تحليل وتقييم الأداء الحراري لنظام تثاقلي لتسخين المياه بالطاقة الشمسية في مدينة دمشق
Thermal Performance Analysis and Assessment of Thermosyphon Solar Water Heater in Damascus
الكلمات المفتاحية:
تسخين المياه بالطاقة الشمسية،، النظام التثاقلي، المحاكاة، TRNSYS، F-chart،، معامل التغطية الشمسيةالملخص
تعد أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية ذات الدوران الطبيعي (التثاقلية) الخيار الأنسب لتأمين المياه الساخنة اللازمة للاستخدام المنزلي. في الأنظمة التثاقلية يتوضع الخزان أعلى المجمع الشمسي ويدور الوسيط الناقل للحرارة بين المجمع والخزان بتأثير الطفو الحراري، وبذلك يمكن الاستغناء عن المضخة وما يرافقها من مشاكل في الصيانة وفي تأمين الطاقة الكهربائية اللازمة لتشغيلها. يهدف البحث الى تحليل وتقييم أداء نظام تسخين شمسي تثاقلي يعمل وفق الشروط المناخية لمدينة دمشق وعلى مدار عام كامل. من أجل تحقيق ذلك اعتمدنا على طريقتين. الأولى حسابية باستخدام طريقة مطورة عن طريقة F-chart تناسب عمل نظام التسخين الشمسي التثاقلي ذو التدفق المتغير، وتتيح هذه الطريقة حساب المساحة المثلى للواقط الشمسية المسطحة من أجل حمل مياه ساخنة محدد. والطريقة الثانية هي محاكاة النظام في بيئة TRNSYS الذي يتيح دراسة الأداء الحراري للنظام عند تغيرات مناخية ساعية على مدار العام. بينت النتائج أن المساحة المثلى للمجمعات الشمسية التي تغطي حمل مياه ساخنة منزلية مقداره (300 L/day) ودرجة حرارته 60 ˚C تساوي (4 m2). النظام الشمسي التثاقلي يستطيع تأمين حوالي (50 – 98 %) من حمل التسخين المنزلي المطلوب في مدينة دمشق حسب الشهر المدروس، وبلغ معامل التغطية الشمسية السنوي وسطياً (80 %) والكفاءة الحرارية للمجمع الشمسي بحدود 50 %. كما بينت النتائج أن النظام التثاقلي يؤمن استقرار درجات الحرارة في الخزان الحراري لأطول فترة زمنية ممكنة مما يرفع من كفاءة النظام. كما قمنا بإجراء مقارنة نتائج الطريقة الحسابية مع نتائج المحاكاة وكانت نسبة الخطأ في معامل التغطية في حدود مقبولة إجمالا لكل الأشهر على مدار العام.
