جهاز تدريب على الطاقة الشمسية الحرارية، معدات مختبر حراري، معدات تعليمية وتدريبية

AFT089 جهاز تدريب على الطاقة الشمسية الحرارية، معدات مختبر حراري، معدات تعليمية وتدريبية
1. نظرة عامة
يجب تصميم هذه الوحدة التدريبية (Trainer) لغرض الدراسة النظرية والعملية لمنشآت الطاقة الشمسية المستخدمة لتوفير المياه الساخنة للأغراض الصحية، وتكييف الهواء، والخدمات المماثلة، مع توفير نطاق واسع من التطبيقات التعليمية.
يجب أن تشتمل الوحدة التدريبية على أربع وحدات تشغيلية، وذلك على النحو التالي:
2. الوحدة الرئيسية
يجب تنفيذ هذه الوحدة في إطار عمودي، ويجب أن تحتوي على لوحة أمامية تضم مخططاً هيدروليكياً حقيقياً ومفصلاً للنظام، بالإضافة إلى المكونات الخاصة بتدوير السائل وتخزينه والتحكم فيه ضمن الدائرتين الأولية والثانوية.
يجب تثبيت المكونات بشكل عمودي على قاعدة، مما يسهل الوصول المريح إلى جميع الأجزاء لإجراء عمليات التجميع والتفكيك التي تتم خلال الجلسات العملية الموصوفة في الدليل التعليمي. كما يجب أن تحتوي الوحدة التدريبية على فتحات في الجهتين الأمامية والخلفية لتمكين الطلاب من رؤية المكونات من كلا الجانبين.
يجب أن تشمل المكونات ما يلي:
المكونات الهيدروليكية: حامل السخان (الغلاية) أو عنصر التسخين، حامل المبادل الحراري، مبادل حراري لدائرة الطاقة الشمسية، قطب مغنيسيوم (مصعد تضحية)، خزان فولاذي [السعة: 80 لتراً، القدرة الكهربائية: 1200 واط، زمن التسخين (عند فرق درجة حرارة 45 درجة مئوية): 2.17 ساعة/دقيقة، أقصى درجة حرارة تشغيل: 75 درجة مئوية، الفقد الحراري عند 65 درجة مئوية: 0.96 كيلوواط/ساعة لكل 24 ساعة، أقصى ضغط تشغيل: 8 بار]، مجمع شمسي مسطح، صمام تعبئة/تفريغ لدائرة الطاقة الشمسية، منظم للتدفق، صمام لتصريف الهواء، صمام أمان، مقياس للضغط، مقياس للحرارة، صمام عدم رجوع (صمام أحادي الاتجاه)، خزان تمدد، مضخة لدائرة الطاقة الشمسية، مضخة للمياه الساخنة الصحية (DHW)، حامل لدائرة المضخات.
المكونات الكهربائية: وحدة تحكم، مضخة لدائرة الطاقة الشمسية، مضخة للمياه الساخنة الصحية، حامل لدائرة المضخات، مستشعر للمجمع الشمسي (الجانب الساخن)، مستشعر للمجمع الشمسي (الجانب البارد)، مستشعر للخزان (الجانب الساخن)، مستشعر للخزان (الجانب البارد)، مستشعر لخط رجوع المياه الساخنة الصحية، مستشعر لمدخل المياه الباردة، مستشعر للإشعاع الشمسي.
يجب وضع لوحة التحكم الأمامية في الجزء العلوي من الوحدة الرئيسية، وتتكون من العناصر التالية:
• مخطط مفصل للنظام،
• مركز تحكم إلكتروني مزود بشاشة عرض LCD لعرض البيانات،
• وحدة إمداد بالطاقة، ووسائل حماية كهربائية، ومؤشرات ضوئية للحالة التشغيلية.
يجب أن يتم وضع الوصلات الهيدروليكية الخاصة بمدخل المياه الباردة، ومخرج المياه الساخنة الصحية، ووصلة الربط مع اللوح الشمسي، وما إلى ذلك، في الجهة الخلفية من الوحدة.
يجب أن تكون تمديدات المنظومة بأقطار قياسية تبلغ 15 مم. أنابيب نحاسية مزودة بنظام توصيل بالكبس (Pressing system) مع حشوات مانعة للتسرب، مخصصة للمحطات الشمسية.
يجب أن تكون الأبعاد: 1000 × 650 × 1650 مم.
3. اللوح الشمسي الفعلي
يجب وضع اللوح الشمسي الفعلي داخل هيكل معدني وتوصيله بالوحدة الرئيسية عبر أنابيب مرنة، مع تزويده بصمامات للتصريف، والسلامة، والتعبئة.
أبعاد المجمّع الفعلي: 1360 × 700 × 2050 مم
مساحة الامتصاص: 1.105 م × 1.666 م = 1.840 م²
عدد أنابيب الامتصاص: 12 (MS)
حجم السائل: 1.5 لتر (MS)
4. مُحاكي اللوح الشمسي
يجب استخدام مُحاكي اللوح الشمسي كبديل للمجمّع الفعلي، وذلك في البيئات غير المعرضة للإشعاع الشمسي. وهو يتكون من غلاية سريعة التسخين، مزودة بصمام أمان وفتحة تهوية.
سعة الخزان: 5 لترات
القدرة الكهربائية: 2000 واط
الضغط الأقصى: 8 بار
أبعاد مُحاكي المجمّع: 650 × 600 × 750 مم

سخان بالحمل الحراري (Convector Heater)
كوسيلة لاستغلال المياه الساخنة المُنتَجة، يجب توفير سخان يعمل بنظام الحمل الحراري ليكون جاهزاً للاستخدام. ويجب أن يتم توصيله عبر أنابيب مرنة.
يجب أن تتيح لنا هذه الوحدة إجراء تجارب عملية حول تأثيرات المياه الساخنة التي يتم الحصول عليها بواسطة هذا النظام. ومع ذلك، يجب أن يكون النظام مفتوحاً ومرناً بما يكفي ليتيح استخدامه بسهولة مع تطبيقات أخرى، مثل توفير المياه الساخنة للأغراض الصحية، أو أنظمة التدفئة الأرضية، وما إلى ذلك.
تدفق الهواء: 253 م³/ساعة
القدرة التدفئية: 2.8 كيلوواط
تدفق المياه: 350 لتر/ساعة
يجب أن تشتمل الوحدة التدريبية على ستة مجسات لقياس درجة الحرارة موزعة على ست نقاط مختلفة، بالإضافة إلى مستشعر للإشعاع الشمسي يُستخدم في حساب الطاقة. كما يجب أن تتوفر إمكانية توصيل عداد واحد للطاقة الحرارية على الأقل.
يجب اعتبار هذه الوحدة التدريبية نظاماً شاملاً للدراسة النظرية والعملية لمنشآت الطاقة الشمسية، مما يتيح تنفيذ أنشطة التعليم والتعلم التالية:
• التعرف على جميع مكونات النظام وكيفية ارتباطها بآلية تشغيله.
• تفسير وتحليل المعايير الفنية الخاصة بجميع المكونات.
• التحكم الموضعي (المحلي) في وحدة المعالجة/التحكم.
• اختبار عملية التدفئة والتحقق من أداء السخان بالحمل الحراري.
• تفعيل وضع استغلال الطاقة الاحتياطية (المخزنة).
• التشغيل القسري لمضخة إعادة التدوير.
• معايير تحديد الأحجام والسعات المناسبة لمنشآت المياه الساخنة الصحية (ACS)، وأنظمة تكييف الهواء، وما إلى ذلك.
• معايير التركيب والصيانة الخاصة بالمنشآت والأنظمة.
• تفسير وتحليل البيانات التشغيلية والظرفية التي توفرها وحدة التحكم.
يجب أن تكون الوحدة مزودة بكامل كابلات التوصيل اللازمة، ودليل إرشادي لإجراء التجارب باللغة الإنجليزية، بالإضافة إلى برنامج حاسوبي مخصص لاستقبال البيانات من وحدة التحكم الشمسي ومعالجتها.