كيف تعمل المضخة الحرارية

تعتبر التدفئة استهلاكاً كبيراً جداً للطاقة، حيث كان يتم الاعتماد بشكل كبير على الغاز الطبيعي والفحم؛ وبعد أزمة الطاقة الأوروبية، أدركت الدول أن 'التدفئة لا يمكن أن تعتمد فقط على مدخل الهواء'، وأن المضخات الحرارية هي الحل الرئيسي للتدفئة المكهربة. على عكس الأجهزة التقليدية التي تولد الطاقة مباشرة، تعمل المضخات الحرارية بمثابة 'ناقلات طاقة' فعالة من خلال جمع واستخدام الطاقة الحرارية المنخفضة الجودة الموجودة على نطاق واسع في البيئة لتلبية احتياجات التدفئة والتبريد والمياه الساخنة للمباني.

يعتمد المبدأ الأساسي للمضخة الحرارية بشكل أساسي على أربعة مكونات: المبخر، والضاغط، والمكثف، وصمام التمدد، مما يكمل دورة مستمرة: امتصاص الحرارة: يمتص المبرد السائل الحرارة من الهواء أو التربة أو مياه الصرف الصحي في المبخر ويتبخر إلى غاز. التعزيز: يتم ضغط مادة التبريد الغازية بواسطة الضاغط، مما يسبب زيادة حادة في درجة الحرارة والضغط. إطلاق الحرارة: يتم تبريد مادة التبريد الغازية ذات درجة الحرارة العالية والضغط العالي في المكثف، مما يؤدي إلى إطلاق الحرارة الممتصة إلى نظام التدفئة أو الماء الساخن داخل المبنى، ويتكثف إلى حالة سائلة. تخفيض الضغط: يمر سائل التبريد من خلال صمام التمدد، فيخفض ضغطه ودرجة حرارته، ثم يتدفق مرة أخرى إلى المبخر لبدء الدورة التالية.

تنقسم أنواع المضخات الحرارية بشكل أساسي إلى الفئات التالية:

1. المضخة الحرارية بمصدر الهواء: مبدأ العمل: استخلاص الحرارة من الهواء المحيط. المزايا: إمدادات لا نهاية لها، سهلة التركيب، لا حاجة لهندسة أرضية معقدة. كفاءة عالية في استخدام الطاقة، يمكن لنظام واحد أن يلبي احتياجات التدفئة والتبريد وإمدادات المياه الساخنة، وهو مناسب لسيناريوهات مختلفة مثل المباني السكنية والتجارية.

2. المضخة الحرارية ذات المصدر الأرضي: مبدأ العمل: تمتص الحرارة من التربة أو المياه الجوفية بدرجة حرارة ثابتة على مدار العام من خلال الأنابيب المدفونة. المميزات: أعلى كفاءة في استخدام الطاقة، وأكثر تشغيل مستقر، ولا تتأثر بالتغيرات المناخية الخارجية. إنها تعمل بهدوء ولها عمر خدمة طويل (يمكن أن تستمر خطوط الأنابيب تحت الأرض لمدة تصل إلى 50 عامًا)، مما يجعلها تكنولوجيا طاقة متجددة حقًا.

3. المضخة الحرارية لمصدر الماء: مبدأ العمل: استخلاص الحرارة من مياه الصرف الصحي في المناطق الحضرية أو مياه الصرف الصناعي. المزايا: درجة حرارة مياه الصرف الصحي أعلى من درجة حرارة الهواء في الشتاء وأقل من درجة حرارة الهواء في الصيف، مما يجعلها مصدر حرارة عالي الجودة وبكفاءة كبيرة. حققت هدف تحويل النفايات إلى كنز، مع فوائد كبيرة في توفير الطاقة والبيئة.

تعتبر وحدات لفائف المروحة مناسبة جدًا للاستخدام في أنظمة المضخات الحرارية. المضخات الحرارية هي مصادر حرارة منخفضة الحرارة، ووحدات لفائف المروحة لديها كفاءة عالية في نقل الحرارة في الماء البارد عند 7-12 درجة مئوية؛ يمكنه أيضًا زيادة الفرق في درجة الحرارة وتقليل معدل التدفق، وتقليل استهلاك الطاقة لخطوط الأنابيب ومضخات المياه، ويتوافق مع مفهوم التصميم لتقليل خسائر النقل في أنظمة المضخات الحرارية. بالمقارنة مع الأسقف المشعة والمشعات ذات درجة الحرارة المنخفضة، فإن وحدات ملف المروحة تتمتع بإمدادات ناضجة وتكاليف يمكن التحكم فيها نسبيًا.