Chauffe-eau solaire à thermosiphon/ar : Différence entre versions

Version actuelle datée du 4 juillet 2024 à 11:46

Prototype de Low-tech Lab | Catégories : Habitat, Eau, Énergie, Hygiène

Low-tech Lab

https://wiki.lowtechlab.org/wiki/Chauffe-eau_solaire_%C3%A0_thermosiphon/ar

Dernière modification le 04/07/2024

Difficulté

Facile

Durée

4 heure(s)

Coût

20 EUR (€)

Description

نظام بسيط للغاية لتسخين المياه باستخدام الطاقة الشمسية. يعمل هذا النظام بدون مضخة، باستخدام تأثير الترموسيفون الحراري فقط.

Difficulté

Facile

Durée

4 heure(s)

Coût

20 EUR (€)

Autres langues :

English • ‎español • ‎français • ‎العربية

Licence : Attribution (CC BY)

Introduction

يمثل الماء الساخن المنزلي، المستخدم في الاحتياجات المنزلية والغسيل، استهلاكًا كبيرًا.

في مياه (الشرب): يتأثر حجم المياه المستهلكة بشدة بسلوك المستخدم. فوفقًا لـ la revue la revue Plein soleil / C.N.R.S-EcoDev، في فرنسا، يستخدم المسكن القياسي من النوع 4 (ثلاث غرف نوم) من 100 إلى 150 لترًا من الماء الساخن (عند 60 [درجة مئوية]) يوميًا. ومع ذلك، فإن الحاجة إلى المياه، وخاصة الماء الساخن، تتزايد باستمرار، بحوالي 3 إلى 4% سنويًا (مسح شركة غاز دي فرانس).
في الطاقة: يمثل تسخين المياه الساخنة المنزلية ما يقرب من 20% من الاستهلاك النهائي للطاقة في القطاع السكني (وفقًا لمرصد الطاقة).

تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية بسيط وفعال. فاللوح الشمسي الحراري الشمسي أكثر كفاءة من اللوح الكهروضوئي بـ 3 إلى 4 مرات. ومع ذلك يستخدم معظم الناس الكهرباء والوقود الأحفوري لتسخين المياه.

تستخدم أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية ألواحاً شمسية تُعرف باسم المجمعات. وهي تجمع حرارة الشمس وتستخدمها لتسخين المياه التي يتم تخزينها في خزان الماء الساخن.

هناك نوعان من مجمعات الطاقة الشمسية الحرارية لتسخين المياه:

أنابيب تفريغ الهواء;
حساسات ذات ألواح مسطحة يمكن تركيبها على الحائط أو السقف.

تشتهر المجمعات التي يتم تفريغها بأنها أكثر كفاءة من المجمعات ذات الألواح المسطحة لأنها تعاني من فقدان حرارة أقل (بفضل التفريغ في الأنابيب). ومع ذلك، فإن تصنيعها أكثر تعقيداً من حيث التقنية المنخفضة.

قررنا اختبار مجمّع مسطح اللوح المسطح الذي يعمل عن طريق السيفون الحراري، أي بدون نظام مضخة. بالإضافة إلى ذلك، اخترنا تسخين الماء مباشرة، دون استخدام سائل ناقل للحرارة لنقل حرارته إلى الماء في الخزان.

{{Tuto Step |Step_Title=نظرية الثيرموسيفون الحراري |Step_Content=لا يحتوي نظامنا على نظام ضخ. ويتم تدوير الماء فقط عن طريق ظاهرة ديناميكية حرارية تعرف باسم [[ ويكيبيديا:ثيرموسيفون]| ثيرموسيفون حراري]. thermosiphon.

مبدأ نظام الترموسيفون الحراري هو أن الماء البارد له كثافة أعلى من الماء الساخن، لأنه أكثر إحكاماً. وبالتالي فهو أثقل ويغرق. تميل جميع الأنظمة نحو حالة من التوازن الديناميكي الحراري. وبالتالي تنشأ حركة تسمى convection thermique لخلط الماء الساخن والبارد.

وهذا هو السبب في تركيب المجمّع الشمسي دائمًا تحت خزان تخزين المياه، بحيث يصل الماء البارد من الخزان إلى المجمّع عبر أنبوب مياه يتدفق إلى أسفل. عندما يسخن الماء في المجمّع، يرتفع الماء الساخن بشكل طبيعي، مدفوعًا بالماء البارد، ويعود إلى الخزان. تقوم دورة الخزان -> أنبوب الماء -> المجمّع بتسخين الماء حتى يصل إلى درجة حرارة متوازنة. يمكن للمستهلك بعد ذلك استخدام الماء الساخن من أعلى الخزان.

|Step_Picture_00=Chauffe-eau_solaire___thermosyphon_thermosiphon.JPG |Step_Picture_01=Chauffe-eau_solaire___thermosiphon_Sch_ma_chauffe_eau_solaire.JPG }}

Étape 1 - تصميم الإطار

يتم إعطاء القياسات كدليل إرشادي. يجب تكييفها مع حجم نافذتك.

على لوح الخشب الرقائقي الخشب الرقائقي مقاس 85 × 85 سم، قم بتثبيت مرابطين مقاس 85 سم ومرابطين مقاس 72 سم لتشكيل إطار. اختر مرابط بسماكة 6 سم تقريبًا لمنحك بعض العمق.
تأكد من أن الزجاج يتناسب بشكل مريح داخل الإطار.
أضف حشوات إلى داخل الإطار بحيث يمكن للزجاج أن يستقر عليها.
احفر ثقبين بقطر 6 ملم في جانب واحد من الإطار. سيتم استخدامهما لتوجيه الأنابيب النحاسية إلى الخارج.

Étape 2 - العزل

من أجل الاحتفاظ بأكبر قدر ممكن من الحرارة داخل سخان الماء، يجب أن يكون معزولاً بشكل صحيح! وهذا ليس هو الحال بالنسبة لهذا النموذج الأولي.

ومن المهم أيضاً أن يكون الإطار معزولاً جيداً قدر الإمكان. يجب تجنب تسرب الهواء والجسور الحرارية. لذلك قمنا بعزل الجزء السفلي من الإطار.

· قم بقص الورق المقوى (أو أي مادة عازلة أخرى) لتلائم الجزء السفلي من الإطار بإحكام.

· قم بتغطية الورق المقوى بطبقتين من رقائق الألومنيوم. وذلك لتوزيع الحرارة بالتساوي على السطح الملامس للأنبوب النحاسي.

Étape 3 - دائرة المياه

في هذا النظام، لا يوجد مبادل حراري كما هو الحال في أسطوانة الماء الساخن التقليدية. يمر الماء في الخزان مباشرة عبر الأنبوب النحاسي ويسخن عند ملامسته له. لذلك سنقوم بتشكيل دائرة لزيادة سطح التبادل بين الأنبوب والماء إلى أقصى حد.

باستخدام أداة الثني، قم بتشكيل دائرة كهربائية باستخدام الأنبوب النحاسي.

ملاحظة: من المهم استخدام أداة مناسبة لتحقيق ثني جيد وعدم إحداث التواء في الأنبوب. عند هذا القطر، يميل الأنبوب سريعًا إلى الانحناء وسينكسر في النهاية.

تأكد من الحفاظ على استقامة الأطراف وتركها تخرج من خلال الفتحتين الموجودتين في الإطار.
لزيادة سطح التبادل بين الدائرة وأسفل الإطار المغطى برقائق الألومنيوم إلى أقصى حد، قم بتأمين الدائرة باستخدام البراغي والخطافات (انظر الصور).

Étape 4 - تركيب الزجاج

ضع الزجاج على فواصل الإطار. تأكد من ملاءمته بإحكام وإحكام إغلاقه. إذا لزم الأمر، املأ أي فجوات بورق مقوى أو قماش أو سيليكون لتوفير العزل.
لتثبيت الزجاج على الإطار، قم بتثبيت المرابط على الحواف.

Étape 5 - التوصيل بخزان المياه

بالنسبة لخزان المياه، اخترنا حاوية سعة 30 لتر مع غطاء. من الناحية المثالية، يجب أن يكون الخزان معزولاً للحفاظ على الحرارة.

قم بقطع الأنابيب النحاسية عند مخرج الإطار، مع ترك بروز 2-3 سم.
قم بتوصيل أنبوب من السيليكون أو اللاتكس بكل مخرج من المخارج باستخدام مشابك خرطوم. تأكد من أن الوصلة محكمة الإغلاق عن طريق النفخ في أنبوب السيليكون/ اللاتكس عندما تمتلئ الدائرة بالماء، على سبيل المثال.

ملاحظة: احرص على عدم الإفراط في إحكام ربط مشابك الخراطيم، مما يؤدي في النهاية إلى تمزيق خراطيم السيليكون/لاتكس.

اغمس كلا الخرطومين في الخزان.

Étape 6 - كيفية العمل

Notes et références

الماء الساخن بالطاقة الشمسية والتدفئة بالطاقة الشمسية R.Espic, J.P.Isoardi, M.Moreau Sedit
وثيقة نظرية شاملة عن المياه الساخنة المنزلية وسخانات المياه الحرارية الشمسية بواسطة Thierry Cabriol, Albert Pelissou et Daniel Roux
Rapport du projet européen TAREB : http://www.new-learn.info/packages/tareb/docs/ecb/ecb_ch5_fr.pdf
Rapport du projet Habitat Durable du Low-tech Lab

Commentaires

ar fr 1 Published

@@ Ligne 23 : / Ligne 23 : @@
 تستخدم أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية ألواحاً شمسية تُعرف باسم المجمعات. وهي تجمع حرارة الشمس وتستخدمها لتسخين المياه التي يتم تخزينها في خزان الماء الساخن.
-Il existe deux types de capteurs solaires thermiques pour le chauffage de l’eau:
+هناك نوعان من مجمعات الطاقة الشمسية الحرارية لتسخين المياه:
-*tubes sous vide ;
+*أنابيب تفريغ الهواء;
-*capteurs plans, qui peuvent être fixés sur un mur ou un toit.
+* حساسات ذات ألواح مسطحة يمكن تركيبها على الحائط أو السقف.
-Les capteurs sous vide sont réputés plus efficaces car souffrant moins de déperdition ( grâce  au vide d’air dans les tubes) que les capteurs plans. Ils sont néanmoins plus compliqué à réaliser en low-tech.
+تشتهر المجمعات التي يتم تفريغها بأنها أكثر كفاءة من المجمعات ذات الألواح المسطحة لأنها تعاني من فقدان حرارة أقل (بفضل التفريغ في الأنابيب). ومع ذلك، فإن تصنيعها أكثر تعقيداً من حيث التقنية المنخفضة.
-Nous avons décidé de tester un capteur de type plan fonctionnant en thermosiphon, c'est-à-dire sans système de pompe. De plus, nous avons choisi de chauffer directement l'eau, sans passer par un liquide caloporteur qui transmettrait ses calories à l'eau dans le réservoir.
+قررنا اختبار مجمّع مسطح اللوح المسطح الذي يعمل عن طريق السيفون الحراري، أي بدون نظام مضخة. بالإضافة إلى ذلك، اخترنا تسخين الماء مباشرة، دون استخدام سائل ناقل للحرارة لنقل حرارته إلى الماء في الخزان.
 }}
 {{Materials
@@ Ligne 37 : / Ligne 37 : @@
 }}
 {{Tuto Step
-|Step_Title=Théorie du thermosyphon
+|Step_Title=نظرية الثيرموسيفون الحراري
-|Step_Content=Notre système ne comporte aucun système de pompage. La circulation d'eau se fait uniquement grâce à un phénomène thermodynamique que l'on appelle '''[[wikipedia:Thermosiphon|thermosiphon]]'''.
+|Step_Content=لا يحتوي نظامنا على نظام ضخ. ويتم تدوير الماء فقط عن طريق ظاهرة ديناميكية حرارية تعرف باسم '''[[ ويكيبيديا:ثيرموسيفون]| ثيرموسيفون حراري]'''.
+'''[[wikipedia:Thermosiphon|thermosiphon]]'''.
-Le principe du système à thermosiphon est que l'eau froide a une densité plus élevée que l'eau chaude, car plus compacte. Elle est donc plus lourde et s'enfonce. Or tout système tend vers un état d'équilibre thermodynamique. Il apparait donc un mouvement appelé, [https://fr.wikipedia.org/wiki/Convection_thermique convection thermique], pour mélanger l'eau chaude et froide.
+مبدأ نظام الترموسيفون الحراري هو أن الماء البارد له كثافة أعلى من الماء الساخن، لأنه أكثر إحكاماً. وبالتالي فهو أثقل ويغرق. تميل جميع الأنظمة نحو حالة من التوازن الديناميكي الحراري. وبالتالي تنشأ حركة تسمى [https://fr.wikipedia.org/wiki/Convection_thermique convection thermique] لخلط الماء الساخن والبارد.
-C'est pourquoi le capteur solaire est toujours monté sous le réservoir de stockage d'eau, de sorte que l'eau froide du réservoir arrive au capteur par une conduite d'eau descendante. Lorsque l'eau chauffe dans le capteur, l'eau chaude remonte naturellement, poussée par l'eau froide et retourne au réservoir  Le cycle réservoir -> conduite d'eau ->capteur permet de chauffer l'eau jusqu'à ce qu'elle atteigne une température d'équilibre. Le consommateur peut alors utiliser l'eau chaude du haut du réservoir.
+وهذا هو السبب في تركيب المجمّع الشمسي دائمًا تحت خزان تخزين المياه، بحيث يصل الماء البارد من الخزان إلى المجمّع عبر أنبوب مياه يتدفق إلى أسفل. عندما يسخن الماء في المجمّع، يرتفع الماء الساخن بشكل طبيعي، مدفوعًا بالماء البارد، ويعود إلى الخزان. تقوم دورة الخزان -> أنبوب الماء -> المجمّع بتسخين الماء حتى يصل إلى درجة حرارة متوازنة. يمكن للمستهلك بعد ذلك استخدام الماء الساخن من أعلى الخزان.
 <br />
@@ Ligne 49 : / Ligne 50 : @@
 }}
 {{Tuto Step
-|Step_Title=Construction du cadre
+|Step_Title=تصميم الإطار
-|Step_Content=Les mesures sont données à titre indicatif. Celles-ci sont à adapter en fonction de la taille de votre vitre.
+|Step_Content=يتم إعطاء القياسات كدليل إرشادي. يجب تكييفها مع حجم نافذتك.
-* Sur la plaque de contreplaqué de 85x85cm, visser deux tasseaux de 85cm et deux tasseaux de 72cm, de façon à former un cadre. Choisir de tasseaux d’environ 6 cm d’épaisseur afin d’avoir un peu de profondeur.
+* على لوح الخشب الرقائقي الخشب الرقائقي مقاس 85 × 85 سم، قم بتثبيت مرابطين مقاس 85 سم ومرابطين مقاس 72 سم لتشكيل إطار. اختر مرابط بسماكة 6 سم تقريبًا لمنحك بعض العمق.
-* Vérifie que votre vitre s’intègre bien à l’intérieur du cadre.
+* تأكد من أن الزجاج يتناسب بشكل مريح داخل الإطار.
-* Ajouter des cales à l’intérieur du cadre de façon à pouvoir faire reposer la vitre dessus.
+* أضف حشوات إلى داخل الإطار بحيث يمكن للزجاج أن يستقر عليها.
-* Percer deux trous de diamètre 6mm sur un côté du cadre. Ceux-ci serviront à faire sortir les tuyaux de cuivre vers l’extérieur.
+* احفر ثقبين بقطر 6 ملم في جانب واحد من الإطار. سيتم استخدامهما لتوجيه الأنابيب النحاسية إلى الخارج.
 |Step_Picture_00=Chauffe-eau_solaire___thermosyphon_IMG_5184.jpg
 |Step_Picture_01=Chauffe-eau_solaire___thermosyphon_IMG_5193.jpg
@@ Ligne 63 : / Ligne 64 : @@
 }}
 {{Tuto Step
-|Step_Title=Isolation
+|Step_Title=العزل
-|Step_Content='''Afin de conserver un maximum de chaleur à l’intérieur du chauffe-eau, il serait nécessaire de l'isoler correctement !''' Ce n'est pas le cas pour ce prototype.
+|Step_Content='''من أجل الاحتفاظ بأكبر قدر ممكن من الحرارة داخل سخان الماء، يجب أن يكون معزولاً بشكل صحيح! '''وهذا ليس هو الحال بالنسبة لهذا النموذج الأولي.
-Par ailleurs, il est important que le cadre soit isolé au maximum. Il faut éviter les fuites d’air et les ponts thermiques. Nous avons donc isolé le fond du cadre.
+ومن المهم أيضاً أن يكون الإطار معزولاً جيداً قدر الإمكان. يجب تجنب تسرب الهواء والجسور الحرارية. لذلك قمنا بعزل الجزء السفلي من الإطار.
-·        Découper du carton (ou tout autre isolant) de façon à l’ajuster parfaitement au fond du cadre.
+·        قم بقص الورق المقوى (أو أي مادة عازلة أخرى) لتلائم الجزء السفلي من الإطار بإحكام.
-·        Recouvrir le carton de 2 couches de papier aluminium. Ceci a pour but de repartir la chaleur de façon bien homogène sur la surface en contact avec le tube de cuivre.
+·        قم بتغطية الورق المقوى بطبقتين من رقائق الألومنيوم. وذلك لتوزيع الحرارة بالتساوي على السطح الملامس للأنبوب النحاسي.
 |Step_Picture_00=Chauffe-eau_solaire___thermosyphon_IMG_5209.jpg
 }}
 {{Tuto Step
-|Step_Title=Circuit d'eau
+|Step_Title=دائرة المياه
-|Step_Content=Dans ce système, il n’y a pas d’échangeur thermique comme dans un ballon d’eau chaude classique. L’eau du ballon passe directement dans le tuyau de cuivre et se chauffe à son contact. Nous allons donc former un circuit de manière à maximiser la surface d’échange entre le tuyau et l’eau.
+|Step_Content=في هذا النظام، لا يوجد مبادل حراري كما هو الحال في أسطوانة الماء الساخن التقليدية. يمر الماء في الخزان مباشرة عبر الأنبوب النحاسي ويسخن عند ملامسته له. لذلك سنقوم بتشكيل دائرة لزيادة سطح التبادل بين الأنبوب والماء إلى أقصى حد.
-* A l’aide d’un outil à cintrer, former un circuit avec le tuyau de cuivre.
+* باستخدام أداة الثني، قم بتشكيل دائرة كهربائية باستخدام الأنبوب النحاسي.
-'''Remarque''' : Il est important d’utiliser un outil approprié pour réaliser une belle courbure et ne pas faire de pli dans le tuyau. A ce diamètre, le tuyau a vite tendance à se plier et finira par casser.
+'''ملاحظة''': من المهم استخدام أداة مناسبة لتحقيق ثني جيد وعدم إحداث التواء في الأنبوب. عند هذا القطر، يميل الأنبوب سريعًا إلى الانحناء وسينكسر في النهاية.
 <br />
-* Assurez-vous de garder une bonne longueur rectiligne aux extrémités et faite les sortir par les 2 trous prévus à cet effet dans le cadre.
+* تأكد من الحفاظ على استقامة الأطراف وتركها تخرج من خلال الفتحتين الموجودتين في الإطار.
-* Afin de maximiser la surface d’échange entre le circuit et le fond du cadre recouvert de papier aluminium, fixer le circuit à l’aide de vis et de crochet (voir photos).
+* لزيادة سطح التبادل بين الدائرة وأسفل الإطار المغطى برقائق الألومنيوم إلى أقصى حد، قم بتأمين الدائرة باستخدام البراغي والخطافات (انظر الصور).
 |Step_Picture_00=Chauffe-eau_solaire___thermosyphon_IMG_5217.jpg
 |Step_Picture_01=Chauffe-eau_solaire___thermosyphon_IMG_5222.jpg
@@ Ligne 92 : / Ligne 93 : @@
 }}
 {{Tuto Step
-|Step_Title=Pose de la vitre
+|Step_Title=تركيب الزجاج
-|Step_Content=* Déposer la vitre sur les cales du cadre. Assurer-vous qu’elle est bien ajustée et bien hermétique. Au besoin, combler les interstices avec du carton, du tissu ou du silicone pour isoler.
+|Step_Content=* ضع الزجاج على فواصل الإطار. تأكد من ملاءمته بإحكام وإحكام إغلاقه. إذا لزم الأمر، املأ أي فجوات بورق مقوى أو قماش أو سيليكون لتوفير العزل.
-* Pour fixer la vitre au cadre, visser des tasseaux sur les bords.
+* لتثبيت الزجاج على الإطار، قم بتثبيت المرابط على الحواف.
 |Step_Picture_00=Chauffe-eau_solaire___thermosyphon_IMG_5211.jpg
 |Step_Picture_01=Chauffe-eau_solaire___thermosyphon_IMG_5213.jpg
@@ Ligne 100 : / Ligne 101 : @@
 }}
 {{Tuto Step
-|Step_Title=Liaison avec le réservoir d'eau
+|Step_Title=التوصيل بخزان المياه
-|Step_Content=Pour le réservoir d’eau, nous avons choisi une poubelle de 30L avec un couvercle. Dans l’idéal, il faudrait isoler le réservoir pour conserver la chaleur.
+|Step_Content=بالنسبة لخزان المياه، اخترنا حاوية سعة 30 لتر مع غطاء. من الناحية المثالية، يجب أن يكون الخزان معزولاً للحفاظ على الحرارة.
-* Couper les tuyaux de cuivre en sortie du cadre en laissant dépasser 2-3cm.
+* قم بقطع الأنابيب النحاسية عند مخرج الإطار، مع ترك بروز 2-3 سم.
-* Fixer un tuyau de silicone ou latex sur chacune des sorties à l’aide de colliers de serrage. Assurer-vous que la liaison est bien hermétique en soufflant dans les tuyaux silicone/latex lorsque le circuit est rempli d’eau, par exemple.
+* قم بتوصيل أنبوب من السيليكون أو اللاتكس بكل مخرج من المخارج باستخدام مشابك خرطوم. تأكد من أن الوصلة محكمة الإغلاق عن طريق النفخ في أنبوب السيليكون/ اللاتكس عندما تمتلئ الدائرة بالماء، على سبيل المثال.
-'''Remarque''' : Attention à ne pas trop serrer les colliers de serrage qui finiront par déchirer les tuyaux en silicone/latex.
+'''ملاحظة''': احرص على عدم الإفراط في إحكام ربط مشابك الخراطيم، مما يؤدي في النهاية إلى تمزيق خراطيم السيليكون/لاتكس.
 <br />
-*  Plonger les deux tuyaux dans le réservoir.
+* اغمس كلا الخرطومين في الخزان.
 |Step_Picture_00=Chauffe-eau_solaire___thermosyphon_IMG_5216.jpg
 |Step_Picture_01=Chauffe-eau_solaire___thermosyphon_IMG_5162.jpg
 }}
 {{Tuto Step
-|Step_Title=Fonctionnement
+|Step_Title=كيفية العمل
 |Step_Content=
 }}
 {{Notes
-|Notes=*Eau chaude et chauffage solaire R.Espic, J.P.Isoardi,  M.Moreau Sedit
+|Notes=*الماء الساخن بالطاقة الشمسية والتدفئة بالطاقة الشمسية R.Espic, J.P.Isoardi,  M.Moreau Sedit
-*[http://www.onebus.fr/Face/ecs_solaire.pdf Document théorique très complet] sur l'eau chaude sanitaire et le chauffe-eau solaire thermique par Thierry Cabriol, Albert Pelissou et Daniel Roux
+*[http://www.onebus.fr/Face/ecs_solaire.pdf وثيقة نظرية شاملة] عن المياه الساخنة المنزلية وسخانات المياه الحرارية الشمسية بواسطة Thierry Cabriol, Albert Pelissou et Daniel Roux
 *Rapport du projet européen TAREB : http://www.new-learn.info/packages/tareb/docs/ecb/ecb_ch5_fr.pdf
 *[https://lowtechlab.org/assets/files/rapport-experimentation-habitat-low-tech-low-tech-lab.pdf Rapport du projet Habitat Durable du Low-tech Lab]