الاستخدام القطاعي لمضخة الحرارة

كما ذكرنا سابقًا ، فإن مضخة الحرارة هي جهاز يتلقى الحرارة عند درجة حرارة معينة ويطلق الحرارة في درجة حرارة أعلى. عند التمكن من توفير الحرارة (على سبيل المثال للتدفئة أو الماء الساخن ، يُقال إن مضخة الحرارة تعمل في وضع التسخين ؛ وعند تشغيلها لإزالة الحرارة (على سبيل المثال لتكييف الهواء) ، يُقال إنها تعمل في وضع التبريد. وفي كلتا الحالتين ، المزيد يجب توفير الطاقة لتشغيل المضخة. بشكل عام ، تصبح هذه العملية مواتية بشكل نشط ، إذا كان إجمالي إنتاج الطاقة أكبر من الطاقة المستهلكة ، يتم ضخ المضخات الحرارية وجذابة اقتصاديًا إذا كانت التكلفة الإجمالية لدورة الحياة (بما في ذلك التركيب والصيانة ، و تكاليف التشغيل) ، أقل من الأجهزة المنافسة.

مصدر الحرارة العام لهواء مضخة الحرارة ، على الرغم من أن الماء يستخدم أيضًا في العديد من التطبيقات. خلال العقد الماضي الأرض ، أو موارد الطاقة الحرارية الأرضية ، مزيد من الاهتمام لاستخدامه كمصدر للحرارة ، وخاصة في المناطق السكنية. من وجهة نظر القطاع ، يكون الهواء هو أكثر وسائل الانتشار شيوعًا ، عندما توفر المضخة الحرارية التدفئة والتبريد. بالنسبة للتدفئة ، يكون الهواء أيضًا ثانويًا عامًا ، باستثناء المناطق التي يتم فيها تثبيت العديد من أنظمة توزيع المياه في القطاع السكني. الطاقة اللازمة لتشغيل مضخة حرارية يتم توفيرها عادةً بواسطة الوقود والوقود الأحفوري ، مثل النفط أو الغاز.

يتم سرد الخصائص العامة لبعض أنظمة المضخات الحرارية المتوفرة تجاريًا في الجدول. 4.1 ، في القطاعات السكنية والتجارية والصناعية. بالنسبة للقطاع التجاري ، جميع الخصائص الأساسية مماثلة لتلك الموجودة في القطاع السكني ، باستثناء محرك الوقود. في القطاع السابق ، يمكن استخدام مجموعة متنوعة أكبر من أنواع الوقود بسبب التشغيل على نطاق أوسع ، والذي يعد أنظمة مناسبة للمحركات الأحفورية. تستخدم الصناعة أيضًا نتيجة كبيرة في زيادة مرونة الوقود ومصدر الحرارة ، كقاعدة عامة ، هدر الماء الساخن أو البخار أو الهواء الرطب. يعتمد نوع الرادياتير على عملية الإنتاج المحددة.

أصبح تسخين وتبريد المنازل الفردية والمتعددة الأسر التطبيق الأكثر نجاحًا لمضخات التسخين حتى الآن. توجد مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأنظمة اعتمادًا على ما إذا كانت مخصصة للتدفئة والتبريد فقط أو للتدفئة ، وطبيعة مصدر درجة الحرارة المنخفضة والتوزيع المتوسط ​​للحرارة (البارد) في المباني ، والهواء ، والماء ، إلخ).

مضخات التسخين فقط المستخدمة في القطاع السكني في العديد من البلدان التي لا يوجد فيها حمل تكييف الهواء. يمكن تثبيت الوحدات بشكل منفصل أو كملحق اختياري. في حين أن الأداء ، كقاعدة عامة ، أعلى منه في الأنظمة الحالية ، فإن الصعوبة الرئيسية هي أن التكلفة الأولى الأعلى للوحدات لا يمكن استعادتها إلا خلال موسم التدفئة ، على عكس وحدات التدفئة والتبريد المفتوحة طوال العام. كما ذكرنا سابقًا ، مضخة الحرارة الإضافية هي نظام يمكن استخدامه مع الوقود الأحفوري أو الفرن أو أفران الهواء الدافئ المركزية الكهربائية.

بالنسبة للقطاع السكني ، تختلف متطلبات إنتاج المضخة الحرارية اعتمادًا على الاستخدام ، حيث يتم استخدام هذه المنتجات ، كما هو موضح في الجدول 4.2. تتراوح متطلبات الإقامة العائلية الفردية من 4 إلى 30 kW حسب حجم المبنى ونوعه ودرجته. احتياجات المباني متعددة الأسر في النطاق من 20 kW إلى سكنين عائليين ، 400 kW للكتلة السكنية ، على الرغم من أن المرافق غير المركزية تجذب وحدات أصغر. اعتمادًا على حجم الشبكة ، يمكن أن تختلف مخططات التدفئة المركزية عن 400 kW للتطبيقات المترجمة حتى 10 MW ، للأنظمة واسعة النطاق. احتياجات الإنتاج للقطاع التجاري تتراوح بين 20 kW إلى المتاجر والمكاتب الصغيرة حتى 1 MW للمراكز التجارية الكبيرة. على نطاق أوسع من 100 كيلوواط إلى 30 MW ، ويقع في القطاع الصناعي. تختلف درجة حرارة التسليم أيضًا وفقًا لمتطلبات التطبيق المعينة. يصف الجدول 4.3 متطلبات درجة الحرارة لعدد من التطبيقات.

يمكن تقسيم المضخات الحرارية للتدفئة والتبريد إلى أربع فئات رئيسية ، اعتمادًا على وظيفتها التشغيلية:

مضخات تسخين فقط للتسخين و / أو تطبيقات تسخين المياه.
التدفئة والتبريد ، مضخات الحرارة للتدفئة والتبريد.
أنظمة المضخات الحرارية المتكاملة للتدفئة والتبريد وتسخين المياه وأحيانًا استرداد الحرارة من هواء العادم.
مضخة حرارة الماء سخانات لتسخين المياه.

المنازل ، يمكن أن تكون المضخات الحرارية مضخات تسخين الهواء القابلة للانعكاس (وحدات بدون قنوات أو وحدات من النوع المنفصل). يمكن أيضًا دمج المضخة الحرارية في نظام مجاري الهواء العادم أو أنظمة التدفئة بالهيدروجين لتسخين الأرضية أو بالوعة الحرارة (النظام المركزي).

غالبًا ما يستخدمون الهواء من أقرب بيئة كمصدر للحرارة ، ولكن يمكن أن يكونوا أيضًا مضخات تسخين الهواء العادم ، أو يتجولون على مضخات تسخين من الجو إلى الجو. يمكن أن تكون المضخات الحرارية أحادية التكافؤ وحيدة التكافؤ حيث تلبي المضخات الحرارية أحادية التكافؤ الطلب السنوي على التدفئة والتبريد بمفردها ، في حين تم تصميم المضخات الحرارية ثنائية التكافؤ للحصول على 20-60٪ من الحمل الأقصى للحرارة وتناسبها حول 50РІР‚95٪ من الطلب السنوي على التدفئة. اجتمع الحمل الذروة مع نظام التدفئة الإضافية ، وغالبا ما يكون المرجل الغاز أو النفط. في المباني الكبيرة ، يمكن استخدام المضخة الحرارية جنبًا إلى جنب مع نظام التوليد المشترك للطاقة.

في المباني التجارية / المؤسسية يمكن أن يكون نظام المضخة الحرارية متصلاً بالتركيب المركزي للقناة أو النظام الهيدروليكي ، أو الأنظمة متعددة المناطق ، حيث توجد العديد من المضخات الحرارية في أجزاء مختلفة من المبنى لتوفير مساحة فردية ، وتكييف الهواء . وترتبط كفاءة في نظام المضخات الحرارية دورة المياه الكبيرة ، والتي تشمل دورة المياه المغلقة مع مضخات الحرارة متعددة مع حلقة للتدفئة والتبريد مع أبراج التبريد ومصدر حرارة إضافي كنسخة احتياطية.

في المباني السكنية والتجارية والإدارية ، تزايد الاهتمام مؤخرًا بنوع الغرفة من مضخات الحرارة التي يتم التحكم فيها (الشكل 4.1). إلى جانب بعض المزايا مثل راحة أكبر وتقليل الضوضاء وتقليل استهلاك الطاقة ، فإن بعض ميزات هذا النظام هي:

منع الاستغلال عند الاتصال بجهد تزويد خاطئ أو إذا كانت الأسلاك غير صحيحة ،
لمنع الانهاك من ضاغط، المروحة ، المحرك و الترانزستور السلطة ،
الكشف عن المبردات انخفاض الأسعار و المبخر تجميد المتابعة ، و
الحفاظ على توازن الضغط من خلال إدارة / إيقاف دورة الضاغط.