التدفئة والتبريد باستخدام المضخة الحرارية - الجزء 4

في دورة التدفئة، تتم إعادة المياه الجوفية أو خليط مضاد التجمد أو مادة التبريد (التي تدور عبر نظام الأنابيب تحت الأرض وتلتقط الحرارة من التربة) إلى وحدة المضخة الحرارية داخل المنزل. في أنظمة المياه الجوفية أو خليط مضاد التجمد، يمر بعد ذلك عبر المبادل الحراري الأولي المملوء بسائل التبريد. في أنظمة DX، يدخل المبرد إلى الضاغط مباشرة، بدون مبادل حراري وسيط.

يتم نقل الحرارة إلى المبرد، الذي يغلي ليصبح بخارًا منخفض الحرارة. في النظام المفتوح، يتم بعد ذلك ضخ المياه الجوفية للخارج وتصريفها في بركة أو أسفل بئر. في نظام الحلقة المغلقة، يتم ضخ خليط مضاد التجمد أو مادة التبريد مرة أخرى إلى نظام الأنابيب تحت الأرض ليتم تسخينه مرة أخرى.

يقوم الصمام العكسي بتوجيه بخار مادة التبريد إلى الضاغط. ثم يتم ضغط البخار مما يقلل حجمه ويؤدي إلى تسخينه.

أخيرًا، يقوم الصمام العكسي بتوجيه الغاز الساخن الآن إلى ملف المكثف، حيث يتخلى عن حرارته للهواء أو النظام الهيدروليكي لتدفئة المنزل. وبعد أن يتخلى عن حرارته، يمر مادة التبريد عبر جهاز التمدد، حيث تنخفض درجة حرارته وضغطه بشكل أكبر قبل أن يعود إلى المبادل الحراري الأول، أو إلى الأرض في نظام DX، لتبدأ الدورة مرة أخرى.

دورة التبريد

دورة "التبريد النشط" هي في الأساس عكس دورة التسخين. يتم تغيير اتجاه تدفق سائل التبريد بواسطة الصمام العكسي. يلتقط المبرد الحرارة من هواء المنزل وينقلها مباشرة، في أنظمة DX، أو إلى الماء الأرضي أو خليط مضاد التجمد. يتم بعد ذلك ضخ الحرارة إلى الخارج، إلى المسطحات المائية أو إلى البئر الراجعة (في نظام مفتوح) أو إلى الأنابيب تحت الأرض (في نظام حلقة مغلقة). يمكن استخدام بعض هذه الحرارة الزائدة لتسخين الماء الساخن المنزلي.

على عكس المضخات الحرارية ذات مصدر الهواء، لا تتطلب أنظمة المصدر الأرضي دورة تذويب. درجات الحرارة تحت الأرض أكثر استقرارًا من درجات حرارة الهواء، وتقع وحدة المضخة الحرارية نفسها بالداخل؛ لذلك لا تنشأ مشاكل الصقيع.

أجزاء من النظام

تحتوي أنظمة المضخات الحرارية الأرضية المصدر على ثلاثة مكونات رئيسية: وحدة المضخة الحرارية نفسها، ووسط التبادل الحراري السائل (نظام مفتوح أو حلقة مغلقة)، ونظام توزيع (إما هوائي أو مائي) يوزع الطاقة الحرارية من الحرارة مضخة إلى المبنى.

تم تصميم المضخات الحرارية الأرضية بطرق مختلفة. بالنسبة للأنظمة المعتمدة على الهواء، تجمع الوحدات القائمة بذاتها بين المنفاخ والضاغط والمبادل الحراري وملف المكثف في خزانة واحدة. تسمح أنظمة الانقسام بإضافة الملف إلى فرن الهواء القسري، واستخدام المنفاخ والفرن الموجودين. بالنسبة للأنظمة المائية، يوجد كل من المبادلات الحرارية والضاغط المصدر والمغسلة في خزانة واحدة.

اعتبارات كفاءة الطاقة

كما هو الحال مع المضخات الحرارية ذات المصدر الهوائي، تتوفر أنظمة المضخات الحرارية ذات المصدر الأرضي بمجموعة من الكفاءات المختلفة. راجع القسم السابق بعنوان "مقدمة لكفاءة المضخة الحرارية" للحصول على شرح لما تمثله COPs وEERs. يتم توفير نطاقات COP و EERs للوحدات المتاحة في السوق أدناه.

المياه الجوفية أو تطبيقات الحلقة المفتوحة

التدفئة

• الحد الأدنى للتدفئة COP: 3.6
• النطاق، COP للتدفئة في المنتجات المتوفرة في السوق: 3.8 إلى 5.0

تبريد

• الحد الأدنى لنسبة كفاءة الطاقة: 16.2
• نطاق معدل EER في المنتجات المتوفرة في السوق: 19.1 إلى 27.5

تطبيقات الحلقة المغلقة

التدفئة

• الحد الأدنى للتدفئة COP: 3.1
• نطاق التسخين COP في المنتجات المتوفرة في السوق: 3.2 إلى 4.2

تبريد

• الحد الأدنى لنسبة كفاءة الطاقة: 13.4
• النطاق ونسبة EER في المنتجات المتاحة بالسوق: 14.6 إلى 20.4

يتم تنظيم الحد الأدنى من الكفاءة لكل نوع على المستوى الفيدرالي وكذلك في بعض الولايات القضائية الإقليمية. لقد كان هناك تحسن كبير في كفاءة أنظمة المصادر الأرضية. نفس التطورات في الضواغط والمحركات وأجهزة التحكم المتوفرة لمصنعي المضخات الحرارية ذات مصدر الهواء تؤدي إلى مستويات أعلى من الكفاءة لأنظمة المصدر الأرضي.

تستخدم الأنظمة ذات النهاية المنخفضة عادةً ضواغط ذات مرحلتين، ومبادلات حرارية ذات حجم قياسي نسبيًا من مادة التبريد إلى الهواء، ومبادلات حرارية كبيرة الحجم من مادة التبريد إلى الماء. تميل الوحدات في نطاق الكفاءة العالية إلى استخدام ضواغط متعددة أو متغيرة السرعة، أو مراوح داخلية متغيرة السرعة، أو كليهما. يمكنك العثور على شرح للمضخات الحرارية أحادية السرعة والمتغيرة السرعة في قسم المضخات الحرارية من مصدر الهواء.

الشهادات والمعايير ومقاييس التقييم

تقوم جمعية المعايير الكندية (CSA) حاليًا بالتحقق من جميع المضخات الحرارية من أجل السلامة الكهربائية. يحدد معيار الأداء الاختبارات وظروف الاختبار التي يتم من خلالها تحديد قدرات وكفاءة تسخين وتبريد المضخة الحرارية. معايير اختبار الأداء لأنظمة المصدر الأرضي هي CSA C13256 (لأنظمة الحلقة الثانوية) وCSA C748 (لأنظمة DX).

اعتبارات الحجم

من المهم أن يكون المبادل الحراري الأرضي متوافقًا بشكل جيد مع سعة المضخة الحرارية. الأنظمة غير المتوازنة وغير القادرة على تجديد الطاقة المسحوبة من حقل الحفر ستعمل باستمرار بشكل أسوأ مع مرور الوقت حتى لا تتمكن المضخة الحرارية من استخراج الحرارة.

كما هو الحال مع أنظمة المضخات الحرارية ذات مصدر الهواء، ليس من الجيد عمومًا تحديد حجم نظام المصدر الأرضي لتوفير كل الحرارة التي يحتاجها المنزل. لتحقيق فعالية التكلفة، يجب أن يكون حجم النظام عمومًا مناسبًا لتغطية معظم احتياجات الأسرة السنوية من طاقة التدفئة. يمكن تلبية حمل التسخين الأقصى العرضي أثناء الظروف الجوية القاسية عن طريق نظام تدفئة إضافي.

الأنظمة متاحة الآن بمراوح وضواغط متغيرة السرعة. يمكن لهذا النوع من النظام تلبية جميع أحمال التبريد ومعظم أحمال التدفئة بسرعة منخفضة، مع السرعة العالية المطلوبة فقط لأحمال التدفئة العالية. يمكنك العثور على شرح للمضخات الحرارية أحادية السرعة والمتغيرة السرعة في قسم المضخات الحرارية من مصدر الهواء.

تتوفر مجموعة متنوعة من أحجام الأنظمة لتناسب المناخ الكندي. تتراوح الوحدات السكنية في الحجم المقدر (تبريد الحلقة المغلقة) من 1.8 كيلووات إلى 21.1 كيلووات (6000 إلى 72000 وحدة حرارية بريطانية/ساعة)، وتشمل خيارات المياه الساخنة المنزلية (DHW).

متطلبات التصميم

على عكس المضخات الحرارية ذات مصدر الهواء، تتطلب المضخات الحرارية ذات المصدر الأرضي مبادل حراري أرضي لجمع وتبديد الحرارة تحت الأرض.

أنظمة الحلقة المفتوحة

يستخدم النظام المفتوح المياه الجوفية من البئر التقليدية كمصدر للحرارة. ويتم ضخ المياه الجوفية إلى مبادل حراري، حيث يتم استخلاص الطاقة الحرارية واستخدامها كمصدر للمضخة الحرارية. يتم بعد ذلك إعادة حقن المياه الجوفية الخارجة من المبادل الحراري إلى طبقة المياه الجوفية.

هناك طريقة أخرى لتصريف المياه المستخدمة وهي من خلال بئر الرفض، وهو بئر ثانٍ يعيد المياه إلى الأرض. يجب أن تتمتع بئر الرفض بقدرة كافية للتخلص من كل المياه التي تمر عبر المضخة الحرارية، ويجب أن يتم تركيبها بواسطة حفار بئر مؤهل. إذا كان لديك بئر إضافي موجود، فيجب أن يكون لدى مقاول المضخة الحرارية حفار بئر للتأكد من أنه مناسب للاستخدام كبئر رفض. وبغض النظر عن النهج المستخدم، ينبغي تصميم النظام لمنع أي ضرر بيئي. تقوم المضخة الحرارية ببساطة بإزالة الحرارة أو إضافتها إلى الماء؛ لا تتم إضافة أي ملوثات. التغيير الوحيد في الماء الذي يعود إلى البيئة هو زيادة طفيفة أو انخفاض في درجة الحرارة. من المهم مراجعة السلطات المحلية لفهم أي لوائح أو قواعد تتعلق بأنظمة الحلقة المفتوحة في منطقتك.

سيحدد حجم وحدة المضخة الحرارية ومواصفات الشركة المصنعة كمية المياه اللازمة للنظام المفتوح. عادةً ما يتم التعبير عن متطلبات المياه لنموذج معين من المضخات الحرارية باللتر في الثانية (L/s) ويتم إدراجها في مواصفات تلك الوحدة. ستستخدم المضخة الحرارية بقدرة 10 كيلووات (34000 وحدة حرارية بريطانية/ساعة) ما بين 0.45 إلى 0.75 لتر/ثانية أثناء التشغيل.

يجب أن تكون مجموعة البئر والمضخة كبيرة بما يكفي لتوفير المياه التي تحتاجها المضخة الحرارية بالإضافة إلى متطلبات المياه المنزلية. قد تحتاج إلى توسيع خزان الضغط الخاص بك أو تعديل السباكة الخاصة بك لتوفير المياه الكافية للمضخة الحرارية.

يمكن أن يسبب سوء نوعية المياه مشاكل خطيرة في الأنظمة المفتوحة. يجب ألا تستخدم المياه من الينابيع أو البركة أو النهر أو البحيرة كمصدر لنظام المضخة الحرارية لديك. يمكن للجسيمات والمواد الأخرى أن تسد نظام المضخة الحرارية وتجعله غير صالح للعمل في فترة قصيرة من الزمن. يجب عليك أيضًا اختبار المياه الخاصة بك للتأكد من الحموضة والصلابة ومحتوى الحديد قبل تركيب المضخة الحرارية. يمكن للمقاول أو الشركة المصنعة للمعدات أن تخبرك بمستوى جودة المياه المقبول وتحت أي ظروف قد تكون هناك حاجة إلى مواد خاصة لمبادل حراري.

غالبًا ما يخضع تركيب النظام المفتوح لقوانين تقسيم المناطق المحلية أو متطلبات الترخيص. تحقق مع السلطات المحلية لتحديد ما إذا كانت القيود مطبقة في منطقتك.

أنظمة الحلقة المغلقة

يقوم نظام الحلقة المغلقة بسحب الحرارة من الأرض نفسها، باستخدام حلقة مستمرة من الأنابيب البلاستيكية المدفونة. يتم استخدام الأنابيب النحاسية في حالة أنظمة DX. يتم توصيل الأنبوب بمضخة الحرارة الداخلية لتشكيل حلقة مغلقة تحت الأرض يتم من خلالها تعميم محلول مضاد للتجمد أو مادة تبريد. بينما يقوم النظام المفتوح بتصريف المياه من البئر، يقوم نظام الحلقة المغلقة بإعادة تدوير محلول مضاد التجمد في الأنبوب المضغوط.

يتم وضع الأنبوب في واحد من ثلاثة أنواع من الترتيبات:

• عمودي: يعد ترتيب الحلقة المغلقة العمودية خيارًا مناسبًا لمعظم منازل الضواحي، حيث تكون المساحة محدودة. يتم إدخال الأنابيب في فتحات مملة يبلغ قطرها 150 مم (6 بوصات)، على عمق يتراوح بين 45 إلى 150 مترًا (150 إلى 500 قدم)، اعتمادًا على ظروف التربة وحجم النظام. يتم إدخال حلقات الأنابيب على شكل حرف U في الثقوب. يمكن أن تحتوي أنظمة DX على فتحات ذات قطر أصغر، مما قد يؤدي إلى خفض تكاليف الحفر.
• قطري (زاوية): ترتيب الحلقة المغلقة القطرية (الزاوية) يشبه ترتيب الحلقة المغلقة الرأسية؛ لكن الآبار مائلة. يتم استخدام هذا النوع من الترتيبات عندما تكون المساحة محدودة للغاية ويقتصر الوصول إلى نقطة دخول واحدة.
• الأفقي: الترتيب الأفقي أكثر شيوعاً في المناطق الريفية، حيث تكون العقارات أكبر. يتم وضع الأنابيب في الخنادق عادة بعمق 1.0 إلى 1.8 متر (3 إلى 6 أقدام)، اعتمادًا على عدد الأنابيب في الخندق. بشكل عام، يلزم وجود 120 إلى 180 مترًا (400 إلى 600 قدم) من الأنابيب لكل طن من سعة المضخة الحرارية. على سبيل المثال، يحتاج المنزل المعزول جيدًا بمساحة 185 مترًا مربعًا (2000 قدم مربع) عادةً إلى نظام سعة ثلاثة أطنان، ويتطلب من 360 إلى 540 مترًا (1200 إلى 1800 قدم) من الأنابيب.
  التصميم الأكثر شيوعًا للمبادل الحراري الأفقي هو وضع أنبوبين جنبًا إلى جنب في نفس الخندق. تستخدم تصميمات الحلقات الأفقية الأخرى أربعة أو ستة أنابيب في كل خندق، إذا كانت مساحة الأرض محدودة. هناك تصميم آخر يُستخدم أحيانًا عندما تكون المساحة محدودة وهو "الحلزوني" - الذي يصف شكله.

بغض النظر عن الترتيب الذي تختاره، يجب أن تكون جميع الأنابيب الخاصة بأنظمة محلول مضاد التجمد على الأقل من سلسلة 100 من البولي إيثيلين أو البولي بيوتيلين مع وصلات منصهرة حرارياً (على عكس التركيبات الشائكة أو المشابك أو الوصلات الملصقة)، لضمان توصيلات خالية من التسرب طوال عمر الأنابيب. إذا تم تركيبها بشكل صحيح، ستستمر هذه الأنابيب في أي مكان من 25 إلى 75 عامًا. فهي لا تتأثر بالمواد الكيميائية الموجودة في التربة ولها خصائص جيدة للتوصيل الحراري. يجب أن يكون محلول مضاد التجمد مقبولاً لدى مسؤولي البيئة المحليين. تستخدم أنظمة DX أنابيب نحاسية من فئة التبريد.

لا تؤثر الحلقات الرأسية ولا الأفقية تأثيرًا سلبيًا على المناظر الطبيعية طالما تم ردم الآبار والخنادق العمودية ودكها بشكل صحيح (معبأة بإحكام).

تستخدم تركيبات الحلقة الأفقية خنادق يتراوح عرضها من 150 إلى 600 ملم (6 إلى 24 بوصة). يؤدي هذا إلى ترك مناطق عارية يمكن استعادتها ببذور العشب أو العشب. تتطلب الحلقات العمودية مساحة صغيرة وتؤدي إلى تلف أقل في الحديقة.

من المهم أن يتم تركيب الحلقات الأفقية والرأسية بواسطة مقاول مؤهل. يجب أن يتم دمج الأنابيب البلاستيكية حرارياً، ويجب أن يكون هناك اتصال جيد بين الأرض والأنابيب لضمان نقل الحرارة بشكل جيد، مثل تلك التي يتم تحقيقها عن طريق حقن التريمي للآبار. هذا الأخير مهم بشكل خاص لأنظمة المبادلات الحرارية العمودية. قد يؤدي التثبيت غير السليم إلى ضعف أداء المضخة الحرارية.

اعتبارات التثبيت

كما هو الحال مع أنظمة المضخات الحرارية من مصدر هوائي، يجب تصميم وتركيب المضخات الحرارية من مصدر أرضي بواسطة مقاولين مؤهلين. استشر أحد مقاولي المضخات الحرارية المحليين لتصميم معداتك وتركيبها وصيانتها لضمان التشغيل الفعال والموثوق. تأكد أيضًا من اتباع جميع تعليمات الشركات المصنعة بعناية. يجب أن تستوفي جميع عمليات التثبيت متطلبات CSA C448 Series 16، وهو معيار التثبيت الذي وضعته جمعية المعايير الكندية.

تختلف التكلفة الإجمالية المثبتة لأنظمة المصدر الأرضي وفقًا للظروف الخاصة بالموقع. تختلف تكاليف التركيب حسب نوع المجمع الأرضي ومواصفات المعدات. ويمكن استرداد التكلفة الإضافية لمثل هذا النظام من خلال توفير تكاليف الطاقة على مدى فترة زمنية تصل إلى 5 سنوات. تعتمد فترة الاسترداد على مجموعة متنوعة من العوامل مثل ظروف التربة، وأحمال التدفئة والتبريد، وتعقيد تعديلات أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC)، ومعدلات المرافق المحلية، ومصدر وقود التدفئة الذي يتم استبداله. تحقق مع مرفق الكهرباء الخاص بك لتقييم فوائد الاستثمار في نظام المصدر الأرضي. في بعض الأحيان يتم تقديم خطة تمويل منخفضة التكلفة أو حافز للمنشآت المعتمدة. من المهم العمل مع المقاول أو مستشار الطاقة الخاص بك للحصول على تقدير لاقتصاديات المضخات الحرارية في منطقتك، والوفورات المحتملة التي يمكنك تحقيقها.

اعتبارات التشغيل

يجب عليك ملاحظة عدة أشياء مهمة عند تشغيل المضخة الحرارية:

• تحسين المضخة الحرارية ونقاط ضبط النظام التكميلي. إذا كان لديك نظام كهربائي إضافي (على سبيل المثال، الألواح الأساسية أو عناصر المقاومة في القناة)، فتأكد من استخدام نقطة ضبط درجة حرارة أقل لنظامك الإضافي. سيساعد ذلك على زيادة كمية التدفئة التي توفرها المضخة الحرارية لمنزلك، مما يقلل من استخدام الطاقة وفواتير الخدمات. يوصى بوضع نقطة ضبط تتراوح بين 2 درجة مئوية إلى 3 درجات مئوية تحت نقطة ضبط درجة حرارة تسخين المضخة الحرارية. استشر مقاول التثبيت الخاص بك بشأن نقطة الضبط المثالية لنظامك.
• تقليل انتكاسات درجة الحرارة. تتميز المضخات الحرارية باستجابة أبطأ من أنظمة الأفران، لذا فهي أكثر صعوبة في الاستجابة لانتكاسات درجات الحرارة العميقة. يجب استخدام ارتدادات معتدلة لا تزيد عن 2 درجة مئوية أو استخدام منظم حرارة "ذكي" يقوم بتشغيل النظام مبكرًا، تحسبًا للتعافي من الانتكاسة. مرة أخرى، استشر مقاول التثبيت الخاص بك بشأن درجة حرارة الارتداد المثالية لنظامك.

اعتبارات الصيانة

يجب أن يكون لديك مقاول مؤهل لإجراء الصيانة السنوية مرة واحدة سنويًا لضمان بقاء نظامك فعالاً وموثوقًا.

إذا كان لديك نظام توزيع قائم على الهواء، فيمكنك أيضًا دعم عمليات أكثر كفاءة عن طريق استبدال الفلتر أو تنظيفه كل 3 أشهر. يجب عليك أيضًا التأكد من عدم انسداد فتحات الهواء والسجلات الخاصة بك بواسطة أي أثاث أو سجاد أو أي عناصر أخرى من شأنها أن تعيق تدفق الهواء.

تكاليف التشغيل

عادة ما تكون تكاليف تشغيل نظام المصدر الأرضي أقل بكثير من تكاليف أنظمة التدفئة الأخرى، وذلك بسبب التوفير في الوقود. يجب أن يكون فنيو تركيب المضخات الحرارية المؤهلون قادرين على تزويدك بمعلومات حول كمية الكهرباء التي سيستخدمها نظام مصدر أرضي معين.

ستعتمد الوفورات النسبية على ما إذا كنت تستخدم حاليًا الكهرباء أو النفط أو الغاز الطبيعي، وعلى التكاليف النسبية لمصادر الطاقة المختلفة في منطقتك. من خلال تشغيل مضخة الحرارة، سوف تستخدم كمية أقل من الغاز أو الزيت، ولكن المزيد من الكهرباء. إذا كنت تعيش في منطقة تكون فيها الكهرباء باهظة الثمن، فقد تكون تكاليف التشغيل أعلى.

العمر المتوقع والضمانات

عادةً ما يكون متوسط ​​العمر المتوقع للمضخات الحرارية الأرضية المصدر حوالي 20 إلى 25 عامًا. وهذا أعلى من المضخات الحرارية ذات مصدر الهواء لأن الضاغط لديه إجهاد حراري وميكانيكي أقل، وهو محمي من البيئة. عمر الحلقة الأرضية نفسها يقترب من 75 عامًا.

يتم تغطية معظم وحدات المضخات الحرارية ذات المصدر الأرضي بضمان لمدة عام واحد على الأجزاء والعمالة، وتقدم بعض الشركات المصنعة برامج ضمان ممتدة. ومع ذلك، تختلف الضمانات بين الشركات المصنعة، لذا تأكد من التحقق من التفاصيل الدقيقة.

المعدات ذات الصلة

- تحديث الخدمة الكهربائية

بشكل عام، ليس من الضروري ترقية الخدمة الكهربائية عند تركيب مضخة حرارية إضافية من مصدر الهواء. ومع ذلك، فإن عمر الخدمة والحمل الكهربائي الإجمالي للمنزل قد يجعل من الضروري الترقية.

عادةً ما تكون الخدمة الكهربائية بقدرة 200 أمبير مطلوبة لتركيب مضخة حرارية كهربائية بالكامل من مصدر الهواء أو مضخة حرارية من مصدر أرضي. في حالة الانتقال من نظام التدفئة المعتمد على الغاز الطبيعي أو زيت الوقود، قد يكون من الضروري ترقية اللوحة الكهربائية الخاصة بك.

أنظمة التدفئة التكميلية

أنظمة المضخات الحرارية من مصدر الهواء

تتمتع المضخات الحرارية ذات مصدر الهواء بحد أدنى لدرجة حرارة التشغيل الخارجية، وقد تفقد بعضًا من قدرتها على التسخين عند درجات حرارة شديدة البرودة. ولهذا السبب، تتطلب معظم منشآت مصادر الهواء مصدرًا إضافيًا للتدفئة للحفاظ على درجات الحرارة الداخلية خلال الأيام الباردة. قد تكون هناك حاجة أيضًا إلى تسخين إضافي عند إزالة الجليد من المضخة الحرارية.

يتم إيقاف تشغيل معظم أنظمة مصدر الهواء عند درجة حرارة واحدة من ثلاث درجات حرارة، والتي يمكن ضبطها بواسطة مقاول التركيب الخاص بك:

• نقطة التوازن الحراري: درجة الحرارة التي لا تتمتع المضخة الحرارية تحتها بقدرة كافية لتلبية احتياجات التدفئة للمبنى بمفردها.
• نقطة التوازن الاقتصادي: درجة الحرارة التي تقل عنها نسبة الكهرباء إلى الوقود الإضافي (مثل الغاز الطبيعي) تعني أن استخدام النظام التكميلي أكثر فعالية من حيث التكلفة.
• درجة حرارة القطع: الحد الأدنى لدرجة حرارة التشغيل للمضخة الحرارية.

يمكن تصنيف معظم الأنظمة التكميلية إلى فئتين:

• الأنظمة الهجينة: في النظام الهجين، تستخدم المضخة الحرارية ذات مصدر الهواء نظامًا إضافيًا مثل الفرن أو المرجل. يمكن استخدام هذا الخيار في التركيبات الجديدة، وهو أيضًا خيار جيد حيث يتم إضافة مضخة حرارية إلى نظام موجود، على سبيل المثال، عند تركيب مضخة حرارية كبديل لمكيف الهواء المركزي.
  تدعم هذه الأنواع من الأنظمة التبديل بين المضخة الحرارية والعمليات التكميلية حسب نقطة التوازن الحراري أو الاقتصادي.
  لا يمكن تشغيل هذه الأنظمة في وقت واحد مع المضخة الحرارية - إما أن تعمل المضخة الحرارية أو يعمل فرن الغاز/الزيت.
• جميع الأنظمة الكهربائية: في هذا التكوين، يتم استكمال عمليات المضخة الحرارية بعناصر مقاومة كهربائية موجودة في مجاري الهواء أو بألواح أساسية كهربائية.
  يمكن تشغيل هذه الأنظمة في وقت واحد مع المضخة الحرارية، وبالتالي يمكن استخدامها في نقاط التوازن أو استراتيجيات التحكم في درجة الحرارة المقطوعة.

يقوم مستشعر درجة الحرارة الخارجي بإيقاف تشغيل المضخة الحرارية عندما تنخفض درجة الحرارة عن الحد المحدد مسبقًا. تحت درجة الحرارة هذه، يعمل نظام التدفئة الإضافي فقط. عادةً ما يتم ضبط المستشعر على إيقاف التشغيل عند درجة الحرارة المقابلة لنقطة التوازن الاقتصادي، أو عند درجة الحرارة الخارجية التي يكون التسخين أقل منها باستخدام نظام التدفئة الإضافي بدلاً من المضخة الحرارية.

أنظمة المضخات الحرارية الأرضية المصدر

تستمر أنظمة المصدر الأرضي في العمل بغض النظر عن درجة الحرارة الخارجية، وبالتالي لا تخضع لنفس النوع من قيود التشغيل. يوفر نظام التدفئة الإضافي فقط حرارة تتجاوز السعة المقدرة لوحدة المصدر الأرضي.

منظمات الحرارة

منظمات الحرارة التقليدية

يتم تركيب معظم أنظمة المضخات الحرارية السكنية ذات السرعة الواحدة مع منظم حرارة داخلي "مرحلتين للحرارة / تبريد بمرحلة واحدة". تتطلب المرحلة الأولى الحرارة من المضخة الحرارية إذا انخفضت درجة الحرارة عن المستوى المحدد مسبقًا. تتطلب المرحلة الثانية الحصول على الحرارة من نظام التدفئة الإضافي إذا استمرت درجة الحرارة الداخلية في الانخفاض إلى ما دون درجة الحرارة المطلوبة. عادةً ما يتم تركيب المضخات الحرارية مصدر الهواء السكنية بدون قنوات مع منظم حرارة للتدفئة/التبريد أحادي المرحلة أو في كثير من الحالات منظم حرارة مدمج يتم ضبطه بواسطة جهاز التحكم عن بعد الذي يأتي مع الوحدة.

النوع الأكثر شيوعًا من منظمات الحرارة المستخدمة هو النوع "اضبط وننسى". يتشاور معك فني التركيب قبل ضبط درجة الحرارة المطلوبة. بمجرد الانتهاء من ذلك، يمكنك نسيان منظم الحرارة؛ سيقوم تلقائيًا بتحويل النظام من وضع التدفئة إلى وضع التبريد أو العكس.

هناك نوعان من منظمات الحرارة الخارجية المستخدمة مع هذه الأنظمة. النوع الأول يتحكم في تشغيل نظام التسخين الإضافي بالمقاومة الكهربائية. هذا هو نفس نوع منظم الحرارة المستخدم في الفرن الكهربائي. يتم تشغيل مراحل مختلفة من السخانات مع انخفاض درجة الحرارة الخارجية بشكل تدريجي. ويضمن ذلك توفير الكمية الصحيحة من الحرارة الإضافية استجابةً للظروف الخارجية، مما يزيد من الكفاءة ويوفر لك المال. النوع الثاني يقوم ببساطة بإيقاف تشغيل المضخة الحرارية مصدر الهواء عندما تنخفض درجة الحرارة الخارجية عن مستوى محدد.

قد لا تؤدي نكسات منظم الحرارة إلى نفس النوع من الفوائد مع أنظمة المضخات الحرارية كما هو الحال مع أنظمة التدفئة التقليدية. اعتمادًا على مقدار النكسة وانخفاض درجة الحرارة، قد لا تتمكن المضخة الحرارية من توفير كل الحرارة المطلوبة لإعادة درجة الحرارة إلى المستوى المطلوب في وقت قصير. قد يعني هذا أن نظام التدفئة الإضافي يعمل حتى "تلحق" المضخة الحرارية. سيؤدي هذا إلى تقليل التوفير الذي كنت تتوقع تحقيقه عن طريق تركيب المضخة الحرارية. راجع المناقشة في الأقسام السابقة حول تقليل انتكاسات درجات الحرارة.

منظمات الحرارة القابلة للبرمجة

تتوفر منظمات الحرارة للمضخات الحرارية القابلة للبرمجة اليوم من معظم الشركات المصنعة للمضخات الحرارية وممثليهم. على عكس منظمات الحرارة التقليدية، تحقق منظمات الحرارة هذه وفورات من انخفاض درجة الحرارة خلال فترات عدم العمل، أو بين عشية وضحاها. على الرغم من أن هذا يتم بطرق مختلفة من قبل الشركات المصنعة المختلفة، إلا أن المضخة الحرارية تعيد المنزل إلى مستوى درجة الحرارة المرغوبة مع أو بدون الحد الأدنى من التدفئة الإضافية. بالنسبة لأولئك الذين اعتادوا على انتكاسة الحرارة وأجهزة تنظيم الحرارة القابلة للبرمجة، قد يكون هذا استثمارًا مفيدًا. تشمل الميزات الأخرى المتوفرة مع بعض منظمات الحرارة الإلكترونية ما يلي:

• تحكم قابل للبرمجة للسماح للمستخدم باختيار المضخة الحرارية الأوتوماتيكية أو التشغيل بالمروحة فقط، حسب الوقت من اليوم واليوم من الأسبوع.
• تحسين التحكم في درجة الحرارة، بالمقارنة مع منظمات الحرارة التقليدية.
• لا حاجة لمنظمات الحرارة الخارجية، حيث أن منظم الحرارة الإلكتروني يستدعي الحرارة الإضافية فقط عند الحاجة.
• لا حاجة للتحكم في الحرارة في الهواء الطلق على المضخات الحرارية الإضافية.

تعتمد التوفيرات الناتجة عن منظمات الحرارة القابلة للبرمجة بشكل كبير على نوع وحجم نظام المضخة الحرارية لديك. بالنسبة للأنظمة ذات السرعات المتغيرة، قد تسمح النكسات للنظام بالعمل بسرعة أقل، مما يقلل من تآكل الضاغط ويساعد على زيادة كفاءة النظام.

أنظمة توزيع الحرارة

توفر أنظمة المضخات الحرارية عمومًا حجمًا أكبر من تدفق الهواء عند درجة حرارة أقل مقارنة بأنظمة الأفران. على هذا النحو، من المهم جدًا فحص تدفق هواء الإمداد لنظامك، وكيف يمكن مقارنته بقدرة تدفق الهواء في القنوات الموجودة لديك. إذا تجاوز تدفق هواء المضخة الحرارية سعة مجاري الهواء الموجودة لديك، فقد تواجه مشكلات في الضوضاء أو زيادة في استخدام طاقة المروحة.

يجب تصميم أنظمة المضخات الحرارية الجديدة وفقًا للممارسات المعمول بها. إذا كان التثبيت تحديثيًا، فيجب فحص نظام مجاري الهواء الحالي بعناية للتأكد من أنه ملائم.

ملاحظة:

بعض المقالات مأخوذة من الإنترنت. وفي حالة وجود أي مخالفة يرجى التواصل معنا لحذفها. إذا كنت مهتمًا بمنتجات المضخات الحرارية، فلا تتردد في الاتصال بشركة المضخات الحرارية OSB، فنحن خيارك الأفضل.