ما هو المجمّع الشمسي المسطّح
المجمّع الشمسي المسطّح صندوق معزول ومزجّج يحتوي على صفيحة ماصّة داكنة مزوّدة بقنوات للمائع؛ يسخّن ضوء الشمس الماصّ وتنقل مضخة أو الحمل الطبيعي الحرارة إلى خزان التخزين. وهو تقنية الطاقة الشمسية الحرارية الأوسع استخداماً في العالم، بكفاءات ذروة من 75–82 % عند درجات حرارة الماء الساخن المنزلي، ويهيمن على أسواق مثل تركيا واليونان والبرازيل ووسط أوروبا.
الماصّ وطلاؤه الانتقائي
الماصّ صفيحة من النحاس أو الألومنيوم ملتحمة بأنابيب نحاسية بترتيب قيثاري (أنابيب صاعدة متوازية) أو متعرّج بواسطة اللحام بالليزر أو بالموجات فوق الصوتية. يمنحه طلاء انتقائي مترسّب بالرش في الفراغ (PVD) امتصاصية شمسية تبلغ نحو 95 % وابتعاثية حرارية تبلغ 5 % أو أقل، فيلتقط ضوء الشمس بكفاءة لكنه لا يشع سوى القليل من الحرارة. أما طلاءات الدهان الأسود القديمة فتمتص جيداً لكنها تبث أكثر بكثير؛ ويرفع الماصّ الانتقائي الجيد الإنتاج بشكل ملحوظ عند درجات الحرارة الأعلى وفي الشتاء.
توفر الماصّات كاملة السطح الملتحمة بأنابيب متعرّجة تدفقاً منتظماً وهبوط ضغط منخفضاً، وهو أمر مهم للحقول الكبيرة؛ أما التصاميم القيثارية فتناسب أنظمة الترموسيفون التي يحتاج فيها الدوران الطبيعي إلى أدنى مقاومة.
التزجيج والعزل والهيكل
الغطاء زجاج شمسي مقسّى منخفض الحديد بسماكة 3.2–4 mm بنفاذية تبلغ نحو 91 %، أو 95–96 % مع طلاء مضاد للانعكاس؛ ويجب أن يصمد أمام البَرَد (يُختبر بكرات جليد قطرها 25 mm وفق ISO 9806) والصدمة الحرارية. وخلف الماصّ، تحد 40–60 mm من الصوف المعدني من الفواقد الخلفية؛ والإطار من الألومنيوم مع حشية EPDM وصفيحة خلفية ثابتة. تحدث درجات حرارة ركود من 180–220 °C عندما لا تُسحب أي حرارة، لذا يجب أن تتحملها جميع المواد ومائع نقل الحرارة.
قراءة أرقام الأداء
تعطي أوراق بيانات المجمّعات وشهادات Solar Keymark ثلاثة معاملات من اختبار ISO 9806: كفاءة الذروة (البصرية) η0، ومعاملي الفقد الحراري a1 (W/m²K) وa2 (W/m²K²). تصل المجمّعات المسطّحة الجيدة إلى η0 من 0.75–0.82 مع a1 نحو 3–4 W/m²K. تنخفض الكفاءة كلما ازداد الفرق بين درجة حرارة المائع والمحيط، لذا يؤدي المجمّع نفسه أداءً أفضل في تسخين أحواض السباحة أو التسخين المسبق مقارنةً بالماء الساخن عند 60 °C.
تحقق مما إذا كانت الأرقام تشير إلى مساحة الفتحة (الفتحة الشفافة) أو المساحة الإجمالية (الأبعاد الخارجية)؛ فشهادات Solar Keymark تستخدم الآن المساحة الإجمالية، ما يعطي معاملات أقل للمجمّع نفسه. كما تذكر الشهادات الإنتاج السنوي لكل مجمّع في مواقع مرجعية — أثينا وفورتسبورغ ودافوس وستوكهولم — عند درجات حرارة مائع متوسطة تبلغ 25 °C و50 °C و75 °C، وهو الرقم المنفرد الأكثر فائدة لمقارنة المنتجات.
ما الذي يعتمده Solar Keymark
Solar Keymark هي علامة الجودة الأوروبية الطوعية للمجمّعات الشمسية الحرارية والأنظمة المصنّعة في المصنع، مملوكة للجنة CEN وتديرها شبكة Solar Keymark Network. تتطلب الاختبار في مختبر معتمد وفق EN 12975 / ISO 9806 (المجمّعات) أو EN 12976 (الأنظمة)، ويغطي الأداء والمتانة والضغط والتعرض ونفاذ المطر والبَرَد والحمل الميكانيكي، إضافة إلى عمليات تفتيش سنوية للمصنع من جهة اعتماد مخوَّلة. تقبل معظم برامج الدعم الأوروبية وكثير من المناقصات في الشرق الأوسط وأفريقيا المنتجات المدرجة في Keymark فقط، وتسرد قاعدة البيانات العامة على solarkeymark.eu كل شهادة سارية.
الصقيع والحرارة الزائدة والتصريف الراجع
في المناخات التي يحدث فيها صقيع، تُملأ حلقة المجمّع بخليط بروبيلين غليكول (عادةً 30–45 %) وتُحمى بوعاء تمدد محجَّم لاستيعاب كامل حجم المجمّع أثناء الركود. أما نظام التصريف الراجع فيسلك طريقاً مختلفاً: عندما تتوقف المضخة، يُصرَّف مائع المجمّع بالجاذبية إلى خزان صغير، تاركاً المجمّعات فارغة. يتجنب ذلك إجهاد التجمد والركود، ويسمح باستخدام الماء العادي بدلاً من الغليكول، ويوقف التجميع ببساطة عندما يمتلئ الخزان — وهي ميزة قوية في المناخات الحارة ولمنازل العطلات. يحتاج التصريف الراجع إلى أنابيب مائلة باستمرار نحو الخزان الصغير ومضخة قادرة على رفع المائع إلى أعلى المجمّع عند بدء التشغيل.
مجمّع مسطّح أم أنابيب مفرّغة؟
تفقد الأنابيب المفرّغة حرارة أقل عند درجات الحرارة العالية وفي الظروف الباردة العاصفة، لكن المجمّعات المسطّحة أرخص لكل كيلوواط ساعة في معظم تطبيقات الماء الساخن، وأكثر متانة، وأسهل في الدمج على الأسطح، ومتاحة كحزم ترموسيفون. وللحرارة الصناعية فوق 80 °C أو المناخات شديدة البرودة، تكسب الأنابيب أرضية؛ أما للماء الساخن المنزلي والتجاري من وسط أوروبا إلى الخليج، فيبقى المجمّع المسطّح حصان العمل.
الأسئلة الشائعة
ما درجة الحرارة التي يصل إليها المجمّع المسطّح؟
في التشغيل العادي يوفر المجمّع المسطّح 40–80 °C لخزان التخزين. وإذا لم تُسحب أي حرارة، يمكن أن يصل الماصّ إلى درجة حرارة ركود من 180–220 °C، ولهذا يجب أن يكون المائع والحشيات ووعاء التمدد مصنفة لتحملها.
هل Solar Keymark مطلوب لبيع المجمّعات في أوروبا؟
ليس شرطاً قانونياً لوسم CE، لكن معظم برامج الدعم الأوروبية وكثيراً من المناقصات العامة تشترطه، وهو الإثبات المقبول لبيانات الأداء وفق ISO 9806. وينبغي للمشترين التحقق من الشهادة في قاعدة بيانات Solar Keymark العامة.
ما هو النظام الشمسي بالتصريف الراجع؟
يتيح نظام التصريف الراجع لمائع المجمّع أن يُصرَّف إلى خزان صغير كلما توقفت المضخة، فتكون المجمّعات فارغة عند الخمول. يحمي من التجمد والحرارة الزائدة دون غليكول، شريطة أن تميل الأنابيب باستمرار عائدة إلى الخزان الصغير.
ما مساحة المجمّعات التي تحتاجها الأسرة؟
تقريباً 1–1.5 m² من مساحة الفتحة للشخص في جنوب أوروبا والشرق الأوسط، و1.5–2 m² في وسط أوروبا، مع 50–70 لتراً من التخزين لكل m². ويغطي مجمّعان بمساحة نحو 2 m² لكل منهما مع خزان بسعة 300 لتر عادةً 60–70 % من الماء الساخن لأسرة من أربعة أفراد في وسط أوروبا، وأكثر من ذلك في الجنوب.
