مضخات الحرارة مصدر الهواء في الطقس البارد

القيد الرئيسي للمضخات الحرارية مصدر الهواء هو انخفاض كبير في الأداء عندما تصل درجات الحرارة الخارجية إلى نطاق التجمد.

تظهر المضخات الحرارية كحل فعال لتدفئة الأماكن وتكييف الهواء، خاصة عند استخدامها في أنظمة تدفق سائل التبريد المتغير. ويمكنها أن تتطابق مع أنظمة تكييف الهواء الأكثر كفاءة في وضع التبريد، ويمكن أن تتنافس مع التكلفة المنخفضة للتدفئة بالاحتراق مع استخدام الكهرباء فقط. بالمقارنة مع سخان المقاومة التقليدي، تحقق المضخة الحرارية توفيرًا يتراوح بين 40 إلى 80 بالمائة، اعتمادًا على الطراز المحدد وظروف التشغيل.

في حين أن المضخات الحرارية ذات مصدر الهواء تتبادل الحرارة مباشرة مع الهواء الخارجي، فإن المضخات الحرارية ذات المصدر الأرضي تستفيد من درجة الحرارة المستقرة تحت الأرض لتحقيق كفاءة أعلى. وبالنظر إلى السعر المرتفع والتركيبات المعقدة لنظام المصدر الأرضي، فإن المضخات الحرارية ذات مصدر الهواء هي الخيار الأكثر شيوعًا.

القيد الرئيسي للمضخات الحرارية مصدر الهواء هو انخفاض كبير في الأداء عندما تصل درجات الحرارة الخارجية إلى نطاق التجمد. يجب أن يأخذ مهندسو التصميم في الاعتبار تأثير الطقس المحلي عند تحديد المضخة الحرارية، والتأكد من أن النظام مجهز بالتدابير الكافية لأدنى درجات الحرارة المتوقعة.

كيف يؤثر البرد الشديد على المضخات الحرارية ذات مصدر الهواء؟

التحدي الرئيسي عند استخدام مضخة حرارية مصدر الهواء مع درجات حرارة متجمدة هو التحكم في تراكم الجليد على الملفات الخارجية. نظرًا لأن الوحدة تقوم بإزالة الحرارة من الهواء الخارجي البارد بالفعل، فمن الممكن أن تتجمع الرطوبة وتتجمد بسهولة على سطح ملفاتها.

على الرغم من أن دورة تذويب المضخة الحرارية يمكن أن تذيب الجليد الموجود على الملفات الخارجية، إلا أن الوحدة لا يمكنها توفير التدفئة للمكان أثناء استمرار الدورة. مع انخفاض درجات الحرارة الخارجية، يجب أن تدخل المضخة الحرارية في دورة إزالة الجليد بشكل متكرر للتعويض عن تكوين الجليد، وهذا يحد من الحرارة التي يتم توصيلها إلى الأماكن الداخلية.

نظرًا لأن المضخات الحرارية الأرضية لا تتبادل الحرارة مع الهواء الخارجي، فهي لا تتأثر نسبيًا بدرجات الحرارة المتجمدة. ومع ذلك، فهي تتطلب حفريات قد يكون من الصعب القيام بها تحت المباني القائمة، وخاصة تلك الموجودة في المناطق الحضرية المزدحمة.

تحديد مضخات الحرارة من مصدر الهواء للطقس البارد

عند استخدام المضخات الحرارية ذات مصدر الهواء مع درجات حرارة متجمدة، هناك طريقتان رئيسيتان للتعويض عن فقدان التدفئة أثناء دورات إزالة الجليد:

إضافة نظام تسخين احتياطي، عادة ما يكون موقد غاز أو سخان مقاومة كهربائي.
تخصيص مضخة حرارية ذات تدابير مدمجة ضد تراكم الصقيع.
تعد أنظمة التدفئة الاحتياطية للمضخات الحرارية من مصدر الهواء حلاً بسيطًا، ولكنها تميل إلى زيادة تكلفة ملكية النظام. تتغير اعتبارات التصميم وفقًا لنوع التدفئة الاحتياطية المحددة:

يعمل سخان المقاومة الكهربائية بنفس مصدر الطاقة الذي تعمل به المضخة الحرارية. ومع ذلك، فإنه يسحب تيارًا أكبر لحمل تسخين معين، مما يتطلب زيادة سعة الأسلاك. تنخفض أيضًا كفاءة النظام الإجمالية، نظرًا لأن التسخين بالمقاومة أقل كفاءة بكثير من تشغيل المضخة الحرارية.
يحقق موقد الغاز تكلفة تشغيل أقل بكثير من سخان المقاومة. ومع ذلك، فإنه يتطلب إمدادات الغاز ونظام العادم، مما يزيد من تكلفة التركيب.
عندما يستخدم نظام المضخة الحرارية التدفئة الاحتياطية، فإن الممارسة الموصى بها هي ضبط منظم الحرارة على درجة حرارة معتدلة. وهذا يقلل من تكرار دورة إزالة الجليد ووقت تشغيل نظام التسخين الاحتياطي، مما يقلل من إجمالي استهلاك الطاقة.

مضخات حرارية مع تدابير مدمجة ضد الطقس البارد

عادةً ما يتم تصنيف المضخات الحرارية ذات مصدر الهواء من الشركات المصنعة الرائدة لدرجات حرارة خارجية منخفضة تصل إلى -4 درجة فهرنهايت. ومع ذلك، عندما يتم تعزيز الوحدات بتدابير الطقس البارد، يمكن أن يمتد نطاق التشغيل الخاص بها إلى أقل من -10 درجة فهرنهايت أو حتى -20 درجة فهرنهايت. فيما يلي بعض ميزات التصميم الشائعة التي يستخدمها مصنعو المضخات الحرارية للتخفيف من تأثير دورة إزالة الجليد:

تشتمل بعض الشركات المصنعة على مراكمات حرارية، والتي يمكنها الاستمرار في توصيل الحرارة عندما تدخل المضخة الحرارية في دورة إزالة الجليد.
توجد أيضًا تكوينات لمضخة حرارية حيث يدور أحد خطوط التبريد الساخنة عبر الوحدة الخارجية للمساعدة في منع التجمد. يتم تنشيط دورة إزالة الجليد فقط عندما لا يكون تأثير التسخين كافيًا.
عندما يستخدم نظام المضخة الحرارية وحدات خارجية متعددة، يمكن برمجتها للدخول في دورة إزالة الجليد بالتسلسل وليس في وقت واحد. بهذه الطريقة، لن يفقد النظام أبدًا قدرته الكاملة على التسخين بسبب إزالة الجليد.
يمكن أيضًا تجهيز الوحدات الخارجية بمبيتات تحمي الوحدة من تساقط الثلوج المباشر. بهذه الطريقة، يجب أن تتعامل الوحدة فقط مع الجليد الذي يتشكل مباشرة على الملفات.
على الرغم من أن هذه التدابير لا تقضي على دورة إزالة الجليد تمامًا، إلا أنها يمكن أن تقلل من تأثيرها على ناتج التسخين. لتحقيق أفضل النتائج مع نظام المضخة الحرارية بمصدر الهواء، فإن الخطوة الأولى الموصى بها هي تقييم الطقس المحلي. بهذه الطريقة، يمكن تحديد نظام مناسب من البداية؛ وهو أبسط وأقل تكلفة من ترقية التثبيت غير المناسب.

تدابير تكميلية لتعزيز كفاءة المضخات الحرارية

إن وجود نظام مضخة حرارية موفر للطاقة يقلل من نفقات التدفئة والتبريد. ومع ذلك، يمكن أيضًا تصميم المبنى نفسه لتقليل احتياجات التبريد خلال فصل الصيف واحتياجات التدفئة خلال فصل الشتاء. إن غلاف المبنى الذي يتمتع بالعزل المناسب ومقاوم للهواء يقلل من الحاجة إلى التدفئة والتبريد، مقارنة بالمبنى الذي يعاني من ضعف العزل وتسرب الكثير من الهواء.

تساهم أدوات التحكم في التهوية أيضًا في كفاءة التدفئة والتبريد، من خلال ضبط تدفق الهواء وفقًا لاحتياجات المبنى. عندما تعمل أنظمة التهوية بتدفق الهواء الكامل طوال الوقت، فإن حجم الهواء الذي يجب تكييفه يكون أعلى. ومن ناحية أخرى، إذا تم ضبط التهوية حسب الإشغال، فإن إجمالي حجم الهواء الذي يجب تكييفه يكون أقل.

هناك مجموعة واسعة من تكوينات التدفئة والتبريد التي يمكن نشرها في المباني. ومع ذلك، يتم تحقيق أقل تكلفة للملكية عندما يتم تحسين التثبيت وفقًا لاحتياجات المبنى.

مقال بقلم مايكل توبياس
المرجع: توبياس، م. (الثاني). الرجاء تمكين ملفات تعريف الارتباط. StackPath. https://www.contractormag.com/green/article/20883974/airsource-heat-pumps-in-cold-weather.
إذا كنت تريد التخلص من المشاكل مع مشكلة الأداء المنخفض في درجة الحرارة المحيطة المنخفضة لمنتجات المضخات الحرارية، فيسعدنا أن نقدم لك مضخاتنا الحرارية ذات مصدر الهواء EVI! بدلاً من درجة الحرارة المحيطة العادية التي تتراوح من -7 إلى 43 درجة مئوية، فهي قادرة على العمل بأقل درجة حرارة تصل إلى -25 درجة مئوية. لا تتردد في الاتصال بنا لمزيد من المعلومات!