كيفية تحديد حجم سخان المياه الشمسي لسطحك

تحديد حجم سخان المياه الشمسي ليس المشكلة نفسها التي في تحديد حجم سخان تقليدي. فمع السخان الكهربائي تطابق الخزان مع الطلب وتنتهي. أما مع الشمسي فعليك أن تطابق شيئين في الوقت نفسه: الخزان مع طلبك، ومساحة اللاقط مع الطاقة التي يتلقاها سطحك فعلاً.

اضبط الخزان وأخطئ في اللواقط، فلن يسخن الخزان بالكامل أبداً. واضبط اللواقط وأخطئ في الخزان، فإما أن ينفد الماء الساخن أو تدفع لتخزين ماء لا تستخدمه أبداً. يغطي هذا الدليل جانب السطح من تلك المعادلة، وهو النصف الذي لا يجد معظم المشترين شرحاً له.

ابدأ بالخزان، ثم حدد حجم السطح ليطابقه

اعمل بهذا الترتيب. فسعة الخزان تتبع طلب أسرتك، تماماً كما في أي نظام تخزيني، و دليلنا لتحجيم سخانات المياه يغطي ذلك الحساب بالتفصيل.

القاعدة العملية الشائعة هي نحو متر مربع واحد من اللاقط لكل 50 إلى 75 لتراً من التخزين في مناخ مشمس. تعامل مع ذلك كرقم توجيهي لا كمواصفة: فالنسبة الصحيحة تتغير مع خط عرضك، وموسم استخدامك الأكثر كثافة، ومقدار الحمل الذي تريد للشمس أن تحمله.

الاتجاه: إلى أين تتجه اللواقط

ينبغي أن تتجه اللواقط نحو خط الاستواء. في نصف الكرة الشمالي يعني ذلك الاتجاه جنوباً؛ وفي الجنوبي شمالاً.

لا يلزم اصطفاف مثالي. فالانحراف المعتدل شرقاً أو غرباً يكلف قدراً قليلاً نسبياً من الناتج، وهناك مقايضة عملية تستحق المعرفة: الميل الطفيف غرباً يزيح الإنتاج إلى وقت متأخر من بعد الظهر، وهذا يناسب الأسر التي يكون استخدامها الأكثر كثافة في المساء. والميل شرقاً يفضّل الإنتاج الصباحي.

ما يضر هو الاتجاه بعيداً عن خط الاستواء. فإذا كان مستوى السطح الوحيد المتاح يتجه في الاتجاه الخاطئ، فإطار تثبيت يعيد توجيه اللواقط يستحق تكلفته عادةً، وعلى السطح المستوي يمكنك التوجيه بحرية، ولهذا كثيراً ما تكون الأسطح المستوية أسهل المواقع الشمسية.

زاوية الميل

القاعدة التقريبية المعتادة هي ضبط الميل بما يعادل خط عرضك تقريباً لأداء متوازن على مدار السنة. والأشد من خط العرض يفضّل الشتاء حين تكون الشمس أخفض؛ والأقل يفضّل الصيف.

لمعظم الأسر، التوازن على مدار السنة هو الهدف الصحيح، لأن الطلب على الماء الساخن لا يختفي شتاءً. وعملياً كثيراً ما يكون العامل الحاسم ميل السطح القائم، لأن إعادة التوجيه على سطح مائل تضيف تكلفة وحمل رياح. أما على السطح المستوي فالإطار يحدد الزاوية، فاستخدمه عن قصد بدلاً من قبول الافتراضي.

التظليل يكلف أكثر مما يتوقع الناس

التظليل هو العامل الأكثر تقليلاً من شأنه في التحجيم الشمسي، وهو غير متناسب. فاللاقط المظلل جزئياً لا يفقد شريحة متناسبة من الناتج؛ بل يتوقف الجزء المظلل عن المساهمة بينما يستمر النظام في فقد الحرارة إلى الهواء المحيط.

تحقق من الظل على مدار اليوم كله وعلى مدار السنة:

• الصباح وبعد الظهر، لا وقت الظهيرة فقط حين لا يكاد شيء يلقي ظلاً على سطح.
• الشتاء كما الصيف. تكون الشمس أخفض شتاءً، فتطول الظلال بالضبط حين تحتاج الناتج أكثر.
• المنشآت المجاورة بما فيها خزانات المياه وبيوت الدرج ووحدات التكييف وجدران الحاجز والمباني المجاورة.
• الأشجار التي ستنمو. الشتلة التي لا تبلغ السطح اليوم قد تبلغه بعد خمس سنوات.

إذا كان جزء من السطح مظللاً لساعات بلا مفر، فحدد حجم اللواقط على المساحة الخالية فعلاً لا على مساحة السطح الإجمالية. فتركيب اللواقط في الظل شراء معدات لا تستطيع العمل.

قياس مساحة سطحك المتاحة

المساحة القابلة للاستخدام أصغر دائماً من المساحة الإجمالية. قبل أن تفترض أن لديك مكاناً، اطرح:

• مساحة الوصول والصيانة حول المصفوفة. فاللواقط تحتاج إلى تنظيف دوري، وهو في المناخات المغبرة عامل أداء حقيقي.
• تباعد الصفوف. على السطح المستوي، تظلل الصفوف المائلة الصف الذي خلفها ما لم تتباعد بما يكفي، ويزداد ذلك التباعد مع زاوية الميل.
• المعدات القائمة على السطح، وخزانات المياه، ومناطق الاستبعاد حولها.
• الارتدادات عن الحواف المطلوبة للسلامة وحمل الرياح.

تأكد أيضاً من أن السطح يتحمل الحمل. فاللواقط وإطار التثبيت، وفي أنظمة الثرموسيفون خزان مياه ممتلئ على السطح، تمثل معاً حملاً إنشائياً معتبراً، مركّزاً عند نقاط التثبيت. وفي أي مبنى قائم يستحق هذا فحصاً لا افتراضاً.

كم من الحمل ينبغي أن تحمل الشمس؟

هذا خيار تصميمي لا جواب ثابت، وهنا يهدر التحجيم الزائد المال بهدوء.

تحجيم اللواقط لتغطية أسوأ أسبوع شتوي يعني أنك في معظم السنة تولّد حرارة أكثر بكثير مما يستطيع الخزان استيعابه. والفائض لا مكان له، فمساحة اللاقط الإضافية التي دفعت ثمنها لا تقدم شيئاً لتسعة أشهر.

النهج الاقتصادي المعقول هو تحجيم الشمسي ليحمل الجزء الأكبر من الطلب السنوي وترك احتياطي يغطي النقص في أسوأ الظروف. فالاحتياطي غير مكلف مقارنةً بمساحة اللاقط الفائضة، ولهذا ينبغي أن يتضمنه كل تركيب شمسي. والكسر الذي تختاره هنا هو أيضاً المدخل الوحيد الذي يستطيع المورّد تضخيمه بأكبر سهولة عند عرض رقم استرداد تكلفة سخان المياه الشمسي عليك، فقرره عن قصد. والعنصر الكهربائي في الخزان أبسط خيار؛ و مضخة حرارية تعطي تكاليف تشغيل أدنى بكثير حيث يكثر النقص.

نوع اللاقط يغيّر المساحة التي تحتاجها

الأنابيب المفرغة والألواح المسطحة ليست قابلة للتبادل متراً مربعاً بمتر مربع.

يستخدم لاقط الأنابيب المفرغة طبقة فراغ لمنع الحرارة الممتصة من الهروب إلى الهواء الخارجي، فيحتفظ بقدر أكبر مما يجمعه، وخصوصاً في الأيام الباردة أو الغائمة جزئياً. أما الألواح المسطحة فأبسط وأرخص وتعمل جيداً في الظروف الحارة باستمرار، لكنها تفقد قدراً أكبر من مكسبها حين تنخفض درجة حرارة المحيط.

عملياً يعني هذا أن مساحة معينة من الأنابيب المفرغة تقدم عموماً حرارة قابلة للاستخدام أكثر على مدى سنة كاملة من المساحة نفسها من الألواح المسطحة، فقد يبلغ سطح ضيق المساحة هدفه بالأنابيب المفرغة حيث لا تتسع الألواح المسطحة. انظر مجموعة سخانات المياه الشمسية لدينا.

التحجيم التجاري والفلل

على النطاق الأكبر تنطبق المبادئ نفسها، لكن عاملين إضافيين يهيمنان. فمساحة السطح تصبح القيد الملزم أبكر بكثير نسبةً إلى الطلب، وأنماط الطلب أحدّ، فعلى التخزين أن يجسر فجوة أكبر بين وقت سطوع الشمس ووقت سحب المبنى.

تُحدد الفلل الكبيرة والمجمّعات والفنادق وسكن العمال عادةً بطاقة شمسية تحمل الحمل الأساسي واحتياطي تقليدي أو بمضخة حرارية يضمن الإمداد. و سخانات مياه شمسية للفيلات تبدأ من 500 لتر، مع أنظمة تجارية تتدرج حتى 15,000 لتر.

أخطاء التحجيم الشائعة

• تحجيم الخزان لا اللواقط. الخزان الكبير بمساحة لاقط غير كافية لا يبلغ درجة الحرارة أبداً.
• تجاهل التظليل الشتوي. السطح الخالي في حزيران قد يكون مظللاً لساعات في كانون الأول.
• استخدام مساحة السطح الإجمالية بدلاً من القابلة للاستخدام. الوصول والتباعد والارتدادات كلها تقللها.
• التحجيم الزائد لإلغاء الاحتياطي. مساحة اللاقط الفائضة تبقى عاطلة معظم السنة؛ والاحتياطي أرخص.
• افتراض أن النظام غير المضغوط يكفي. الشمسي بالجاذبية يعطي تدفقاً ضعيفاً عند صنابير الطوابق العليا، وهو أكثر مصدر شائع للشكاوى في المنازل من طابقين وثلاثة.

الأسئلة المتداولة

ما مساحة السطح التي أحتاجها لسخان مياه شمسي؟

كرقم توجيهي، نحو متر مربع واحد من اللاقط لكل 50 إلى 75 لتراً من التخزين في مناخ مشمس، فيحتاج نظام منزلي سعة 200 لتر عادةً إلى نحو 3 أمتار مربعة من المساحة غير المظللة فعلاً، إضافة إلى مساحة الوصول.

ما حجم سخان المياه الشمسي لأسرة من أربعة أفراد؟

عادةً خزان من 150 إلى 200 لتر بمساحة لاقط مطابقة، معدّلة حسب مدى تركّز استخدامك ومقدار الحمل السنوي الذي تريد للشمس أن تغطيه.

هل يجب أن يتجه سطحي جنوباً تماماً؟

لا. الاتجاه نحو خط الاستواء مثالي، لكن الانحراف المعتدل شرقاً أو غرباً يكلف قدراً قليلاً نسبياً. بل قد يناسب الميل غرباً الأسر ذات الطلب المسائي الكثيف.

هل يمكنني تركيب الشمسي على سطح مستوٍ؟

نعم، وكثيراً ما تكون الأسطح المستوية أسهل لأن إطار التثبيت يحدد الاتجاه والميل بحرية. اترك تباعداً كافياً بين الصفوف المائلة كي لا تظلل بعضها.

هل ما زلت أحتاج إلى سخان احتياطي؟

نعم. فالطقس يتغير والطلب يتجاوز أحياناً ما جمعه الخزان. والاحتياطي أرخص بكثير من مساحة اللاقط الفائضة التي ستلزم لتجنبه.

دعنا نحدد الحجم من سطحك

أرسل لنا أبعاد سطحك واتجاهه وميله وأي تظليل وحجم أسرتك أو معدل الإشغال، وسيحدد مهندسونا مساحة اللاقط وسعة الخزان معاً، إلى جانب الاحتياطي المناسب.

البريد الإلكتروني sales@eauchauffage.com أو اتصل +1 (905) 299-3382. ذو صلة: كيف تعمل سخانات المياه الشمسية.

تختار بين نوعي اللواقط؟ انظر الأنابيب المفرغة مقابل لواقط الألواح المسطحة الشمسية للاطلاع على أداء كل منهما في مناخك.