المضخات الحرارية الأرضية —— الجزء الأول

المضخات الحرارية الأرضية (GHPs)، التي يشار إليها أحيانًا باسم GeoExchange، أو المضخات الحرارية الأرضية، أو المصدر الأرضي، أو مصدر المياه، قيد الاستخدام منذ أواخر الأربعينيات. ويستخدمون درجة حرارة الأرض الثابتة نسبيًا كوسيلة للتبادل بدلاً من درجة حرارة الهواء الخارجي.

على الرغم من أن أجزاء كثيرة من البلاد تعاني من درجات حرارة موسمية متطرفة - من الحرارة الحارقة في الصيف إلى البرد تحت الصفر في الشتاء - إلا أن الأرض تظل عند درجة حرارة ثابتة نسبيًا على عمق بضعة أقدام تحت سطح الأرض. اعتمادًا على خط العرض، تتراوح درجات حرارة الأرض من 45 درجة فهرنهايت (7 درجات مئوية) إلى 75 درجة فهرنهايت (21 درجة مئوية). مثل الكهف، تكون درجة حرارة الأرض هذه أكثر دفئًا من الهواء فوقها خلال الشتاء وأبرد من الهواء في الصيف. يستفيد GHP من درجات الحرارة الأكثر ملاءمة هذه ليصبح عالي الكفاءة من خلال تبادل الحرارة مع الأرض من خلال مبادل حراري أرضي.

كما هو الحال مع أي مضخة حرارية، فإن المضخات الحرارية الأرضية والمياه قادرة على التدفئة والتبريد، وإذا كانت مجهزة بذلك، فإنها تزود المنزل بالماء الساخن. تتوفر بعض نماذج أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية بضواغط ذات سرعتين ومراوح متغيرة لمزيد من الراحة وتوفير الطاقة. بالمقارنة مع المضخات الحرارية ذات مصدر الهواء، فهي أكثر هدوءًا، وتدوم لفترة أطول، وتحتاج إلى القليل من الصيانة، ولا تعتمد على درجة حرارة الهواء الخارجي.

تجمع المضخة الحرارية ثنائية المصدر بين المضخة الحرارية ذات المصدر الهوائي والمضخة الحرارية الأرضية. تجمع هذه الأجهزة بين أفضل ما في كلا النظامين. تتمتع المضخات الحرارية ثنائية المصدر بتصنيفات كفاءة أعلى من وحدات مصدر الهواء، ولكنها ليست بنفس كفاءة وحدات الطاقة الحرارية الأرضية. الميزة الرئيسية للأنظمة ثنائية المصدر هي أن تكلفة تركيبها أقل بكثير من تكلفة تركيب وحدة واحدة للطاقة الحرارية الأرضية، كما أنها تعمل بنفس الكفاءة تقريبًا.

على الرغم من أن سعر تركيب نظام الطاقة الحرارية الأرضية يمكن أن يكون عدة أضعاف سعر نظام مصدر الهواء بنفس قدرة التدفئة والتبريد، إلا أن التكاليف الإضافية قد يتم إرجاعها على شكل وفورات في الطاقة خلال 5 إلى 10 سنوات، اعتمادًا على تكلفة الطاقة و الحوافز المتاحة في منطقتك. يقدر عمر النظام بما يصل إلى 24 عامًا للمكونات الداخلية وأكثر من 50 عامًا للحلقة الأرضية. هناك ما يقرب من 50000 مضخة حرارية أرضية يتم تركيبها في الولايات المتحدة كل عام.

أنواع أنظمة المضخات الحرارية الأرضية

هناك أربعة أنواع أساسية من أنظمة الحلقة الأرضية. ثلاثة منها – أفقية، ورأسية، والبركة/البحيرة – هي أنظمة ذات حلقة مغلقة. النوع الرابع من النظام هو خيار الحلقة المفتوحة. تحدد عدة عوامل مثل المناخ وظروف التربة والأراضي المتاحة وتكاليف التركيب المحلية ما هو الأفضل للموقع. كل هذه الأساليب يمكن استخدامها لتطبيقات البناء السكنية والتجارية.

أنظمة الحلقة المغلقة

تقوم معظم المضخات الحرارية الأرضية ذات الحلقة المغلقة بتدوير محلول مضاد للتجمد من خلال حلقة مغلقة - عادة ما تكون مصنوعة من أنابيب بلاستيكية عالية الكثافة - مدفونة في الأرض أو مغمورة في الماء. يقوم المبادل الحراري بنقل الحرارة بين مادة التبريد الموجودة في المضخة الحرارية ومحلول مضاد التجمد في الحلقة المغلقة.

أحد أنواع أنظمة الحلقة المغلقة، يسمى التبادل المباشر، لا يستخدم مبادلًا حراريًا، وبدلاً من ذلك يضخ مادة التبريد من خلال أنابيب نحاسية مدفونة في الأرض في تكوين أفقي أو رأسي. تتطلب أنظمة التبادل المباشر ضاغطًا أكبر وتعمل بشكل أفضل في التربة الرطبة (تتطلب أحيانًا ريًا إضافيًا للحفاظ على رطوبة التربة)، ولكن يجب عليك تجنب التثبيت في التربة التي تسبب تآكل الأنابيب النحاسية. ونظرًا لأن هذه الأنظمة تعمل على توزيع غاز التبريد عبر الأرض، فقد تحظر اللوائح البيئية المحلية استخدامها في بعض المواقع.

أفقي

يعتبر هذا النوع من التركيبات بشكل عام أكثر فعالية من حيث التكلفة بالنسبة للمنشآت السكنية، خاصة بالنسبة للبناء الجديد حيث تتوفر مساحة كافية من الأراضي. يتطلب الأمر حفر خنادق بعمق أربعة أقدام على الأقل. تستخدم التخطيطات الأكثر شيوعًا إما أنبوبين، أحدهما مدفون على ارتفاع ستة أقدام، والآخر على ارتفاع أربعة أقدام، أو أنبوبين يوضعان جنبًا إلى جنب على ارتفاع خمسة أقدام في الأرض في خندق بعرض قدمين. تتيح طريقة Slinky™ لحلقات الأنابيب المزيد من الأنابيب في خندق أقصر، مما يقلل من تكاليف التركيب ويجعل التثبيت الأفقي ممكنًا في المناطق التي لا يمكن أن تكون مع التطبيقات الأفقية التقليدية.

ملاحظة:

بعض المقالات مأخوذة من الإنترنت. وفي حالة وجود أي مخالفة يرجى التواصل معنا لحذفها. اذا أنت'إعادة مثيرة للاهتمام فيمضخة الحرارة مصدر الأرضمنتجات,لا تتردد في الاتصال بشركة المضخات الحرارية OSB,فيه هو خيارك الأفضل.