سخان المياه بالطاقة الشمسية بمضخة حرارية مصدر الهواء: كيف يعمل وهل يستحق كل هذا العناء

ما يفعله سخان المياه بالطاقة الشمسية بمضخة حرارية

سخان المياه بمضخة حرارية مصدر الهواء الشمسي هو نظام ماء ساخن ينقل الحرارة من الهواء الخارجي إلى خزان مياه مخزن بدلاً من استخدام عنصر مقاوم كمصدر الحرارة الرئيسي. يستخدم الضاغط والمروحة الكهرباء، لكنهما لا يولدان كل كيلووات من الحرارة بشكل مباشر. يمكن للوحدة المتوافقة بشكل جيد أن توفر وحدتين إلى أربع وحدات من الحرارة لكل وحدة من الكهرباء المستهلكة، اعتمادًا على درجة الحرارة المحيطة، ودرجة حرارة الماء، واستراتيجية التحكم.

الجزء "الطاقة الشمسية" يعني عادة أن الألواح الكهروضوئية تزود طاقة التيار المستمر للمضخة الحرارية، أو أن وحدة التحكم الهجينة AC / DC تمزج مدخلات DC الشمسية مع مدخلات الشبكة AC. هذا التمييز مهم. تستخدم مجمعات الطاقة الشمسية الحرارية ضوء الشمس لتسخين المياه مباشرة. تستخدم المضخة الحرارية لمصدر الهواء الشمسي ضوء الشمس لتقليل الكهرباء التي تحتاجها المضخة الحرارية. يحل الطريقان مشكلات مختلفة، ولهما متطلبات تركيب مختلفة، واحتياجات صيانة، ومنحنيات أداء مختلفة.

سخان مياه هجين يعمل بالطاقة الشمسية بمصدر هواء يعمل بتيار متردد/تيار مستمر مضخة الحرارة الشمسية المنفصلة باستخدام شبكة التيار المتردد ولوحة الطاقة DC للمياه الساخنة المنزلية، مع عاكس التيار المستمر، والتحكم في WiFi، وتشغيل بدرجة حرارة واسعة. عرض المنتج →

بالنسبة للمنزل أو الفندق أو العيادة أو المبنى التجاري الصغير، فإن السؤال العملي ليس ببساطة "هل يوفر الطاقة؟" والسؤال الأفضل هو: في ظل هذا المناخ، ونمط سحب الماء الساخن، ومساحة السطح هذه، وتعرفة الكهرباء هذه، هل سيستعيد النظام تكلفته الإضافية دون خلق مشاكل في الموثوقية؟ تستخدم الأقسام أدناه ظروف التشغيل الملموسة وعمليات التحقق من الاختيار للإجابة على هذا السؤال.

مضخة حرارية وليست حرارية شمسية

يحتاج سخان المياه بالطاقة الشمسية إلى ضوء الشمس المباشر على المجمعات وعادةً ما يحتاج إلى خزان معزول جيدًا ومحطة ضخ وحماية من التجميد. وفي الأيام الملبدة بالغيوم، ينخفض ​​إنتاجها بشكل حاد. يمكن تشغيل المضخة الحرارية ذات مصدر الهواء ليلاً أو نهارًا لأنها تستخدم درجة حرارة الهواء، وليس الإشعاع الشمسي المباشر، كمصدر للحرارة. لا يزال بإمكان الطاقة الشمسية الكهروضوئية شحن النظام خلال النهار، لكن المضخة الحرارية نفسها لا تقتصر على أشعة الشمس المباشرة. ولهذا السبب غالبًا ما يتم اختيار سخانات المياه الهجينة ذات المضخة الحرارية الشمسية حيث يستمر الطلب على الماء الساخن بعد غروب الشمس.

هناك أيضًا حجة فضائية. يمكن وضع الألواح الكهروضوئية على سطح أو مرآب أو حامل أرضي، ويمكن وضع المضخة الحرارية بالقرب من الخزان أو على شرفة الخدمة. تعد المجمعات الحرارية الشمسية أكبر لكل وحدة من إنتاج الماء الساخن وغالبًا ما تحتاج إلى منطقة سقف مخصصة ذات اتجاه جيد. بالنسبة للمشاريع ذات مساحة السقف المحدودة أو التظليل المختلط، عادةً ما يكون وضع الطاقة الكهروضوئية بالإضافة إلى المضخة الحرارية أسهل.

أين تذهب الكهرباء الشمسية

في التصميم المقترن بالتيار المستمر، يمكن للطاقة الكهروضوئية تغذية ضاغط المضخة الحرارية من خلال وحدة التحكم أو مرحلة العاكس. في تصميم AC/DC الهجين، يمكن للنظام قبول التيار المتردد من الشبكة والتيار المستمر من الطاقة الكهروضوئية. تقرر وحدة التحكم متى يكون مدخل الطاقة الشمسية قويًا بدرجة كافية لتشغيل الضاغط، ومتى يتم مزج التيار المتردد والتيار المستمر، ومتى يعود إلى التيار المتردد فقط. وهذا المنطق مهم لأن الطلب على الماء الساخن نادرا ما يتطابق تماما مع توليد الطاقة الشمسية. تعطي وحدة التحكم الجيدة الأولوية للطاقة الشمسية المتاحة، وتحمي الضاغط من المدخلات غير المستقرة، وتحافظ على الخزان ضمن نطاق درجة حرارة قابل للاستخدام.

الخزان ليس ملحقًا سلبيًا. إنها بطارية حرارية. يمكن للخزان الأكبر تخزين المزيد من الماء الساخن والسماح بتشغيل المضخة الحرارية عند توفر الطاقة الشمسية. يؤدي الخزان الصغير جدًا إلى تكرار ركوب الدراجات ويمكن أن يمحو المدخرات. يؤدي الخزان الكبير جدًا إلى زيادة الخسائر الدائمة ويشغل مساحة أكبر. يعتمد التوازن الصحيح على السحب اليومي، ووقت التعافي، وما إذا كان المبنى يحتاج إلى الماء الساخن في وقت محدد كل صباح.

كيف تعمل دورة التسخين خطوة بخطوة

المضخة الحرارية لا تحرق الغاز ولا تعتمد على عنصر التسخين كمصدر طبيعي للحرارة. ينقل الحرارة من خلال دائرة تبريد مغلقة. تكون الخطوات واضحة بمجرد فصل حلقة التبريد عن حلقة الماء.

1. تقوم المروحة بسحب الهواء الخارجي عبر ملف المبخر. يكون سائل التبريد الموجود داخل الملف أبرد من الهواء، لذلك تنتقل الحرارة من الهواء إلى سائل التبريد.
2. يتبخر المبرد ويتحول إلى غاز منخفض الضغط. يحمل الحرارة الممتصة نحو الضاغط.
3. يقوم الضاغط برفع ضغط ودرجة حرارة الغاز. هذا هو الحمل الكهربائي الرئيسي في التشغيل العادي.
4. يدخل الغاز الساخن إلى المكثف، الذي يتم لفه أو غمره في خزان المياه، أو توصيله بلوحة مبادل حراري في نظام منفصل.
5. تنتقل الحرارة من المبرد الساخن إلى الماء. يتكثف المبرد ويتخلى عن حرارته.
6. ويقلل صمام التمدد من ضغط مادة التبريد ودرجة حرارتها، وتتكرر الدورة.
7. تقوم وحدة التحكم بمراقبة درجة حرارة الخزان ودرجة الحرارة المحيطة وظروف إزالة الجليد والمدخلات الكهربائية. يقوم بإيقاف الضاغط عندما يصل الخزان إلى نقطة الضبط وإعادة تشغيله عند سحب الماء الساخن.

ماذا يعني COP في الماء الساخن

COP، أو معامل الأداء، هو نسبة الحرارة المسلمة إلى الكهرباء المستهلكة في لحظة معينة. يعني COP 3.0 أن الوحدة توفر حوالي 3 كيلووات ساعة من الحرارة مقابل 1 كيلووات ساعة من الكهرباء. هذا الرقم غير ثابت. ويسقط عندما يصبح الهواء أكثر برودة وعندما تصبح مياه الخزان أكثر سخونة. قد تنخفض الوحدة التي تصل إلى COP 3.5 عند درجة حرارة محيطة تبلغ 20 درجة مئوية وماء بدرجة حرارة 45 درجة مئوية إلى COP 2.0 عند درجة حرارة محيطة -5 درجة مئوية وماء بدرجة حرارة 55 درجة مئوية. ولهذا السبب لا ينبغي استخدام رقم COP واحد في الكتيب كأساس وحيد للاختيار.

بالنسبة للمياه الساخنة، فإن المقياس المفيد هو الأداء الموسمي في ظل المناخ المحلي ورسم الملف الشخصي. يمكن للمناخ الساحلي المعتدل مع درجات حرارة دافئة أثناء النهار وخزان كبير أن يؤدي أداءً مختلفًا تمامًا عن المناخ الداخلي البارد مع سحوبات الصباح وخزان صغير. استراتيجية السيطرة مهمة أيضا. دورات الليجيونيلا العدوانية، وإعادة تسخين الخزان بشكل متكرر، ونقاط الضبط العالية غير الضرورية، كلها عوامل تقلل من الكفاءة الموسمية.

منطق تحويل التيار المتردد/المستمر الهجين

تم تصميم سخان المياه الهجين ذو المضخة الحرارية الشمسية AC / DC لاستخدام الطاقة الشمسية DC عندما تكون متاحة وشبكة طاقة التيار المتردد عندما لا تكون كذلك. قد تتبع وحدة التحكم ترتيب الأولوية: الطاقة الشمسية DC أولاً، ثم مساعدة التيار المتردد، ثم التيار المتردد فقط. تعمل بعض وحدات التحكم أيضًا على الحد من سرعة الضاغط عندما يتقلب مدخلات الطاقة الشمسية. يؤدي هذا إلى تجنب عمليات التوقف والبدء الصعبة التي تقلل من عمر الضاغط.

الفائدة العملية هي الاستمرارية. الصباح الغائم لا يعني عدم وجود الماء الساخن. يمكن للنظام استخدام التيار المتردد لصيانة الخزان أثناء انتظار ظروف شمسية أفضل. الخطر العملي هو ضعف التكليف. إذا تم ضبط حدود وحدة التحكم دون التحقق من جهد المجموعة الكهروضوئية وطول الكابل واستقرار الشبكة المحلية، فقد يتم تبديل الوحدة كثيرًا أو تفشل في استخدام الطاقة الشمسية المتاحة. يجب أن تتضمن قائمة التحقق من التشغيل جهد الدائرة المفتوحة الكهروضوئية، وجهد التشغيل تحت الحمل، ونطاق جهد التيار المتردد، ودورة تسخين كاملة من الخزان البارد إلى نقطة الضبط.

الكفاءة والأداء في العالم الحقيقي

من الأفضل فهم الكفاءة على أنها نطاق، وليس رقمًا واحدًا. يوضح الرسم البياني أدناه نطاق COP الإرشادي لسخان المياه بمضخة حرارية مصدر الهواء عند درجات حرارة محيطة مختلفة أثناء تسخين المياه إلى نقطة ضبط معتدلة. تختلف القيم الفعلية حسب الطراز وغاز التبريد وتعديل الضاغط وعزل الخزان والتحكم في إزالة الجليد.

هذه القيم ليست ضمانة. وهي توضح سبب أهمية المناخ. قد يقضي النظام المثبت في منطقة دافئة معظم العام فوق COP 3.0، في حين قد يحتاج التثبيت في المناخ البارد إلى حزمة درجة حرارة منخفضة، ومبخر أكبر، ونقطة ضبط خزان أكثر تحفظًا. عادة ما تأتي الفجوة بين أداء المختبر والموقع من أربعة عوامل: دورات إزالة الجليد، وفقدان الخزان، وأنماط سحب الماء الساخن، والشحن أو تدفق الهواء غير الصحيح.

ما الذي يغير الكفاءة الحقيقية

• درجة الحرارة المحيطة: الهواء البارد يحتوي على حرارة أقل قابلة للاستخدام، وقد تكون هناك حاجة إلى إزالة الجليد.
• نقطة ضبط الماء: كل درجة إضافية من درجة حرارة الخزان تزيد من رفع الضاغط وتقلل من COP.
• ملف تعريف السحب: يمكن أن تؤدي العديد من عمليات السحب الصغيرة إلى دورات إعادة تسخين أكثر من عملية سحب واحدة كبيرة.
• عزل الخزان: يؤدي العزل السيئ إلى فقدان وضع الاستعداد الذي يجب أن تستبدله المضخة الحرارية.
• تدفق الهواء: المبخر المقيد أو الملف المتسخ يقلل من امتصاص الحرارة ويمكن أن يسبب ارتفاع ضغط التفريغ.
• عزل الأنابيب: خطوط الماء الساخن غير المعزولة تهدر الطاقة بين الخزان ونقطة الاستخدام.
• التحكم في إزالة الصقيع: يمكن لدورة إزالة الصقيع التي تم ضبطها بشكل سيئ أن تعمل كثيرًا في الطقس البارد الرطب.

هدف التشغيل المفيد هو تسجيل وقت التسخين الفعلي من درجة حرارة الخزان المعروفة إلى نقطة الضبط، ودرجة الحرارة المحيطة، والكهرباء المستهلكة. يتيح هذا الخط الأساسي للفني اكتشاف انحراف الأداء لاحقًا. بدون خط الأساس، قد يتم إلقاء اللوم على المضخة الحرارية في الانخفاض البطيء في استعادة الماء الساخن عندما تكون المشكلة الحقيقية هي مبادل حراري متدرج، أو عنصر فاشل في وضع النسخ الاحتياطي، أو مضخة دوران مضبوطة على مستوى منخفض جدًا.

مصدر الهواء الشمسي مقابل الكهرباء والغاز والطاقة الشمسية الحرارية

المقارنة أدناه مكتوبة لخدمة الماء الساخن، وليس لتدفئة الفضاء. وهو يركز على الاسترداد وقيود التثبيت وخصائص التشغيل التي تؤثر على القرار.

المضخة الحرارية لمصدر الهواء الشمسي ليست أفضل تلقائيًا من الطاقة الشمسية الحرارية. يمكن أن تكون الطاقة الحرارية الشمسية فعالة للغاية عندما تكون أشعة الشمس المباشرة قوية ويتم استخدام الماء الساخن خلال النهار. وتكمن نقطة ضعفها في عدم التطابق بين ضوء الشمس والطلب المسائي، بالإضافة إلى احتياجات الصيانة للمضخات والجليكول والمجمعات. ضعف المضخة الحرارية هو تعقيد الضاغط وأداء الطقس البارد. توجد مضخة حرارية هجينة مدعومة بالطاقة الكهروضوئية بين الاثنين: فهي تستخدم دورة مضخة حرارية مثبتة وتقلل من كهرباء الشبكة من خلال مدخلات الطاقة الشمسية DC.

بالنسبة للمبنى الذي يحتوي على حمولة يومية ثابتة من الماء الساخن، مثل فندق صغير، أو مطبخ للموظفين، أو عيادة، أو منشأة رياضية، فإن القرار عادةً ما يعود إلى ملف تعريف التحميل والوصول إلى الخدمة. إذا كانت غرفة النبات تتمتع بتدفق هواء جيد والسقف به مساحة للطاقة الكهروضوئية، فيمكن أن يكون سخان المياه بمضخة الحرارة الشمسية مناسبًا عمليًا. إذا لم يكن الموقع به خلوص لتدفق الهواء أو كان الخزان بعيدًا عن نقطة الاستخدام، فقد يكون التكوين المختلف أفضل.

تصميم هجين للتيار المتردد/المستمر وتحجيم الطاقة الشمسية

لا يعني نظام AC/DC الهجين أن الوحدة يمكن أن تعمل بدون شبكة أو مولد في كل حالة. وهذا يعني أن الوحدة يمكنها قبول مدخلات التيار المتردد والتيار المستمر وفقًا لتصميم التحكم الخاص بها. تم تصميم بعض الأنظمة للتشغيل بمساعدة الشبكة؛ ويدعم البعض الآخر التشغيل خارج الشبكة أو الشبكة الضعيفة باستخدام إعدادات تحكم محددة. يجب قراءة ورقة البيانات عن كثب. من الأخطاء الشائعة افتراض أن أي مضخة حرارية "طاقة شمسية" يمكن تشغيلها مباشرة من مجموعة كهروضوئية بدون بطارية أو عاكس أو مرجع للشبكة. ذلك يعتمد على طوبولوجيا وحدة التحكم.

يجب أن يبدأ تحديد حجم الطاقة الكهروضوئية بالطلب اليومي على طاقة الماء الساخن، وليس لوحة الضاغط. يتطلب سحب 200 لتر يوميًا مع ارتفاع درجة الحرارة بمقدار 40 كلفن ما يقرب من 9.3 كيلووات ساعة من الطاقة الحرارية قبل الخسائر. عند معدل COP موسمي يبلغ 2.8، أي حوالي 3.3 كيلووات ساعة من الكهرباء يوميًا. إذا كان هدف الجزء الشمسي هو 60%، فيجب أن توفر مجموعة الطاقة الكهروضوئية ووحدة التحكم ما يقرب من 2 كيلووات ساعة يوميًا في ظل ظروف الموقع، مع مراعاة خسائر التحويل. هذا مثال مبسط، لكنه يوضح لماذا يجب أن يتبع تغيير حجم المصفوفة حساب التحميل بدلاً من القاعدة العامة.

ما يجب التحقق منه في الدائرة الشمسية

• يجب أن يظل جهد الدائرة المفتوحة للمصفوفة الكهروضوئية عند أدنى درجة حرارة متوقعة ضمن حدود وحدة التحكم.
• يجب أن يظل جهد التشغيل تحت الحمل أعلى من الحد الأدنى لجهد بدء تشغيل وحدة التحكم.
• ينبغي حساب انخفاض جهد الكابل لتيار التيار المستمر الفعلي وطول الكابل.
• يجب أن تتطابق عوازل التيار المستمر والصمامات والحماية من زيادة التيار مع المصفوفة الكهروضوئية والرمز المحلي.
• يجب أن يكون لدى وحدة التحكم إستراتيجية أولوية واضحة للطاقة الشمسية، ومساعدة التيار المتردد، والتشغيل بالتيار المتردد فقط.
• يجب أن يقوم النظام بتسجيل أو عرض مدخلات الطاقة الشمسية، وطاقة الضاغط، ودرجة حرارة الخزان للتشغيل.

لا تقم بقياس حجم المصفوفة الكهروضوئية فقط في ظهيرة صيفية صافية. يحتاج خزان الماء الساخن إلى الطاقة في الصباح والمساء أيضًا. إذا كان الخزان كبيرًا بدرجة كافية، فيمكن للمضخة الحرارية تخزين الحرارة الشمسية أثناء النهار واستخدامها لاحقًا. إذا كان الخزان صغيرًا، فقد يقوم النظام بتصدير أو إهدار إمكانات الطاقة الشمسية مع الاستمرار في شراء طاقة التيار المتردد في الليل. وبالتالي فإن العلاقة بين الخزان والمصفوفة هي قرار تصميمي، وليست اختيارًا لملحقات المنتج.

الشبكة والمولدات ومنطق النسخ الاحتياطي

تحتفظ العديد من المشاريع باتصال التيار المتردد لضمان الموثوقية. قد تستخدم وحدة التحكم التيار المتردد عندما تكون الطاقة الشمسية غير كافية أو عندما يحتاج الخزان إلى التعافي السريع. وهذا مفيد في العيادات ودور الضيافة وخدمات الطعام حيث لا يمكن انقطاع الماء الساخن. والمقايضة هي أن الإعدادات ذات الأولوية السيئة يمكن أن تمحو وفورات الطاقة الشمسية. النظام الذي يتحول إلى التيار المتردد بمجرد انخفاض الخزان درجتين سوف يستخدم طاقة الشبكة أكثر من النظام الذي ينتظر نطاق درجة حرارة أوسع ونافذة شمسية أطول.

يحتاج عنصر النسخ الاحتياطي أيضًا إلى التدقيق. يمكن أن تكون النسخة الاحتياطية المقاومة مفيدة لدورات الليجيونيلا أو التعافي في حالات الطوارئ، ولكن إذا تم تشغيلها يوميًا، فإن ميزة المضخة الحرارية تتقلص. يجب تكوين نقطة ضبط التحكم والنطاق الميت وقفل النسخ الاحتياطي أثناء التشغيل. يجب أن توضح مذكرة التسليم الواضحة ما يمكن للمالك تعديله وما يجب أن يظل مقفلاً.

تحديد الحجم والاختيار لأحمال الماء الساخن الحقيقي

التحجيم هو المكان الذي تفقد فيه العديد من المشاريع مدخراتها المتوقعة. تعمل الوحدة الصغيرة جدًا بشكل مستمر وقد تعتمد على عنصر النسخ الاحتياطي. الوحدة التي تكون دورات التشغيل والإيقاف كبيرة جدًا، تكلف أكثر مقدمًا، وقد لا تقوم بإزالة الرطوبة أو التحكم على النحو المنشود. يعتمد الحجم الصحيح على الحجم اليومي، والطلب في ساعة الذروة، ودرجة حرارة الماء الداخل، ودرجة حرارة التخزين المستهدفة، ونافذة الاسترداد.

تسلسل التحجيم العملي

1. حساب الطاقة الحرارية اليومية: لتر يوميا × 4.186 × ارتفاع درجة الحرارة ÷ 3600.
2. قم بتقدير مساهمة المضخة الحرارية باستخدام COP موسمي محافظ، وليس أفضل COP مختبري.
3. أضف الخسائر الدائمة وفواقد الأنابيب، خاصة إذا كان الخزان في الخارج أو كان مسار الأنابيب طويلًا.
4. تحقق من وقت الاسترداد مقابل الذروة الصباحية. إذا كان الاسترداد بطيئًا للغاية، فقم بزيادة حجم الخزان أو سعته.
5. قم بتغيير حجم المصفوفة الكهروضوئية ووحدة التحكم للجزء الشمسي المستهدف بعد التحويل وفقدان الكابلات.
6. تأكد من إمداد الكهرباء وحجم القاطع وقياس الكابل والحماية من زيادة التيار مع كهربائي مؤهل.
7. قم بتعيين استراتيجية التحكم للتشغيل العادي، ودورة الليجيونيلا، وتأمين عنصر النسخ الاحتياطي، ووضع العطلة.

يمكن لخزان سعة 300 لتر مزود بضاغط صغير أن يخزن ما يكفي من الماء لعائلة ولكنه يتعافى ببطء شديد بالنسبة لبيت ضيافة. قد يتعافى الخزان سعة 500 لتر المزود بضاغط أكبر بسرعة ولكنه يفقد المزيد من الحرارة إذا كان العزل سيئًا. يجب قراءة الأرقام معًا. يجب أن يوضح جدول أداء الشركة المصنعة ظروف الاختبار، ويجب أن يوضح الاقتراح درجة الحرارة المحيطة المفترضة، ونقطة ضبط الماء، والسحب اليومي.

تفاصيل التثبيت والتشغيل التي تؤثر على الاسترداد

معظم مشاكل سخان المياه بالمضخة الحرارية هي مشاكل في التركيب، وليس فشل المنتج. يؤثر تدفق الهواء والمكثفات وجودة المياه والحماية الكهربائية وإعدادات التحكم على الموثوقية. كما يحمي التثبيت النظيف مدخرات المالك لأن المبخر المقيد أو الضاغط قصير الدورة يمكن أن يحول الوحدة الجيدة إلى وحدة باهظة الثمن.

فحص الموقع قبل التركيب

• تأكد من الدعم الهيكلي للخزان والمضخة الحرارية، بما في ذلك مقاومة الزلازل أو الرياح عند الاقتضاء.
• أبقِ المبخر بعيدًا عن الأماكن المغلقة التي تعيد تدوير هواء العادم البارد.
• توفير مسار تصريف للمكثفات مع الحماية من التجمد في المناخات الباردة.
• أبقِ الخزان قريبًا من نقطة الاستخدام لتقليل فقد أنابيب الماء الساخن.
• تأكد من أن مصدر التيار الكهربائي يطابق الجهد المقدر للوحدة والتيار والمرحلة.
• قم بتوجيه كابلات PV DC بعيدًا عن الحواف الحادة ومسارات المياه، مع العزل الصحيح ووضع العلامات.
• اترك مساحة الخدمة لتنظيف الملف والوصول إلى وحدة التحكم واستبدال مستشعر درجة الحرارة.

قائمة التحقق من التشغيل

1. سجل درجة الحرارة المحيطة، ودرجة حرارة الماء الداخل، ودرجة حرارة خزان البداية.
2. قم بتشغيل دورة تسخين كاملة وتسجيل الوقت المحدد لضبط الوقت والكهرباء المستهلكة.
3. تحقق من تيار الضاغط مقابل لوحة الاسم وتأكد من عدم وجود خلل في الطور في الوحدات ثلاثية الطور.
4. تحقق من عملية إزالة الجليد إذا كانت الظروف المحيطة تتطلب ذلك.
5. تأكد من تشغيل وحدة التحكم بالطاقة الشمسية ومزجها وتوقفها وفقًا لتسلسل التصميم.
6. قم بتعيين قفل النطاق الميت وعنصر النسخ الاحتياطي لتجنب الاستخدام غير الضروري للتيار المتردد.
7. اشرح رموز العرض وفحوصات الصيانة الخاصة بالمالك بلغة واضحة.

سجلات التكليف ذات قيمة في وقت لاحق. إذا أبلغ المالك عن وجود "مياه ساخنة أقل من ذي قبل"، فيمكن للفني مقارنة وقت التسخين الأصلي واستهلاك الطاقة بالقيم الحالية. قد تشير زيادة وقت التسخين بنسبة 15% إلى وجود مبادل حراري متدرج، أو مبخر متسخ، أو جهاز استشعار فاشل، أو تغيير في نمط السحب. وبدون البيانات الأساسية، يصبح التشخيص مجرد تخمين.

تكلفة التشغيل ومثال الاسترداد

يعتمد الاسترداد على التعريفات المحلية، وإنتاجية الطاقة الشمسية، وتكلفة المعدات، وكيفية التحكم في النظام. يستخدم المثال أدناه سحبًا يوميًا قدره 200 لترًا وارتفاعًا في درجة الحرارة بمقدار 40 كلفنًا ومناخًا معتدلًا. انها ليست الاقتباس. ويوضح كيفية تنظيم العملية الحسابية حتى يتمكن المشتري من استبدال الافتراضات بالأرقام المحلية.

في هذا المثال، تعمل المضخة الحرارية وحدها على تقليل استخدام الكهرباء السنوي بحوالي 2,190 كيلووات في الساعة. يعمل مدخل الطاقة الشمسية الهجين على تقليله بشكل أكبر، لكن الجزء الدقيق من الطاقة الشمسية يعتمد على حجم الصفيف والموقع وأولوية وحدة التحكم. يجب على المالك مقارنة التكلفة الإضافية للمضخة الحرارية والطاقة الكهروضوئية مقابل التوفير السنوي، وليس مقابل إجمالي فاتورة الطاقة. النظام الذي يوفر 500 جنيه إسترليني سنويًا مع قسط 2000 جنيه إسترليني له استرداد بسيط يبلغ حوالي أربع سنوات قبل تكاليف الصيانة والتمويل. النظام الذي يوفر 200 جنيه سنويًا بنفس القسط يستغرق عشر سنوات.

استخدم COP المحافظ للاسترداد. إذا كان مقترح المبيعات يستخدم COP 3.8 وكان الموقع يعمل وفقًا لـ COP 2.4 طوال معظم العام، فإن الحالة المالية تضعف. قم أيضًا بتضمين الخسائر الدائمة واستخدام عنصر النسخ الاحتياطي والصيانة. الحساب الواقعي أفضل من الحساب المتفائل لأنه يحمي المالك من خيبة الأمل ويحمي القائم بالتركيب من نزاعات الخدمة.

ما يحرك الاسترداد أكثر

الصيانة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها

يحتاج سخان الماء الذي يعمل بمضخة حرارية بمصدر الهواء إلى عمل روتيني أقل من غلاية الاحتراق، ولكنه لا يحتاج إلى صيانة. يجب التحقق من ملف المبخر، واستنزاف المكثفات، والمبادل الحراري بجانب الماء، وقضيب الأنود إذا كان مثبتًا، وإعدادات وحدة التحكم وفقًا لجدول زمني. في المناطق الساحلية أو المتربة، قد تكون هناك حاجة إلى تنظيف الملف في كثير من الأحيان.

جدول الصيانة الوقائية

• شهريًا: تحقق من وجود أجهزة الإنذار والضوضاء غير العادية وتصريف المكثفات.
• ربع سنوي: تنظيف أو فحص ملف المبخر والتأكد من خلوص تدفق الهواء.
• كل ستة إلى اثني عشر شهرًا: تحقق من التوصيلات الكهربائية وإعدادات جهاز التحكم وعزل أنابيب الماء الساخن.
• سنويًا: افحص المبادل الحراري بجانب الماء وصمامات الأمان وقضيب الأنود حيثما أمكن ذلك.
• قبل كل موسم تسخين: تحقق من عملية إزالة الجليد وإعدادات درجة الحرارة المنخفضة.

لا تتجاهل التسريبات الصغيرة. قد يؤدي التكثيف البطيء أو تسرب الماء إلى إتلاف العزل أو تآكل الأجزاء الكهربائية أو خلق خطر الانزلاق. في المناخات الباردة، يمكن أن يتجمد مصرف المكثفات المسدود ويعود إلى الوحدة. يجب أن تتضمن خطة الخدمة فحصًا للحماية من التجميد قبل فصل الشتاء.

هل سخان المياه بالطاقة الشمسية بمضخة حرارية مصدر الهواء يستحق كل هذا العناء؟

يستحق الأمر ذلك عندما تتوافق ثلاثة شروط: أن يكون الموقع بحاجة ثابتة إلى الماء الساخن، وأن يكون المناخ ضمن نطاق التشغيل الفعال للوحدة، وأن يسمح التثبيت بتدفق جيد للهواء والوصول إلى الطاقة الشمسية. ويكون الأمر أقل جاذبية عندما يكون الطلب على الماء الساخن منخفضًا للغاية، أو عندما يكون الخزان بعيدًا عن نقطة الاستخدام، أو عندما لا يتمكن المشروع من دعم التشغيل والخدمة المناسبين.

تتمثل قاعدة القرار البسيطة في مقارنة كهرباء الشبكة السنوية التي تم توفيرها مقابل القسط المثبت، ثم تطبيق هامش الأمان. إذا كان الاسترداد أطول من فترة الاحتفاظ المتوقعة للمالك، فقد يظل النظام مبررًا من خلال الراحة أو السعة أو الأهداف البيئية، ولكن لا ينبغي بيعه على المدخرات وحدها. إذا كان الاسترداد قصيرًا وكانت ظروف الموقع جيدة، فإن هذه التكنولوجيا تعد طريقة عملية لخفض استخدام طاقة المياه الساخنة دون التخلي عن التوفر ليلاً.

بالنسبة للمشاريع التي تحتاج إلى حزمة كاملة من أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء بالطاقة الشمسية، يجب اختيار وحدة الماء الساخن جنبًا إلى جنب مع أحمال التبريد والتدفئة والضخ للمبنى، وليس بشكل منفصل. عادةً ما يكون أداء استراتيجية واحدة للطاقة الشمسية جيدة التصميم أفضل من العديد من المنتجات غير ذات الصلة المضافة في نهاية المشروع. شارك السحب اليومي وبيانات المناخ وتخطيط السقف والإمدادات الكهربائية من خلال صفحة الاتصال لذلك يمكن التحقق من الاختيار مقابل ظروف التشغيل الحقيقية.

الأسئلة المتداولة

هل يعمل سخان المياه بمضخة حرارة مصدر الهواء الشمسي في الليل؟

نعم، يمكن للمضخة الحرارية ذات مصدر الهواء تسخين الماء ليلاً لأنها تستخدم درجة حرارة الهواء بدلاً من أشعة الشمس المباشرة. لا ينتج جزء الطاقة الشمسية الكهروضوئية أي طاقة في الليل، لذلك تستخدم الوحدة شبكة التيار المتردد أو الطاقة الحرارية المخزنة في الخزان. يحدد الخزان المعزول جيدًا ونقطة الضبط المعقولة كمية الماء الساخن المتوفرة في المساء.

ما هي مساحة السطح التي أحتاجها للألواح الشمسية؟

تعتمد مساحة السقف على نسبة الطاقة الشمسية المستهدفة وقوة اللوحة الكهربائية والإنتاج المحلي. قد يستخدم النظام الصغير لوحتين إلى أربع ألواح للمساعدة الشمسية الجزئية، بينما يحتاج الجزء الأكبر من الطاقة الشمسية إلى المزيد. ينبغي تحديد حجم المصفوفة الكهروضوئية بعد معرفة الطلب اليومي على طاقة الماء الساخن. يؤثر التظليل والإمالة وطول الكابل أيضًا على النتيجة العملية.

هل يمكن أن يحل محل سخان المياه الكهربائي الموجود؟

في كثير من الأحيان يمكن ذلك، ولكن يجب التحقق من إمدادات الكهرباء وموقع الخزان ومسار الأنابيب والدعم الهيكلي. قد يحتاج سخان الماء الذي يعمل بمضخة حرارية إلى مزيد من تدفق الهواء من الخزان الكهربائي البسيط. قد لا يتطابق القاطع والكابل الموجودان مع الوحدة الجديدة. يجب أن يؤكد مسح الموقع المساحة المتاحة والقدرة الكهربائية قبل الإزالة.

ما هي الصيانة التي يحتاجها الخزان؟

يجب فحص الخزان بحثًا عن التسريبات وتلف العزل وتشغيل صمام الأمان. إذا تم تركيب قضيب الأنود، فيجب فحصه بشكل دوري واستبداله عند استهلاكه. تؤثر جودة المياه على الحجم والتآكل، لذلك قد تحتاج مناطق المياه العسر إلى فحص أكثر تكرارًا للمبادل الحراري وعناصر التسخين.

كيف أعرف إذا كان مدخل الطاقة الشمسية يعمل بالفعل؟

تحقق من عرض وحدة التحكم أو بيانات المراقبة في منتصف النهار. يجب أن يكون الجهد الكهروضوئي ضمن نطاق التشغيل، ويجب أن تعكس طاقة الضاغط المساعدة الشمسية عندما تسمح الظروف بذلك. يمكن لمقياس المشبك تأكيد التيار المستمر على الدائرة الكهروضوئية. إذا كانت الوحدة تعمل بالتيار المتردد طوال اليوم على الرغم من أشعة الشمس الجيدة، فقد تكون حدود وحدة التحكم أو فقدان الكابل أو جهد الصفيف خاطئة.

هل الوحدة الهجينة مفيدة عندما تكون الشبكة غير مستقرة؟

يمكن أن يكون الأمر كذلك، ولكن يجب أن يكون المنتج مصممًا لوضع التشغيل هذا. تتحمل بعض وحدات التحكم الهجينة الشبكات الضعيفة أو مدخلات المولدات؛ والبعض الآخر يتطلب مرجعًا ثابتًا للتيار المتردد. يجب أن يؤكد المشروع على نطاق الجهد والتردد المقبول، والحماية من زيادة التيار، واستراتيجية النسخ الاحتياطي. لا تفترض أن الوحدة المختلطة المرتبطة بالشبكة ستعمل بدون شبكة ما لم تنص ورقة البيانات على ذلك صراحة.

ما هي نقطة ضبط درجة حرارة الماء المناسبة؟

الميزان المشترك هو 55 درجة مئوية إلى 60 درجة مئوية للتخزين، مع صمام خلط لتقليل مخاطر السمط عند المخرج. تزيد نقاط الضبط الأعلى من فقدان الحرارة وتقلل من COP. تعمل نقاط الضبط المنخفضة على توفير الطاقة ولكنها تتطلب إدارة دقيقة للبكتيريا الليجيونيلا. يعتمد الإعداد الصحيح على اللوائح المحلية وحجم الخزان ونمط السحب.

كم من الوقت يجب أن يستمر النظام؟

يمكن أن يستمر الضاغط ودائرة التبريد لسنوات عديدة إذا تم تركيب الوحدة وصيانتها بشكل صحيح. يعتمد عمر الخزان على جودة المياه وحماية الأنود وظروف الضغط. يمكن أن يؤدي الهواء المالح الساحلي والغبار وسوء الصرف إلى تقصير عمر المعدات. يعد جدول الخدمة ودعم قطع الغيار الأصلية أكثر فائدة من رقم واحد للعمر المتوقع.