مجمع الطاقة الشمسية من مادة البولي كربونات

رأيت على الإنترنت الكثير من التقنيات والأساليب المختلفة لصنع سخانات المياه بالطاقة الشمسية وقررت مشاركة تجربتي الخاصة. أنا أعتبر هذا المشروع ناجحا للغاية، حيث أن كل سنتيمتر من سطح المجمع على اتصال مباشر بالماء الساخن. بالإضافة إلى ذلك، باستخدام التكنولوجيا كأساس، يمكنك بسهولة بناء جامع بالحجم المطلوب.

مفهوم المشروع

جوهر المجمع الشمسي هو أن الماء البارد من الخزان يتدفق بالجاذبية إلى المجمع. يرتفع الماء الساخن عبر القنوات ويتدفق مرة أخرى إلى الخزان. وبالتالي، يتم إنشاء الدورة الدموية الطبيعية في نظام مغلق.
يتكون المشعب من لوح من البولي كربونات أو أي بلاستيك آخر به مربعات مجوفة بالداخل تمتد بالطول. ولزيادة امتصاص ضوء الشمس وتحسين أداء المجمع (معدل تسخين الماء)، يمكن طلاء البلاستيك باللون الأسود. ولكن هنا من المهم أن نتذكر أن الورقة مصنوعة من مادة البولي كربونات الرقيقة إلى حد ما، لذلك إذا تم تسخينها بقوة في غياب الدورة الدموية، فيمكن أن تنعم أو تتشوه، الأمر الذي سيؤدي إلى تسرب المياه.
ومن الجدير بالذكر أيضًا أن هذا الجهاز غير مناسب للتركيب في المباني السكنية بغرض توفير الماء الساخن. هذا المشروع التجريبي أكثر ملاءمة لتجهيز دش صيفي في كوخ صيفي.

الأدوات والمواد

الأدوات التي سوف تحتاجها:

• منشار دائري ومنشار يدوي.
  
• الحفر الكهربائية.
  
• سكين.
  
• الروليت.
  
• مفك براغي.
  
• مسدس صمغ السيليكون.
  
• دباسة البناء.

المواد اللازمة للمجمع:

• لوح بولي كربونات مع قنوات مجوفة.
  
• أنبوب بلاستيكي ABS.
  
• 4 سدادات أنبوب.
  
• حلمات بلاستيكية ملولبة مقاس 2 ½ بوصة مع تركيب خرطوم.
  
• أنبوب مانع التسرب من السيليكون.
  
• رش الطلاء إذا كنت تخطط للطلاء.

مواد الإطار:

• 1 ورقة من الخشب الرقائقي.
  
• ورقة البوليسترين الموسعة. يمكنك أيضًا استخدام المربعات الرغوية.
  
• عوارض خشبية بقسم 100×100 مم.
  
• فيلم البولي ايثيلين، الشريط.
  
• البراغي والصواميل والغسالات والأقواس للتثبيت.

مواد لتنظيم تداول المياه:

• خزان أو حاوية مناسبة للمياه.
  
• لتوصيل الخزان، ستحتاج إلى خرطوم حديقة، يعتمد طوله على مسافة حاوية المياه من المجمع نفسه.
  
• عدة مشابك لتوصيل الخرطوم.

لاختبار أداء مجمع الماء الساخن بوضوح، استخدمت مقياس حرارة رقمي.

تقنية خطوة بخطوة لتجميع مجمع الطاقة الشمسية

بادئ ذي بدء، تحتاج إلى قطع ورقة البولي إلى الأبعاد المطلوبة. خططت لإنشاء جامع بقياس 1 × 2 متر، وانطلقت من هذه الحقيقة. ترتيب العمل هو كما يلي:

• يتم قطع الأنبوب البلاستيكي ABS إلى قطع بطول يتناسب مع عرض الورقة. في حالتي هو 1 متر.
  
• في جانب الغطاءين تحتاج إلى حفر ثقوب للحلمات.إذا لم يكن لديك مثقاب بالقطر المناسب، يمكنك توسيع الثقب الصغير بمبرد دائري.
  
  
  
  
• لكي تتناسب المقابس ذات المحولات المثبتة مع الأنابيب، كان لا بد من قطع فتحة نصف دائرية فيها، كما هو موضح في الصورة.
  
  
  
  
  
  
  
• ثم استخدمت منشار طاولة لقطع الأنبوبين لإنشاء عملية قيصرية.
  
  
  
  عند إجراء هذه العملية، عليك توخي الحذر ومراعاة الموقع والاتجاه المطلوب لمحولات الحلمة.
  
  
  
  
• يجب إجراء نفس القطع في الأغطية بحيث يمكن تركيب اللوحة البلاستيكية فيها.
  
  
  
  
  
  
  
• عند الانتهاء من جميع العمليات التحضيرية، تحتاج إلى تجميع جميع الأجزاء بشكل جاف لضمان توافقها، وإجراء التعديلات إذا لزم الأمر.
  
• عندما يتم ضبط جميع العناصر، يتم تفكيك الهيكل وإعادة تجميعه باستخدام غراء السيليكون لإغلاق جميع الوصلات. بالإضافة إلى طلاء المفاصل بمادة مانعة للتسرب، أوصي بوضع القليل من السيليكون على الجزء الخارجي من جميع الطبقات بعد التجميع.

لكي يجف مانع التسرب جيدًا، يجب ترك الهيكل المجمع بلا حراك لمدة يوم تقريبًا، وبعد ذلك يمكنك البدء في التحقق من الضيق. للقيام بذلك، يتم توصيل الخراطيم بمحولات المدخل والمخرج، ويتم توصيل أحدها بإمدادات المياه. بعد ملء المجمع بالكامل بالماء، يتم فحص جميع الطبقات والوصلات للتأكد من عدم وجود تسرب. إذا تم اكتشاف تسرب، يتم تصريف المياه وبعد التجفيف، يتم إعادة إغلاق الاتصال الذي به مشكلة.
لتتمكن من حساب إنتاجية وكفاءة المجمع، عليك أن تعرف حجمه. للقيام بذلك، يجب أن يتم تصريف الماء من المجمع إلى بعض الحاويات.على سبيل المثال، تحتوي لوحتي على 7.2 لترًا (بما في ذلك الخراطيم).

صنع الإطار وتجميع اللوحة

من حيث المبدأ، يمكن بالفعل استخدام المجمع عن طريق وضعه على السطح أو أي سطح ثابت ومسطح آخر. لكنني قررت أن أصنع نوعًا من السكن للوحة البلاستيكية لتقليل احتمالية حدوث ضرر عند الرفع/الخفض من سطح الحظيرة، حيث قررت تركيب دش صيفي، لأنني أخطط لإزالته لفصل الشتاء.
تم وصف تجميع العلبة خطوة بخطوة أدناه:

• يتم قطع لوح الخشب الرقائقي بحجم المجمع المُجمَّع بتداخل 10 سم على كل جانب (قمت أولاً برسم الصفيحة البلاستيكية باللون الأسود باستخدام طلاء الرش).
  
• لإزالة التركيبات لتوصيل الخراطيم، قمت بحفر ثقوب.
  
  
  
  
• تم وضع البوليسترين الموسع بسمك 50 مم على الخشب الرقائقي.
  
  
  
  
• لقد وضعت المشعب البلاستيكي فوق رغوة البوليسترين.
  
  
  
  
  
  
  
• على جميع جوانب اللوحة، تم تثبيت كتلة خشبية على الخشب الرقائقي، والتي تعمل كنوع من السياج.
  
• من الأعلى، تمت تغطية الهيكل بأكمله بغشاء بلاستيكي سميك، تم تثبيته بشريط ودبابيس باستخدام دباسة البناء.

وهكذا، حصلت على جامع الحرارة في "حالة" موثوقة، والتي بفضلها يتم حماية اللوحة البلاستيكية من الإجهاد الميكانيكي.
ملحوظة! لقد استخدمت البولي إيثيلين الشفاف العادي، ولكن في الصورة يبدو أنه أبيض - وهذا وهج.

ملء النظام

يمكنك الآن ملء المجمع بالماء واختبار أداء النظام. لقد قمت بتثبيته بزاوية والخزان (فارغ) أعلى قليلاً. يتم توصيل خرطوم واحد بالتركيب السفلي والثاني بالجزء العلوي. لملء النظام بالماء، قمت بتوصيل الخرطوم السفلي بمصدر إمداد المياه وفتحت الصمام قليلاً حتى يمتلئ النظام بالماء تدريجيًا.يعد ذلك ضروريًا حتى يزيح الماء كل الهواء تدريجيًا. عندما خرج الماء من الخرطوم الثاني (كان المجمع ممتلئًا بالكامل)، قمت بفتح الصمام بالكامل حتى يخرج الهواء المتبقي تحت ضغط الماء. لقد ملأت أيضًا وعاء الماء.

عندما لم يعد هناك فقاعات هواء في تدفق الماء الخارج من خرطوم المخرج، قمت بإيقاف تشغيل الماء وغمر طرفي الخرطوم في الماء في الخزان (يجب أن يكونا دائمًا تحت الماء حتى لا يدخل الهواء إلى النظام ).

اختبار واختبار سخانات المياه بالطاقة الشمسية

عندما يمتلئ النظام، تحت تأثير حرارة الشمس، تسخن المياه الموجودة في القنوات الرقيقة للوحة البلاستيكية وتتحرك تدريجياً للأعلى، مما يشكل دورانًا طبيعيًا. يتدفق الماء البارد من الخزان من خلال الخرطوم السفلي، ويدخل الماء الساخن من المجمع إلى نفس الخزان من خلال الخرطوم العلوي. تدريجيا يسخن الماء في الحاوية.

لتوضيح التجربة، استخدمت مقياس حرارة رقمي مزود بمستشعر درجة حرارة خارجي. أولاً، قمت بقياس درجة حرارة الماء في الحاوية، وكانت 23 درجة مئوية. ثم قمت بإدخال المستشعر في خرطوم المخرج الذي من خلاله يتدفق الماء الساخن في المشعب إلى الخزان. أظهر مقياس الحرارة 50 درجة مئوية. نظام تسخين المياه بالطاقة الشمسية يعمل!

خاتمة

بناءً على نتائج اختبار أداء نظام المجمع لمدة ساعة واحدة، تلقيت تسخين 20.2 لترًا من الماء (7.2 لترًا في المجمع نفسه و13 لترًا جمعتها في حاوية للتجربة) من 23 إلى 37 درجة مئوية.
وبطبيعة الحال، يعتمد أداء النظام وكفاءته على النشاط الشمسي: فكلما كانت الشمس أكثر سطوعا، كلما ارتفعت درجة حرارة الماء ويمكن تسخين كمية أكبر في وقت أقل. لكن بالنسبة للاستحمام الصيفي، أعتقد أن هذا المجمع كافٍ تمامًا.

المقال الأصلي باللغة الإنجليزية