مضخات حرارية ذات مصدر أرضي

تستفيد المضخات الحرارية الأرضية المصدر استفادة كاملة من الطاقة الهائلة الموجودة في تربة الأرض أو الأنهار والبحيرات والمحيطات لتحقيق التدفئة والتبريد للمباني. نظرًا لاستخدام الطاقة الطبيعية المتجددة المجانية، فإن تأثير حماية البيئة وتوفير الطاقة ملحوظ.

مبدأ عمل المضخة الحرارية الأرضية:

نظام المضخة الحرارية ذات المصدر الأرضي عبارة عن نظام تكييف هواء ذو ​​حلقة مغلقة يتكون من نظام مياه مزدوج الأنابيب يربط جميع وحدات المضخات الحرارية ذات المصدر الأرضي في المبنى. تحت عمق معين، ستكون درجة حرارة التربة تحت الأرض ثابتة بين 13 درجة مئوية و20 درجة مئوية على مدار العام. تتميز أنظمة التدفئة والتبريد وتكييف الهواء التي تستخدم الطاقة الشمسية المخزنة على الأرض كمصدر للبرودة والحرارة لتحويل الطاقة بخصائص درجة حرارة التربة العادية أو درجة حرارة المياه الجوفية المستقرة نسبياً تحت الأرض.

الشتاء: عندما تكون الوحدة في وضع التسخين، تمتص المضخة الحرارية الأرضية الحرارة من التربة/الماء، وتركز الحرارة من الأرض من خلال الضواغط والمبادلات الحرارية، وتطلقها في الداخل عند درجة حرارة أعلى.

الصيف: عندما تكون الوحدة في وضع التبريد، تقوم وحدة المضخة الحرارية الأرضية باستخراج الطاقة الباردة من التربة/الماء، وتركيز الحرارة الحرارية الأرضية من خلال الضواغط والمبادلات الحرارية، ودمجها في الغرفة، وتفريغ الحرارة الداخلية إلى الغرفة في نفس الوقت. وقت. التربة/الماء يحقق الغرض من تكييف الهواء.

تكوين النظام للمضخات الحرارية الأرضية/المصدر الأرضي

يتضمن نظام تكييف الهواء بالمضخة الحرارية ذات المصدر الأرضي بشكل أساسي وحدة المضخة الحرارية ذات المصدر الأرضي، ووحدات ملف المروحة، والأنابيب تحت الأرض.

المضيف عبارة عن وحدة تبريد/تدفئة مبردة بالماء. تتكون الوحدة من ضاغط محكم، وغلاف محوري (أو لوحة) مبادل حراري للمياه/المبرد، وصمام التمدد الحراري (أو أنبوب التمدد الشعري)، وصمام عكسي رباعي الاتجاهات، وملف جانبي للهواء، ومروحة، وفلتر هواء، وتحكم أمني، وما إلى ذلك.

تحتوي الوحدة نفسها على مجموعة من أجهزة التبريد/التدفئة القابلة للعكس، وهي عبارة عن وحدة تكييف هواء بمضخة حرارية يمكن استخدامها مباشرة للتبريد/التدفئة. الأنبوب المدفون هو الجزء المدفون في الأرض. يتم توصيل الأنابيب المدفونة المختلفة بالتوازي ومن ثم توصيلها بمضيف المضخة الحرارية من خلال رؤوس مختلفة.

أنواع المصادر الأرضية أو أنظمة المضخات الحرارية الأرضية

هناك ثلاثة أنواع أساسية من طرق توصيل المضخات الحرارية ذات المصدر الأرضي. تعتبر الأنظمة الأفقية والرأسية والبرك/البحيرات بمثابة أنظمة ذات حلقة مغلقة.

1. طريقة التوصيل الأفقي لوحدة المضخة الحرارية ذات المصدر الأرضي:

عادةً ما يكون هذا النوع من التركيبات هو الأكثر فعالية من حيث التكلفة بالنسبة للمنشآت السكنية، خاصة بالنسبة للبناء الجديد حيث تتوفر مساحة كافية من الأراضي. يتطلب خندقًا بعمق أربعة أقدام على الأقل. تستخدم التصميمات الأكثر شيوعًا إما أنبوبين، أحدهما مدفون على عمق ستة أقدام والآخر على عمق أربعة أقدام، أو أنبوبين يوضعان جنبًا إلى جنب في خندق بعرض قدمين وخمسة أقدام تحت الأرض. تسمح طريقة الأنابيب الحلقية Slinky بوضع المزيد من الأنابيب في خندق أقصر، مما يقلل من تكاليف التثبيت ويتيح التثبيت الأفقي في المناطق غير الممكنة مع التطبيقات الأفقية التقليدية.

2. طريقة التوصيل العمودي لوحدة المضخات الحرارية ذات المصدر الأرضي:

غالبًا ما تستخدم المباني التجارية والمدارس الكبيرة الأنظمة الرأسية لأن مساحة الأرض المطلوبة للحلقات الأفقية يمكن أن تكون باهظة. تُستخدم الحلقات العمودية أيضًا عندما تكون التربة ضحلة جدًا بحيث لا يمكن حفر الخنادق، كما أنها تقلل من الإزعاج للمناظر الطبيعية الحالية. بالنسبة للأنظمة الرأسية، قم بحفر ثقوب (قطرها حوالي 4 بوصات) على بعد حوالي 20 قدمًا وعلى عمق 100 إلى 400 قدم. قم بتوصيل الأنبوبين بانحناء على شكل حرف U في الأسفل لتشكيل حلقة، ثم أدخلهما في الفتحة، ثم قم بملء الجص للحصول على الأداء. يتم توصيل الحلقة العمودية بأنابيب أفقية (أي مشعبات)، توضع في خنادق، ويتم توصيلها بالمضخة الحرارية في المبنى.

3. طريقة ربط البركة / البحيرة بوحدة المضخات الحرارية لمصدر الأرض / مصدر المياه:

إذا كان الموقع يحتوي على مسطحات مائية كافية، فقد يكون هذا هو الخيار الأقل تكلفة. يمتد خط الإمداد تحت الأرض من المبنى إلى الماء وهو ملفوف في دائرة على عمق 8 أقدام على الأقل تحت السطح لمنع التجمد. لا يمكن وضع الملفات إلا في مصادر المياه التي تلبي متطلبات الحد الأدنى من الحجم والعمق والجودة

ميزات نظام المضخة الحرارية ذات المصدر الأرضي

تواجه مكيفات الهواء التقليدية ذات المضخات الحرارية تناقضًا في استخلاص البرودة والحرارة من الهواء: فكلما كان الطقس أكثر سخونة، زاد سخونة الهواء، وزادت صعوبة استخلاص الطاقة الباردة من الهواء؛ وبالمثل، كلما كان الطقس باردًا، زادت صعوبة استخلاص الحرارة من الهواء. ولذلك، كلما كان الطقس أكثر سخونة، كلما كان تأثير التبريد لمكيف الهواء أسوأ؛ كلما كان الطقس باردًا، كان تأثير تسخين مكيف الهواء أسوأ، وكلما زاد استهلاك الكهرباء.

تستخرج المضخة الحرارية ذات المصدر الأرضي البرودة وتسخن من الأرض. نظرًا لأن الأرض تمتص 47% من الطاقة الشمسية، فإن الطبقة العميقة يمكنها الحفاظ على درجة حرارة ثابتة للأرض على مدار العام، وهي أعلى بكثير من درجة الحرارة الخارجية في الشتاء وأقل من درجة الحرارة الخارجية في الصيف، لذلك يمكن لمضخة الحرارة ذات المصدر الأرضي أن التغلب على العائق الفني لمضخة الحرارة مصدر الهواء، وتحسين الكفاءة إلى حد كبير.

●كفاءة عالية: تستخدم الوحدة طاقة الأرض المتجددة لنقل الطاقة بين الأرض والغرفة، لتوفير 4-5 كيلو واط تبريد أو حرارة مع 1 كيلو واط كهرباء. درجة حرارة التربة تحت الأرض ثابتة طوال العام، لذلك لا يتأثر التبريد والتدفئة لهذا النظام بالتغيرات في درجة الحرارة المحيطة، ولا يوجد توهين للحرارة ناتج عن إزالة الجليد أثناء التسخين، وبالتالي فإن تكلفة التشغيل منخفضة.

●توفير الطاقة: بالمقارنة مع النظام التقليدي، يمكن للنظام توفير 40% إلى 50% من استهلاك الطاقة للمنزل أثناء التبريد في الصيف، ويمكن أن يوفر ما يصل إلى 70% من استهلاك الطاقة أثناء التدفئة في الشتاء.

●حماية البيئة: لا يحتاج نظام المضخة الحرارية ذات المصدر الأرضي إلى الاحتراق أثناء التشغيل، لذلك لن ينتج غازات سامة ولن ينفجر، مما يقلل بشكل كبير من انبعاث الغازات الدفيئة ويقلل من تأثير الدفيئة، مما يفضي إلى خلق بيئة خضراء وصديقة للبيئة.

متينة: ظروف التشغيل لنظام المضخة الحرارية ذات المصدر الأرضي أفضل من ظروف النظام التقليدي، وبالتالي يتم تقليل الصيانة. يتم تثبيت النظام في الداخل، ولا يتعرض للرياح والأمطار، ويمكن أيضًا حمايته من التلف، وأكثر موثوقية، وعمرًا أطول؛ عمر الوحدة أكثر من 20 عامًا، الأنابيب تحت الأرض مصنوعة من أنابيب بلاستيكية من مادة البولي إيثيلين والبولي بروبيلين، ويصل عمرها الافتراضي إلى 50 عامًا.

فائدة المصدر الأرضي/مضخة الحرارة الحرارية الأرضية:

تعد أنظمة تكييف الهواء ذات المضخات الحرارية الأرضية من أكثر أنظمة تكييف الهواء للتبريد والتدفئة المتوفرة حاليًا كفاءة وصديقة للبيئة. يمكنه توفير طاقة أكثر بنسبة 40% من نظام تكييف الهواء بمضخة حرارة الهواء، وتوفير الطاقة بنسبة أكثر من 70% أكثر من التدفئة الكهربائية، وأكثر كفاءة بنسبة 48% من فرن الغاز، كما أن مادة التبريد المطلوبة أقل بنسبة أكثر من 50%. من مكيف الهواء ذو ​​المضخة الحرارية العادية، و 70٪ من نظام تكييف الهواء ذو ​​المضخة الحرارية الأرضية. الطاقة المذكورة أعلاه هي طاقة متجددة يتم الحصول عليها من الأرض. تتمتع بعض العلامات التجارية للوحدات أيضًا بتقنية إمداد الطاقة الثلاثية (التبريد والتدفئة والماء الساخن)، والتي تحقق أيضًا الاستخدام الشامل الأكثر كفاءة للطاقة في الصناعة.