أنبوب إخلاء مجمع حراري للطاقة الشمسية

المجمع الطاقة الشمسية الحراري الأنبوبي المفرغتُعد هذه الأنظمة من أكثر تقنيات التدفئة الشمسية تطورًا المتاحة اليوم. من خلال الجمع بين الطلاءات الانتقائية والعزل الفراغي والهندسة الدقيقة، تحقق هذه الأنظمةكفاءة حرارية عاليةحتى في المناخات الباردة أو منخفضة الإشعاع. تتناول هذه المقالةالتصميم الهندسي والمواد والمعايير ومتطلبات التشغيل والإطار التنظيميمن مجمعات الأنابيب المفرغة، مع رؤى للمهندسين وخبراء الاستدامة ومطوري المشاريع.

المبادئ الهندسية

1. جمع الحرارة ونقلها

• أنبوب الامتصاص:مغلفة بطبقات انتقائية تعمل على زيادة الامتصاص مع تقليل انبعاث الأشعة تحت الحمراء.

• عزل الفراغ:يؤدي إحاطة الممتص بالفراغ إلى تقليل فقدان الحرارة بالحمل والتوصيل بشكل كبير.

• وسيلة نقل الحرارة:تنقل أنابيب الحرارة أو أنظمة التدفق المباشر الحرارة المجمعة إلى حلقة سائلة.

2. الكفاءة الحرارية

• الكفاءة تتراوح في كثير من الأحيان من65%–80%تحتISO 9806:2017شروط الاختبار.

• أداء متفوق مقارنة بالمجمعات ذات اللوحة المسطحة في المناخات الباردة بسبب انخفاض فقدان الحرارة.

3. ديناميكيات الموائع

• يمكن استخدام الماء أو الجليكول أو الحلول الهجينة.

• تمنع تكوينات الحلقة المغلقة التجميد وتحسن المتانة.

المواد ومعايير التصميم

• أنابيب زجاجية:زجاج البورسليكات المتوافق معEN 12975 وEN 12976المعايير.

• الطلاءات الانتقائية:عادة ما تكون عبارة عن نتريد الألومنيوم أو أكسيد النحاس، وهي مصممة لتحقيق المتانة والاستقرار الحراري.

• أنابيب الحرارة:مصنوع من النحاس مع اختبار التوصيل الحراري تحتASTM E1225.

• المجمعات والأغلفة:الفولاذ المقاوم للصدأ أو الألومنيوم، اجتماعUL 1703 سلامة الطاقة الشمسيةمتطلبات.

المتطلبات التنظيمية والسلامة

• ISO 9806:2017- اختبار الأداء الحراري والمتانة.

• أشراي 93-2010- طرق الاختبار الحراري للمجمعات.

• شهادة Keymark الأوروبية للطاقة الشمسية- ضمان الامتثال لتوجيهات الطاقة في الاتحاد الأوروبي.

• قوانين البناء المحلية- التكامل الهيكلي والسلامة.

الاعتبارات التشغيلية

• زاوية التثبيت:يتراوح الميل الأمثل بين20°–45°، اعتمادًا على خط العرض.

• صيانة:الحد الأدنى، في المقام الأول فحص الأختام، والمشعبات، والسوائل المضادة للتجمد.

• ملاءمة المناخ البارد:مقاومة ممتازة للصقيع بفضل العزل الفراغي.

• متانة:العمر المتوقع لـ15-25 سنةمع التثبيت المناسب.

مثال لبيانات الأداء

في الاختبار المُتحكم فيه، أنظام تجميع مفرغ ذو 20 أنبوبًاحقق مخرجات850 واط/م²في ظل ظروف السماء الصافية، تفوق أداء الأنظمة ذات اللوحة المسطحة بمقدار15-20% في الكفاءة الشتوية.

الأسئلة الشائعة

س1: ما الذي يجعل مجمعات الأنابيب المفرغة أكثر كفاءة؟
يقلل العزل الفراغي من فقدان الحرارة، مما يجعلها فعالة في المناخات الباردة أو العاصفة.

س2: هل يمكنهم العمل خلال الأيام الغائمة؟
نعم. تسمح الطلاءات الانتقائية بامتصاص فعال حتى تحت أشعة الشمس المنتشرة.

س3: هل هي مناسبة للتطبيقات الصناعية؟
نعم. يتم استخدامها على نطاق واسع فيأنظمة التدفئة المركزية، وتدفئة العمليات، والتبريد الشمسي.

س4: ما هي الشهادات اللازمة؟
الامتثال لهل هو 9806، يناير 12975، وSolar Keemer:مطلوب عادة للمشاريع الدولية.