التدفئة بالطاقة الشمسية

ان موضوع التدفئة بالطاقة الشمسية يقودنا الى ان نعرف بعض المصطلحات والمعلومات عن هذا المجال اولا فالتدفئة، والتهوية، وتكييف الهواء (بالإنجليزية: heating, ventilating, and air conditioning) ويطلق عليها اختصارًا HVAC (تنطق ايتش فاك). 

وهو فرع مهم بشكل خاص من تصميم الأبنية الصناعية والمكاتب مثل ناطحات السحاب، وفي البيئات البحرية مثل أحواض السمك، حيث يجب أن تكون الحرارة والرطوبة مضبوطة بشكل جيد مع تجنب أعراض الانزعاج الناتج عن الإقامة في بيئة مكيفة بالهواء (Sick building syndrome). في بعض المناطق (مثل بريطانيا) يستخدم مصطلح خدمة الأبنية (Building Services)، ولكنها قد تشمل أنظمة الصرف الصحي والأنظمة الكهربائية. قد يضاف حقل التبريد إلى المصطلح فيصبح HVAC&R أوHVACR، أو قد تهمل التهوية فيصبح HACR. تعتمد التدفئة والتهوية وتكييف الهواء على مبادئ الديناميكا الحرارية (التيرموديناميك)، وميكانيكا الموائع، وانتقال الحرارة، مع اختراعين واكتشافين قام بهما مايكل فاراداي،ويليس كارير، روبن ترين، جيمس بريسكوت جول، ويليم رانكين، سادي كارنوت، وآخرون.

أتت اختراعات مكونات أنظمة التدفئة والتهوية والتكييف مع قيام الثورة الصناعية، وأدخلت أنظمة التحكم عالية الفعالية المتطورة من قبل الشركات حول العالم. إن وظيفة التدفئة، والتهوية، وتكييف الهواء مترابطة إلى حد بعيد. فالجميع يبحث عن الراحة الحرارية (Thermal confort)، وعن نوعية الهواء الداخلي المقبولة (indoor air quality)، والكلفة المعقولة للتركيب والتشغيل والصيانة. يمكن لأنظمة التدفئة، والتهوية، وتكييف الهواء أن تزودنا بالتهوية، وتقليل تسرب أو ارتشاح الهواء، وضبط علاقة الضغط بالأجواء والفراغات. 

يعرف توصيل الهواء وسحبه من حجرة ما بتوزيع الهواء في الغرفة (room air distribution)..[1] في الأبنية الحديثة يكون التصميم والتركيب وأنظمة التحكم لهذه الوظائف (التدفئة، والتهوية، وتكييف الهواء) مدمجة في نظام واحد أو أكثر. يقوم متعهد البناء في الأبنية الصغيرة باختيار استطاعة ونوع أجهزة وأنظمة التدفئة، والتهوية، وتكييف الهواء. وفي الأبنية الكبيرة يقوم المهندسين، مثل مهندسي الميكانيك، أو المهندسين المعماريين بتحليل وتصميم وتحديد أنظمة التدفئة، والتهوية، وتكييف الهواء، ويتعهدها مقاولون ميكانيكيون متخصصون. وتخضع رخص البناء في جميع الأبنية إلى المعايير (Norm) المتعارف عليها. لقد نظمت صناعة التدفئة، والتهوية، وتكييف الهواء من قبل مصنعين الأجهزة، لكن منظمات المعايير والتنظيم مثل الجمعية الأمريكية لمهندسي التدفئة والتبريد وتكييف الهواء (ASHRAE)، والمنظمة العالمية لمتعهدي تكييف الهواء والصفائح المعدنية (SMACNA)، ومتعهدي تكييف الهواء في أمريكا (ACCA)، والقانون الميكانيكي الموحد (Uniform Mechanical Code)، وقانون الأبنية العالمي (International Building Code).

 أسست هذه المنظمات لدعم الصناعة وتشجيع المعايير الأساسية.

التدفئة بالطاقة الشمسية

التدفئة بالطاقة الشمسية هناك أكثر من طريقة لاستخدام التدفئة بالطاقة الشمسية التدفئة بكل بساطة هي عملية ضخ حرارة داخل حيز مادي ` وعند الحديث عن التدفئة في تطبيقات الطاقة الشمسية يكون المقصود تدفئة المساكن والمبانى (سواء كانت صناعية او تجارية او خاصة مثل المستشفيات وخلافه—-) المستعملة للأغراض اﻟﻤﺨتلفة ` والتدفئة بالطاقة الشمسية هي ضخ الحرارة المكتسبة في اﻟﻤﺠمعات إلى داخل الحيز موضع الاهتمام ولتحقيق هذا الغرض تبرز الحاجة إلى استعمال بعض المعدات والأجهزة لنقل التأثير الحراري من اﻟﻤﺠمع الشمسي إلى داخل البناية. وهناك نظامان للتدفئة بالطاقة يستخدم أحدهما الهواء بينما يستخدم الآخر الماء ` ففي نظام التدفئة بالهواء يتم تسخين الهواء في اﻟﻤﺠمعات الشمسية ومن ثم دفعه إلى داخل لبناية بواسطة مروحة لتدفئة البناية أو الحيز موضع الاهتمام ` ولا يختلف تصميم اﻟﻤﺠمع الشمسي المستعمل لتسخين الهواء عن ذلك المستعمل لتسخين الماء إلا في تصميم الصفيحة الماصة ` وتحديدا في تصميم مجرى الهواء ` فبينما يتخذ مجرى الماء شكل الأنبوب يكون المقطع العرضي ﻟﻤﺠرى الهواء مستطيلا ` وأما بالنسبة لأنظمة التدفئة بالطاقة الشمسية التي تستعمل الماء فإنها تتضمن مبادلات حرارية يجري عبرها نقل الحرارة من الماء القادم من اﻟﻤﺠمع الشمسي إلى الهواء المدفوع إلى داخل الحيز. ولا تختلف أنظمة التدفئة بالماء الساخن بالشمس عن أنظمة تسخينالمياه المعتادة إلا في الأجهزة الإضافية المطلوبة لنقل التأثير الحراري إلى داخل البناية ` وأما باقي أجزاء نظام التدفئة فهي تلك المستعملة في أنظمة تسخين المياه بشكل أساسي.

 وهناك بالطبع فارق في عدد اﻟﻤﺠمعات الشمسية المطلوبة وفي حجم خزان المياه الساخنة ` ويتم تحديدهما اعتمادا على مقدار حمل التدفئة المطلوبة الاجهزة والمعدات المطلوبة للتدفئة بالماء