أكثر الطرق شيوعًا لاستخدام الطاقة الشمسية لتسخين المياه هي إنشاء مجمعات شمسية مسطحة أو مفرغة. ومع ذلك ، لا تزال هناك طرق ذات معامل كفاءة مرتفع إلى حد ما يساعد على استخدام طاقة الشمس لتسخين المياه. ستنظر هذه المقالة في إحدى هذه الطرق ، وهي إنشاء مكثف شمسي لإمدادات المياه الساخنة.
لإنشاء نظام تسخين المياه باستخدام عاكس شمسي ، كان المؤلف بحاجة إلى المواد التالية:
1) طبق القمر الصناعي مكافئ
2) فيلم مرآة
3) أنبوب نحاسي
4) ملح
5) طلاء أسود مقاوم للحرارة
6) ألياف الكريستال موليت
فكر في أساسيات النظام ومراحل إنشاء المكثف الشمسي.
الميزة الرئيسية لمثل هذا النظام هي إنتاجيته الأعلى: تركز العاكسات عالية الجودة على الكثافة العالية لضوء الشمس في نقطة واحدة ، مما يسمح لك بتحويل المياه إلى بخار في ثوان.
لتوضيح القوة المرئية لهذه الأنظمة ، أوصي بقراءة مواد الفيديو التالية:
كما هو موضح في الفيديو ، يمكن لمكثف شمسي صغير أن يحرق الخشب ، ويذيب الرصاص ، أي أن درجة الحرارة التي تحدث عند تركيز أشعة الشمس مرتفعة جدًا.
ومع ذلك ، فإن هذا النظام له عدد من العيوب التي تحتاج إلى معرفتها قبل اتخاذ قرار بناء مثل هذا النظام.
من أجل تحويل العاكس باستمرار نحو الشمس ، من الضروري تثبيت أنظمة تتبع خاصة تقوم بتعديل العاكس بالنسبة للشمس طوال اليوم. أجهزة التتبع هذه مكلفة للغاية ، وتستهلك قدرًا كبيرًا من الطاقة.
تعتمد فعالية المكثف بشكل كبير على نظافة السطح العاكس ، لذلك تتطلب المرايا إبقائها نظيفة.
إذا كانت هذه العيوب لا تخيفك ، فبناء مكثف ستحتاج إلى طبق قمر صناعي مكافئ ، وليس من المهم بشكل خاص ما إذا كان التركيز المباشر أو الإزاحة النموذج. الشيء الرئيسي هو القطع المكافئ الصحيح ، والذي سيركز كل الأشعة الملتقطة في نقطة واحدة. من حيث المبدأ ، يمكنك حتى أن تصنع ما يشبه الهوائي من صفائح من الورق المقوى ، ولكن فعالية مثل هذا النظام تعتمد بشكل كبير على جودة القطع المكافئ.
بعد تنظيف سطح الهوائي ، شرع المؤلف في لصقه بفيلم مرآة. من الأفضل استخدام فيلم معدني بطبقة لاصقة لإنشاء سطح مرآة. إن لصق السطح بمثل هذا الفيلم أمر بسيط للغاية وفقًا لمبدأ ورق الجدران ذاتية اللصق ، ولكن يمكنك أيضًا استخدام قطع من المرايا لإنشاء سطح عاكس على الهوائي.
نظرًا لأن طبق القمر الصناعي نفسه له شكل منحني ، فليس من المعقول تمامًا محاولة لصق قطعة واحدة من الفيلم. لذلك ، قبل اللصق ، قطع المؤلف الفيلم إلى شرائح رقيقة. بفضل هذا النهج ، كان من الممكن لصق سطح الهوائي بالكامل بالتساوي إلى حد ما وفي الجودة.
بعد أن يكتسب الهوائي سطح مرآة ، من الضروري تحديد نقطة التركيز ، حيث سيكون مكان تركيز ضوء الشمس المنعكس من سطح الهوائي. عادة ، تقع نقطة التركيز في الهوائي الشمسي فقط في منطقة المحول ، ولكن إذا قمت ببناء القطع المكافئ بنفسك ، فمن الأسهل تحديد نقطة التركيز باستخدام الطريقة التجريبية. من الضروري أخذ قطعة من الخشب الرقائقي أكثر سمكًا ونقلها تدريجيًا بعيدًا عن المحور حتى تقل البقع الشمسية عليها ، بمجرد أن تكون ضئيلة ، ستكون هذه نقطة التركيز لأشعة الشمس. الشيء الرئيسي الذي يجب تذكره هو أن الحرارة تتركز في هذا المكان ، لذلك تحتاج إلى توخي الحذر وارتداء معدات واقية: قفازات جلدية أو قناع لحام أو نظارات شمسية.
بعد ذلك ، تحتاج إلى عمل مبادل حراري يبلغ الماء عن درجة الحرارة. لهذا ، استخدم المؤلف أنبوبًا نحاسيًا. صدم الملح به ، وبدأ في الالتفاف حول الأنبوب أكثر قليلاً. هناك حاجة إلى الملح داخل الأنبوب النحاسي حتى لا يتسطح الأنبوب أثناء اللف.
يلاحظ المؤلف أنه من أجل استخدام الطاقة القصوى من الشمس ، لا يضر المبادل الحراري بطلاء الأسود. نظرًا لأن المبادل الحراري سيختبر درجات حرارة عالية ، فمن الضروري استخدام طلاء مقاوم للحرارة للطلاء.
أيضًا ، لزيادة الكفاءة ، من الضروري عزل المشتت الحراري حتى لا يبرد من الرياح.
فيما يلي رسم تخطيطي لمشتت الحرارة المعزول:
استخدم مواد حرارية لعزل بالوعة الحرارة ، حيث ستتركز درجة الحرارة العالية في هذا المكان. يستخدم مؤلف هذا المكثف لهذا الغرض ألياف كريستال موليت ، والتي تستخدم في أفران الغاز وأفران الغط. يجب أيضًا تقسية الزجاج حتى لا يتشوه من درجة الحرارة.
تم تصنيع المشتت الحراري على أساس مشعات تبريد المياه لأجهزة الكمبيوتر. يتم تصنيعها وفقًا لحجم البقعة لنقطة تركيز المحور.
فيما يلي رسم تخطيطي لتوصيل مكثف شمسي:
يذكر المؤلف أيضًا أنه يجب أيضًا عزل الأنابيب والخزان من أجل زيادة الكفاءة.