مضخات الحرارة وتوفير الطاقة

من الواضح أن المضخات الحرارية عالية الكثافة ، وبالتالي فهي نظيفة من الناحية البيئية. تقدم المضخات الحرارية أنجع وسيلة للتدفئة والتبريد في العديد من التطبيقات ، حيث يمكنها استخدام الحرارة المتجددة في محيطنا. حتى في درجات الحرارة ، التي نعتقد أن الهواء البارد والأرض والمياه تحتوي على طاقة حرارية مفيدة ، يتم تحديثها باستمرار بواسطة الشمس. مع طاقة أكثر بقليل ، يمكن لمضخة الحرارة رفع درجة حرارة الطاقة الحرارية إلى المستوى المطلوب. وبالمثل ، يمكن لمضخات الحرارة أيضًا استخدام مصادر حرارة النفايات ، مثل العمليات الصناعية ، ومعدات التبريد أو التهوية ، المستخرجة من المباني. الكهرباء المعتادة ، ستحتاج المضخة الحرارية إلى 100 kW-h من الطاقة الكهربائية لتحويل 200 kWh المتاح مجانًا للحرارة البيئية أو الحرارة المفقودة من حرارة مفيدة 300.

بفضل هذه القدرة الفريدة ، يمكن لمضخات التسخين أن تحسن بشكل جذري من كفاءة الطاقة والقيمة البيئية لأي نظام تدفئة ، يتم إدارته بواسطة موارد الطاقة الأولية ، مثل الوقود أو الكهرباء. يجب مراعاة الحقائق الست التالية عندما يكون أي نظام لإمداد الحرارة مخصصًا لـ (IEA-HPC، 2001):

• الاحتراق المباشر لإنتاج الحرارة ليس هو الاستخدام الأكثر كفاءة للوقود.
• تعتبر المضخات الحرارية أكثر كفاءة لأنها تستخدم الطاقة المتجددة كحرارة منخفضة الحرارة.
• في حالة إعادة توجيه الوقود للغلايات التقليدية لتشغيل مضخات الحرارة الكهربائية ، يلزم توفير وقود أقل بنسبة 35-50٪ ، مما ينتج عنه انبعاثات أقل بنسبة 35-50.
• يتم توفير حوالي 50٪ من التوفير في مضخات الحرارة الكهربائية بنظام CHP أو التوليد المشترك للطاقة.
• سواء كانت أنواع الوقود الأحفوري أو الطاقة النووية أو مصادر الطاقة المتجددة المستخدمة في توليد الكهرباء ، فإن مضخات الحرارة الكهربائية تستخدم هذه الموارد بشكل أفضل من سخانات المقاومة.
• استهلاك الوقود ، وبالتالي كثافة مضخة الانبعاث ، الامتصاص ، أو محرك الغاز حوالي 35-50٪ أقل من المرجل التقليدي.

في الماضي ، كانت معظم المضخات الحرارية في نوع الهواء إلى الهواء ومصدر الهواء. مضخات الحرارة مصدر الهواء تعتمد على الهواء الطلق لمصدر الحرارة. على الرغم من أن الهواء الخارجي البارد يحتوي على كمية معينة من الحرارة ، وتنخفض درجة الحرارة ، إلا أن مضخة الحرارة يجب أن تعمل بجد وتقلل من الكفاءة. في الطقس شديد البرودة ، لا يمكن لمضخة تسخين مصدر الهواء وحدها توفير ما يكفي من الحرارة ، كما يجب توفير حرارة إضافية أو زائدة عن الحاجة. هذا يمكن أن يزيد بشكل كبير الإنفاق على التدفئة. GSHPs استخراج الحرارة من الأرض أو الماء تحت السطح. نظرًا لأن درجة حرارة المياه الجوفية والمياه الجوفية ثابتة 10 - 13 C على مدار السنة ، فإن هذا النظام أكثر كفاءة.

ذلك يعتمد على تكلفة الكهرباء والنفط والبروبان في منطقتك. كقاعدة عامة ، يمكن أن تنتج GSHP الحرارة ، وفورات متوسطة من 10-15٪ مقارنة بالغاز الطبيعي ، وفورات في التكلفة 40٪ مقارنة بزيت الوقود و 50٪ من التكلفة مقارنة بالبروبان ؛ معدل التوفير في مكيف الهواء 40-60٪ مقارنة بالأنظمة التقليدية (EESC ، 2001).

سخانات المياه مضخة الحرارة استخراج الحرارة من الهواء المحيط لتسخين المياه في خزان التخزين ويمكن أن تغذيها الكهرباء أو الغاز. هذه الأفران هي في الأساس نفس الأداء مثل المقاومة الكهربائية ، وسخانات المياه ، إلا أن الكفاءة عادة ما تكون في 2-2 ، 5 مرات أعلى. يختلف عامل الطاقة في سخانات المياه من 1.8 إلى 2.5 ، مقارنة مع 0.88-0.96 لنظام المقاومة الكهربائية. تسخين سخانات المياه المضخة تبريد وتبريد الهواء في جميع أنحاء المبخر لفه. قد يكون هذا ميزة حيث يكون التبريد أمرًا مرغوبًا فيه وعيوبًا عندما يكون التبريد غير مرغوب فيه. تم تصميم بعض سخانات المياه لمضخات الحرارة لاستعادة حرارة النفايات من أنظمة التهوية المنزلية بأكملها.

تتوفر سخانات ماء المضخة الحرارية المتاحة للبيع ، وعادة ما تكون فترة الاسترداد من سنوات 2 إلى 6 ، اعتمادًا على نظام تسخين المياه بالمياه الساخنة والكفاءة. عند شراء مضخة حرارية جديدة ، يجب على المشتري التحقق من تقييم فعالية الجهاز المقترح. سيؤدي التصنيف العالي الكفاءة إلى انخفاض تكاليف التشغيل. كفاءة مضخة الحرارة إلى SEER ، على وجه الخصوص ، من 10.0 إلى المزيد من 15.0. لتقسيم الأنظمة باستخدام وحدة خارجية وملف داخلي ، تختلف الفعالية اعتمادًا على نتيجة المطابقة بين ملف التبريد الداخلي ووحدة التكثيف الخارجي. يجب استشارة الشركة المصنعة لتحديد الفعالية الكلية. ينشر معهد التبريد الأمريكي قائمة سنوية من الدلائل بمجموعات مختلفة من الوحدة الخارجية والملف الداخلي مع تصنيف SEER. يتم تضمين معظم خطوط المنتجات المصنعة الرئيسية في هذا الدليل ...