويُصبح حلاً مثاليًا لتسخين المياه في المساكن الحديثة والمباني التجارية والقطاعات الصناعية. ستُجري هذه المقالة تحليلًا مُعمّقًا للمبادئ التقنية والمزايا الأساسية وفوائد التطبيق العملي لهذا النظام.

تركيب النظام ومبدأ العمل

1. مكونات النظام

يتكون نظام تقسيم الشاشة المسطحة من ثلاثة مكونات أساسية:

1. المجمعات ذات اللوحة المسطحة: يتم تركيبها على الجدران الخارجية للمباني أو درابزين الشرفات أو الأسطح، وهي تمتص الطاقة الشمسية وتحولها إلى طاقة حرارية.

2. خزان مياه معزول يتحمل الضغط: يوضع في الداخل (مثل الشرفات وغرف المعدات وما إلى ذلك)، ويخزن الماء الساخن ويحافظ على درجة الحرارة.

3. نظام التحكم الذكي: يربط مضخة الدوران ومستشعر درجة الحرارة والطاقة المساعدة لتحقيق التشغيل التلقائي الكامل.

2. عملية العمل

يعمل النظام من خلال وضع الحلقة القسرية:

• ترتفع درجة حرارة المادة المضادة للتجمد (مثل البروبيلين جليكول) الموجودة في المجمع بعد امتصاص الطاقة الشمسية.

• يبدأ جهاز التحكم في فرق درجة الحرارة تشغيل المضخة الدائرية لضخ الوسط عالي الحرارة إلى المبادل الحراري في خزان المياه.

• يتم نقل الحرارة إلى الماء البارد في خزان المياه من خلال المبادل الحراري.

• يعود الوسط المبرد إلى المجمع لإعادة تسخينه، مما يشكل دورة مغلقة.

خمس مزايا أساسية

1. اختراق قيود التثبيت

يتيح تصميم فصل المجمع عن خزان المياه إمكانية التركيب في الشقق والمباني الشاهقة ذات الأسقف غير المنتظمة، مما يوسع نطاق التطبيق بنسبة تزيد عن 80%.

2. عملية تحمل الضغط بالكامل

يتم توصيل خزان المياه مباشرة بخط أنابيب مياه الصنبور، مما يضمن ضغط مياه ثابتًا ويوفر نفس تجربة الاستحمام مثل سخان المياه بالغاز.

3. أداء مقاومة الصقيع القصوى

يمكن لنظام تداول مانع التجمد ذو الحلقة المغلقة أن يعمل بثبات في بيئة تبلغ درجة حرارتها -30 درجة مئوية، مما يحل مشكلة تجميد الأنابيب في المناطق الباردة تمامًا.

4. جماليات معمارية متكاملة 

يبلغ سمك المجمع ذو اللوحة المسطحة 8-10 سم فقط، ويمكن دمجه في الجدار الخارجي أو السور لتحقيق التثبيت غير المرئي، والذي يتوافق مع جماليات العمارة الحديثة.

5. التحكم الذكي والربط متعدد الطاقات

يدعم المراقبة عن بعد عبر تطبيق الهاتف المحمول، ويتحول تلقائيًا بين التدفئة الكهربائية والتدفئة المساعدة بالغاز، ويضمن إمداد الماء الساخن على مدار 24 ساعة.

سيناريوهات التطبيق النموذجية

1. نظام مثبت على جدار الشرفة للمباني السكنية الشاهقة

تكوين العلبة: مجمع 2-3 متر مربع + خزان مياه 150-200 لتر

العائلات المناسبة: 3-5 أفراد من العائلة، مع معدل توفير طاقة سنوي يتراوح بين 60% إلى 70%

2. نظام التدفئة المركزية للمدارس/المستشفيات

تكوين العلبة: مجموعة مجمعات 200-500 متر مربع + خزان تخزين الماء الساخن 10-50 طن

فوائد توفير الطاقة: توفير 20 إلى 100 طن من الماء الساخن يوميًا، مما يقلل تكاليف الطاقة بأكثر من 40%

3. تطبيق مصادر الحرارة الصناعية منخفضة الحرارة

سيناريوهات التطبيق: التسخين المسبق لمعالجة الأغذية، وتسخين خزانات الطلاء الكهربائي، ومياه المعالجة لمصانع النسيج

نطاق درجة الحرارة: يمكنه توفير مصدر حرارة مستقر من 40 إلى 80 درجة مئوية

المعايير الفنية ودليل الاختيار

1. مؤشرات الأداء الرئيسية: كفاءة جمع الحرارة، معامل فقدان الحرارة، ضغط العمل، عمر الخدمة.

2. صيغة حساب الاختيار 

مساحة تجميع الحرارة = متوسط ​​استهلاك المياه اليومي × (قيمة ارتفاع درجة حرارة الماء ÷ الإشعاع الشمسي) ÷ كفاءة النظام

سعة خزان المياه = 50 لترًا للشخص × حجم الأسرة × عامل الأمان 1.2

مواصفات التثبيت والتنفيذ

1. اختيار موقع التثبيت 

يجب تركيب المجمع في اتجاه الجنوب (شرق/غرب ≤15 درجة)، دون أي عائق على مدار العام

يجب وضع خزان المياه بالقرب من نقطة استخدام المياه لتقليل فقدان الحرارة من خط الأنابيب

2. متطلبات التثبيت المهنية 

يعتمد على أقواس من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 وأنابيب نحاسية للتوصيل لضمان السلامة الهيكلية

يجب عزل خطوط الأنابيب لتقليل فقدان الحرارة أثناء التشغيل

3. تدابير مكافحة التجمد والتآكل

يجب إضافة أشرطة التدفئة الكهربائية في المناطق المرتفعة والباردة لمنع التجمد

ينبغي اختيار الإطارات المضادة للتآكل المصنوعة من سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم للمناطق الساحلية

تحليل عائد الاستثمار

خذ عائلة مكونة من أربعة أفراد في شرق الصين كمثال:

الاستثمار الأولي: ما يقرب من 15000 إلى 20000 يوان (بما في ذلك التثبيت)

الحفاظ السنوي على الطاقة: تقليل استهلاك الكهرباء/الغاز بمقدار 2000-3000 كيلو وات في الساعة

فترة الاسترداد: من 4 إلى 6 سنوات (حسب أسعار الطاقة المحلية)

العائد مدى الحياة: يمكن أن يصل توفير التكلفة إلى 3 إلى 5 أضعاف الاستثمار الأولي

الأسئلة الشائعة

س1: هل يمكن استخدامه بشكل طبيعي في الأيام الممطرة؟

النظام مزود بخاصية تدفئة ثنائية الوضع. عند نقص ضوء الشمس، يُشغّل النظام تلقائيًا المساعدة الكهربائية لضمان إمداد مستمر بالماء الساخن طوال اليوم.

س2: هل الصيانة معقدة؟

إن سطح المجمع ذو اللوحة المسطحة يتم تنظيفه ذاتيًا، ولا يلزم فحص تركيز مانع التجمد إلا مرة كل 2 إلى 3 سنوات، مع تكاليف صيانة منخفضة للغاية.

س3: هل له أي تأثير على هيكل المبنى؟

حمولة المجمع أقل من 30 كجم/م²، وهي أقل من معيار حمولة السقف التصميمية. مع التركيب الاحترافي، لا يؤثر ذلك على السلامة الهيكلية.

خاتمة

حقق نظام الطاقة الشمسية المنقسم ذو اللوح المسطح تكاملاً مثالياً بين استخدام الطاقة الشمسية الحرارية والمباني الحديثة من خلال الابتكار التكنولوجي. فهو لا يحل مشكلة نقص التطبيقات في المباني الشاهقة فحسب، بل يُعيد أيضاً تعريف معايير إمدادات المياه الساخنة الخضراء بفضل أدائه المتميز وتحكمه الذكي. ومع التقدم في تحقيق هدف الحياد الكربوني وارتفاع أسعار الطاقة، سيصبح هذا النظام أحد البنى التحتية الأساسية للمباني المدنية والتجارية للحد من انبعاثات الكربون وتحقيق التحول في مجال الطاقة.

إن اختيار نظام تقسيم اللوحة المسطحة لا يتعلق فقط باختيار حل اقتصادي وموثوق للمياه الساخنة، بل يتعلق أيضًا بالاستثمار في نمط حياة مستدام موجه نحو المستقبل.

ملف الشركة

تأسست شركة Dezhou BTE Solar Co., Ltd. عام ٢٠٠٩، وتقع في مقاطعة شاندونغ، الصين. وهي شركة مبتكرة تُركز على تطبيقات الطاقة الشمسية الحرارية، وتمتلك العديد من حقوق الملكية الفكرية المستقلة في تقنياتها الأساسية. بالاعتماد على قدراتنا التقنية المتقدمة، طورنا بشكل مستقل خطوط إنتاج أوتوماتيكية بالكامل، ووصلت كفاءة الإنتاج إلى مستوى عالمي. واستنادًا إلى مفهوم الثورة الصناعية الرابعة، طورت الشركة أنظمة طاقة شمسية حرارية عالمية احترافية في درجات الحرارة العالية والمتوسطة والمنخفضة، مثل المجمعات المسطحة، ومجمعات الأنابيب على شكل حرف U، ومجمعات الأنابيب الحرارية، وسخانات المياه الشمسية. BTE ليست مجرد شركة مصنعة فحسب، بل تُقدم أيضًا حلولًا متنوعة لتوفير الطاقة لشركائها العالميين.

حصلت منتجات BTE على شهادة Solar Key Mark وشهادة CE. طورنا مجموعة متنوعة من المجمعات الشمسية لمختلف درجات حرارة التشغيل وظروف العمل. تشمل منتجات الطاقة الشمسية الحرارية المجمعات المسطحة، والمجمعات الأنبوبية على شكل حرف U، والمجمعات الأنبوبية الحرارية، والمجمعات المتشعبة، وسخانات المياه الشمسية المضغوطة وغير المضغوطة. تعاوننا مع العديد من الشركات المحلية والأجنبية على المدى الطويل في مجال أنظمة الطاقة الشمسية. نكرس جهودنا للبحث والتطوير والابتكار في تكنولوجيا الطاقة الشمسية الأساسية. بهدف بناء قاعدة عالمية رائدة لإنتاج المجمعات المسطحة، سنعمل على جعل العالم أكثر توفيرًا للطاقة وأكثر جمالًا من خلال بيئة نظيفة.