المضخة الحرارية: ما هي، ما هو الغرض منها ونطاق التطبيق

ربما يكون الأشخاص الذين فكروا مرة واحدة على الأقل في التدفئة المستقلة لمنازلهم قد صادفوا مصطلح "المضخة الحرارية"، لكنهم لم يفهموا تمامًا ما هي. اليوم سنحاول شرح هذا المصطلح بالتفصيل.

اعتاد الناس على الحصول على الحرارة في منازلهم من حرق شيء ما. على سبيل المثال، في السابق كان لكل منزل خاص موقد للحطب. أحرق الناس الحطب والفحم وقاموا بتدفئة منازلهم. من حيث المبدأ، تم الحفاظ على طريقة التدفئة هذه حتى يومنا هذا، ولكنها أصبحت أقل شيوعا. وفي المدن، يتم حرق الغاز والفحم ومنتجات النفط لتدفئة المباني الشاهقة. أي أن مبدأ الحصول على الحرارة يظل كما هو: تحتاج إلى حرق شيء ما حتى يصبح دافئًا.

لكن عليك أن تفهم أن هذه الطريقة لتوليد الحرارة لا يمكن أن تستمر إلى الأبد. عاجلاً أم آجلاً، ستبدأ موارد الاحتراق في النفاد. طاردت هذه الفكرة الكثير من الناس، فبدأوا بالتفكير في مصادر بديلة للحرارة.

تعتبر المضخة الحرارية إحدى الطرق البديلة لتوليد الحرارة. إذا نظرت إليها، هناك الكثير من الحرارة حول الناس في الهواء والماء والأرض. تساعد المضخة الحرارية على توليد الحرارة منها دون حرق أي شيء.

مضخة الحرارة - ما هو؟

المضخة الحرارية هي جهاز يولد الحرارة من البيئة ويوصلها إلى نظام التدفئة المنزلي.يتم تشغيل المضخات الحرارية بالطاقة، ولكنها لا تنفق على تدفئة المنزل، كما هو الحال في المدفأة الكهربائية، ولكن على نقل الحرارة من البيئة إلى المنزل. بفضل هذا النهج، تكون كفاءة الطاقة المستهلكة أعلى بكثير من التدفئة المباشرة للمنزل. وبالتالي يتم توفير الكهرباء، مما له تأثير إيجابي على البيئة.

المضخات الحرارية: الأنواع

تأتي المضخات الحرارية في ثلاثة أنواع، اعتمادًا على كيفية إنتاج الحرارة:

1. الهواء - توليد الحرارة من كتلة الهواء.
2. الطاقة الحرارية الأرضية - تنتج الحرارة من الأرض.
3. الماء - توليد الحرارة من مياه الأنهار والبحيرات والبحار والمصادر الجوفية.

مبدأ التشغيل بسيط. يتم وضع مشعاع مبادل حراري في إحدى البيئات الموضحة أعلاه، والذي يقوم بتجميع الحرارة من الأرض أو الهواء أو الماء. وبمساعدة المضخة الحرارية، تتراكم هذه الحرارة وترتفع درجة حرارتها ويتم إرسالها إلى نظام التدفئة المنزلي.

في الواقع، شهد كل شخص في حياته مضخة حرارية قيد التشغيل. الممثلون البارزون لهذه المضخات هم الثلاجة ومكيف الهواء. نعم، أنها تعمل على التبريد. لكن المضخة الحرارية يمكن أن تعمل في كل من التدفئة والتبريد. كل هذا يتوقف على كيفية تنظيم دورة التبادل الحراري. في الثلاجة، يتم تنظيم الدورة الديناميكية الحرارية للتبريد. لكن إذا قمت بتوجيهها بالترتيب العكسي، فستعمل الثلاجة كمدفأة. لا، هذا لا يعني أن هناك مفتاح دورة ديناميكي حراري في مكان ما في الثلاجة. وهذا يعني أن مبدأ التشغيل معاكس تمامًا، ولكنه متشابه جدًا. لأنه في كثير من الأحيان، عند التسخين بمضخة حرارية، يستخدم النظام أيضًا الفريون كمبرد.

بناءً على نوع سائل التبريد في أنظمة الإدخال والإخراج، يتم تقسيم نماذج المضخات الحرارية إلى 8 فئات:

• "مياه الأرض"؛
• "المياه المياه"؛
• "ماء هواء"؛
• "أرض-جو"؛
• "الهواء المائي" ؛
• "جو-جو"؛
• "ماء الفريون" ؛
• "هواء الفريون".

"هواء الفريون" هو نظام تبريد في مكيفات الهواء والثلاجات. غالبًا ما يتم استخدام مياه الفريون والهواء إلى الهواء والهواء إلى الماء للتدفئة.

وبناء على ذلك، فإن كفاءة المضخة الحرارية ونظام التدفئة تعتمد على المبرد المستخدم والظروف المناخية. على سبيل المثال، في البلدان الحارة، أثبت نظام جو-جو أنه ممتاز. في البلدان الأكثر برودة، يتم استخدام الهواء والماء في كثير من الأحيان، ولكن فعالية هذا النظام تنخفض عندما يحدث الصقيع أقل من -25. إذا انخفض الصقيع إلى الأسفل، فلن يتمكن نظام التدفئة من التكيف ويجب توصيل مصادر حرارة إضافية.

وفي المناطق الجبلية، تشيع أنظمة أرض-جو وماء-هواء. سكان المناظر الطبيعية الجبلية "يضخون" الحرارة من الجبال بنشاط. علاوة على ذلك، يمكن أن تكون التركيبات أفقية ورأسية. في الأنظمة العمودية، يكون المبدأ التالي لتوليد الحرارة شائعًا:

• حفر بئر عميق
• يتم إنزال مبادل حراري فيه ، والذي من خلاله يتدفق التجمد أو الكحول المخفف أو الفريون أو الماء فقط ؛
• يمتلئ البئر بالماء و"يجلب" الماء الحرارة من الحجارة إلى المبادل الحراري.

يصل عمق هذه الآبار إلى 170 مترًا.

بشكل عام، طريقة التدفئة الأكثر فعالية هي جمع الحرارة من الأرض. هذه الطريقة جيدة لأن درجة حرارة التربة، حتى في الأعماق الضحلة، تظل دون تغيير طوال العام. تتغير درجة حرارة الماء أو الهواء، لكن الأرض لا تتغير. ولذلك، فإن منشآت التدفئة الأرضية مستقلة عمليا عن الظروف الجوية.تتقدم الدول الاسكندنافية على بقية الدول في استخدام مثل هذا النظام. إنهم مهووسون بالطاقة الخضراء وحماية البيئة، مما يجعلهم أفضل قليلاً من البلدان الأخرى. جوهر هذه الطريقة هو أن نظام المشعات يجب دفنه في الأرض على عمق لا يقل عن 50 سم، تحت مستوى تجمد التربة. تقليديا، هو 1.2-2 متر "تحت الأرض". يتم سكب مادة مضادة للتجمد في نظام الرادياتير، مما سيجلب "دفء الأرض" إلى المنزل. يقوم مضاد التجمد "بدفع" المضخة الحرارية عبر النظام. مشكلة هذه الطريقة هي أنها مكلفة للغاية وتؤتي ثمارها في فترة لا تقل عن 10-15 سنة.

خاتمة

تعد المضخة الحرارية جزءًا أساسيًا من نظام التدفئة أو التبريد الذي يستخدم الحرارة من البيئة. المضخة الحرارية عبارة عن جهاز كهربائي "يدفع" سائل التبادل الحراري عبر نظام التسخين. من المهم شرائه عندما تخطط لتنظيم تدفئة مستقلة في منزلك باستخدام دفء الطبيعة.

في خطوط العرض لدينا، هذه الطريقة لتدفئة المساكن ليست شائعة جدًا بسبب تكلفتها العالية وتنفيذها كثيف العمالة ومناخها المحدد. إذا كان المناخ باردًا جدًا، فلن تتمكن طريقة التدفئة هذه من التكيف، لذلك سيتعين عليك استخدام التدفئة التقليدية.