توفير المياه الساخنة مجاناً د. علي بن سالم باهمام

 

 

توفير المياه الساخنة مجاناً

د. علي بن سالم باهمام

كم يعاني أصحاب المساكن المزودة بخزانات مياه علوية معرضة لأشعة الشمس المباشرة، التي لم يتم عزل أنابيب المياه الموصولة بها؛ من لذعة المياه الساخنة جداً في فصل الصيف، إلى درجة تمنِّيهم أن يستمتعوا باستخدام هذه المياه الساخنة في فصل الشتاء. ولكن هل حُوِّلت هذه الأماني إلى تطبيقات تستغل أشعة الشمس المباشرة وحرارتها بشكل عملي وعلى نطاق واسع، خصوصاً أن أغلبية مناطق المملكة تتمتع بأشعة الشمس وبأجواء صحوة كل يوم تقريباً من أيام السنة؟! إن الشمس مصدر مجاني ودائم لتوفير الطاقة الحرارية للجميع من دون مقابل مادي، ويمكن الاستفادة منها في العديد من الأغراض السكنية (مثل: تسخين المياه، وتدفئة المسكن، وإضاءته، وتهويته، كما يمكن أن تستخدم أيضاً للطبخ في المناطق الريفية والنائية من خلال الأفران الشمسية). وبما أن عملية تسخين المياه تستهلك نسبة عالية من الطاقة الكهربائية؛ فإن استخدام الطاقة الشمسية لتسخين المياه سيخفض قيمة فاتورة الكهرباء على كثير من الأسر.
ولتسخين المياه بأبسط وأسهل طريقة يمكن وضع عدد من خزانات المياه في الأماكن المعرضة لأشعة الشمس أطول وقت ممكن، على أن تُطلّى باللون الأسود غير اللامع، وتوصل بتسلسل بحيث تستخدم المياه الساخنة بالتتابع، إلا أنه يتعين تغطية هذه الخزانات ليلاً لعزلها وللحفاظ على الماء ساخناً للاستخدام خلال الليل أو في الصباح الباكر.
كما يمكن تسخين المياه بنظام تجميع الأشعة الشمسية وتحويلها مباشرة إلى طاقة حرارية. ويتكون هذا النظام من ثلاثة مكونات أساسية، وتُعدُّ وحدات التجميع الشمسية المكون الأول في النظام، ويمكن صناعة الوحدات بسهولة في الورش العادية. وتتكون وحدة التجميع الشمسي من صندوق تعزل جوانبه وقاعدته عزلاً حرارياً جيداً، ويغلف من الداخل بلوح من الألمنيوم أو النحاس المطلي بلون أسود لزيادة كفاءته لامتصاص حرارة الشمس. ويثبت بعد ذلك على اللوح المطلي باللون الأسود شبكة من الأنابيب النحاسية أو البلاستيكة المقاومة للحرارة ليمرَّ من خلالها سائل النقل الحراري (مثل: الماء المقطر، أو سائل مانع التجمد) ووظيفته نقل الحرارة من ألواح التجميع إلى جهاز التبديل الحراري. كما يغطَّى الصندوق بلوح من الزجاج الشفاف يبعد نحو (2سم) عن سطح اللوح المدهون باللون الأسود. ويراعى عند تركيب صناديق أو الواح التجميع الحراري في المسكن وضعها بشكل مائل يتناسب مع زاوية سقوط الشمس لاستقبال أكبر قدر من الإشعاع الشمسي.
أما المكون الثاني ضمن نظام تسخين المياه بالطاقة الشمسية فهو: خزان المياه الساخنة المعزول حرارياً - الخاص بتجميعها قبل استخدامها - وهو شبيه بخزان السخانات الكهربائية المعروفة. ويُعدُّ المبدل الحراري، المكون الثالث والأخير في نظام تسخين المياه بالطاقة الشمسية، فهو نقطة تسخين المياه بالحرارة المكتسبة من وحدة التجميع الشمسي. ويتكون المبدل الحراري – ببساطة - من التفاف الأنبوب الخارج من وحدة التجميع الشمسي والمحتوي على سائل النقل الحراري حول أسطوانة يمر داخلها الماء المراد تسخينه، فيتم تفريغ الحرارة الكامنة من السائل إلى المياه الباردة، ومن ثم يصبح ساخناً. إضافة إلى المضخة اللازمة لنقل الماء، والمجسات الحرارية اللازمة للتحكم في الدرجة المرغوبة لحرارة الماء؛ فهذه كلها مكونات نظام تسخين المياه بالطاقة الشمسية بشكل أساسي.
إن الاستهلاك المتزايد للطاقة الكهربائية اللازم للتدفئة وتسخين المياه وتكاليفها المصاحبة على ميزانية الأسر؛ يحتِّم على الجميع العمل بشكل جدي على استخدام الطاقة الشمسية المتوافرة بشكل دائم ومجاني لخفض قيمة فاتورة استهلاك الكهرباء. كما أن مثل هذه التطبيقات البسيطة والمعتمدة بشكل مباشر على الطاقة الشمسية تناسب سكان المناطق النائية الذين قد لا تتوافر لهم الطاقة الكهربائية. وسيتم استعراض تطبيقات أخرى لاستخدام الطاقة الشمسية في المسكن في المقالات المقبلة؛ إن شاء الله.