حول مضخة تسخين المنزل في المناخ البارد

مبدأ عمل المضخات الحرارية في المناخات الباردة

مضخة تسخين مصدر الهواء هي النوع الأكثر شيوعًا لتكنولوجيا المضخات الحرارية.تستخدم هذه الأنظمة الهواء المحيط من خارج المبنى كمصدر حرارة أو مبرد.

تعمل المضخة الحرارية في وضع التبريد باستخدام نفس عملية تكييف الهواء.لكن في وضع التسخين ، يستخدم النظام الهواء الخارجي لتسخين المبرد.تقوم المضخة الحرارية بضغط المبرد لإنتاج غاز أكثر سخونة.تتحرك الطاقة الحرارية داخل المبنى ويتم إطلاقها من خلال الوحدات الداخلية (أو من خلال أنظمة الأنابيب ، اعتمادًا على هيكل النظام).

سوف تبقيك المضخة الحرارية في المناخ البارد دافئًا طوال فصل الشتاء.

عندما يكون المبرد أقل بكثير من درجة الحرارة الخارجية ، توفر المضخة الحرارية تدفئة موثوقة.في الطقس المعتدل ، يمكن أن تعمل المضخات الحرارية في المناخات الباردة بكفاءة تصل إلى 400٪ - وبعبارة أخرى ، فإنها تولد أربعة أضعاف الطاقة المستهلكة.

بالطبع ، كلما كان الطقس أكثر برودة ، كان من الصعب على المضخة الحرارية العمل لتوفير الحرارة.تحت عتبة درجة حرارة معينة ، ستنخفض كفاءة النظام.لكن هذا لا يعني أن المضخات الحرارية ليست مناسبة لدرجات حرارة أقل من نقطة التجمد.

تتميز المضخات الحرارية للطقس البارد (المعروفة أيضًا باسم المضخات الحرارية ذات درجة الحرارة المحيطة المنخفضة) بميزات مبتكرة تمكنها من العمل بكفاءة في درجات حرارة أقل من 30 درجة.تشمل هذه الوظائف:

مبردات الطقس البارد
تحتوي جميع مضخات تسخين مصدر الهواء على مادة تبريد ، وهو مركب أبرد بكثير من الهواء الخارجي.عادةً ما تستخدم المضخات الحرارية في المناخات الباردة مبردات ذات نقاط غليان أقل من مبردات المضخات الحرارية التقليدية.يمكن أن تستمر هذه المبردات في التدفق عبر النظام في درجات حرارة محيطة منخفضة وامتصاص المزيد من الحرارة من الهواء البارد.

تصميم الضاغط
في العقد الماضي ، أدخل المصنعون تحسينات على الضواغط لتقليل الطاقة اللازمة للتشغيل وتحسين المتانة.عادةً ما تستخدم المضخات الحرارية في المناخات الباردة ضواغط متغيرة يمكنها ضبط سرعتها في الوقت الفعلي.تكون ضواغط السرعة الثابتة التقليدية إما "تعمل" أو "متوقفة عن التشغيل" ، وهي ليست فعالة دائمًا.

يمكن أن تعمل الضواغط المتغيرة بنسبة منخفضة من سرعتها القصوى في الطقس المعتدل ثم تتحول إلى سرعات أعلى في درجات الحرارة القصوى.لا تستخدم هذه العواكس جميع الطرق أو لا تستخدم مطلقًا ، ولكنها بدلاً من ذلك تستخرج كمية مناسبة من الطاقة للحفاظ على المساحة الداخلية في درجة حرارة مريحة.

تحسينات هندسية أخرى

على الرغم من أن جميع المضخات الحرارية تستخدم نفس العملية الأساسية لنقل الطاقة ، إلا أن التحسينات الهندسية المختلفة يمكن أن تحسن كفاءة هذه العملية.يمكن أن تستخدم المضخات الحرارية للمناخ البارد انخفاض تدفق الهواء المحيط ، وزيادة سعة الضاغط ، وتحسين تكوين دورات الضغط.عندما يكون حجم النظام مناسبًا للتطبيق ، يمكن أن تقلل هذه الأنواع من التحسينات من تكاليف الطاقة بشكل كبير ، حتى في الشتاء البارد في الشمال الشرقي ، حيث تعمل المضخات الحرارية دائمًا تقريبًا.

مقارنة بين المضخات الحرارية وأنظمة التدفئة التقليدية في المناخات الباردة

يتم قياس كفاءة تسخين المضخة الحرارية بواسطة عامل أداء موسم التسخين (HSPF) ، والذي يقسم إجمالي ناتج التسخين خلال موسم التدفئة (يقاس بالوحدات الحرارية البريطانية أو وحدات حرارية بريطانية) على إجمالي استهلاك الطاقة خلال تلك الفترة الزمنية (يقاس بالكيلوواط) ساعات).كلما زاد HSPF ، كانت الكفاءة أفضل.

يمكن لمضخات الحرارة في المناخات الباردة أن توفر HSPF 10 أو أعلى - وبعبارة أخرى ، فإنها تنقل طاقة أكثر بكثير مما تستهلكه.خلال أشهر الصيف ، تتحول المضخة الحرارية إلى وضع التبريد وتعمل بكفاءة (أو أكثر كفاءة) مثل وحدة تكييف الهواء الجديدة.

يمكن للمضخات الحرارية عالية HSPF التعامل مع الطقس البارد.لا تزال المضخات الحرارية في المناخات الباردة قادرة على توفير حرارة موثوقة في درجات حرارة أقل من -20 درجة فهرنهايت ، والعديد من الطرز فعالة بنسبة 100٪ في درجات حرارة أقل من نقطة التجمد.نظرًا لحقيقة أن المضخات الحرارية تستهلك قدرًا أقل من الكهرباء في الطقس المعتدل ، فإن تكاليف تشغيلها أقل بكثير مقارنة بالأنظمة التقليدية مثل أفران الاحتراق والغلايات.بالنسبة لأصحاب المباني ، فإن هذا يعني توفيرات كبيرة بمرور الوقت.

وذلك لأن أنظمة الهواء القسري مثل أفران الغاز الطبيعي يجب أن تولد الحرارة بدلاً من نقلها من مكان إلى آخر.قد يحقق الفرن الجديد عالي الكفاءة معدل استخدام الوقود بنسبة 98٪ ، ولكن حتى أنظمة المضخات الحرارية غير الفعالة يمكن أن تحقق كفاءة تصل إلى 225٪ أو أعلى.