لقد أثبتت الطاقة الحرارية الجوية نفسها كواحدة من أكثر الحلول الواعدة في عالم تكييف الهواء المنزلي، وذلك بفضل كفاءة استخدام الطاقة, الاستدامة والقدرة على توفير التدفئة والتبريد والمياه الساخنة من مصدر واحد. ومع ذلك، عندما يتعلق الأمر بتثبيت هذا النوع من النظام في المناطق الباردة، تبدأ الأسئلة في الظهور: هل يعمل بشكل جيد في درجات حرارة منخفضة للغاية؟ هل لا يزال فعالاً أم أنه يحتاج إلى نسخة احتياطية بنظام آخر؟ الجواب ليس بهذه البساطة، لكنه واضح جدًا إذا قمت بتحليل جميع العوامل التي تؤثر على أدائها.
في هذه المقالة سوف تكتشف بالتفصيل كيف تتصرف الطاقة الحرارية الجوية في المناخات الباردة، وما نوع المعدات التي تحتاجها، المشاكل الأكثر شيوعًا التي يمكن أن تنشأ، وكيفية حلها، وما إذا كان الأمر يستحق حقًا الاستثمار في الطاقة الحرارية الجوية في ظل هذه الظروف. بالإضافة إلى ذلك، سوف تتعلم عن تجارب المستخدم الحقيقية والتوصيات من المثبتين المتخصصين و نصائح رئيسية لتحقيق أقصى قدر من الأداء حتى عندما تكون قراءة مقياس الحرارة أقل من الصفر.
ما هي الطاقة الحرارية الجوية وكيف تعمل؟
الطاقة الحرارية الجوية هي تقنية تعتمد على استخدام الطاقة الحرارية الموجودة في الهواء الخارجي لتوليد حرارة (في الشتاء) بارد (في الصيف) و المياه الصحية الصحية (ACS) باستخدام مضخة الحرارة الهوائية المائية. يقوم هذا النظام باستخراج الحرارة من الهواء، حتى في درجات الحرارة الباردة، وينقلها إلى داخل المنزل من خلال دائرة مياه تغذي المشعات أو التدفئة تحت الأرضية أو ملفات المروحة.
إنه يعمل من خلال دورة ترموديناميكية الذي يستخدم غاز التبريد لامتصاص الحرارة من البيئة ونقلها، من خلال الضغط والتمدد، إلى داخل النظام. بفضل أدائها العالي، يمكنها توليد ما بين 3 إلى 5 مرات حرارة أكثر من الطاقة الكهربائية التي تستهلكها. للحصول على فهم أعمق لأنظمة التدفئة الأخرى الفعالة، يمكنك الاطلاع على هذه المقالة أنظمة التدفئة الفعالة.
يتم قياس هذه الكفاءة من خلال COP (معامل الأداء) والذي يشير إلى عدد الكيلووات الحرارية التي يتم الحصول عليها لكل كيلووات كهربائية يتم استهلاكها. على سبيل المثال، فإن معامل الأداء 4 يعني أنه مقابل كل كيلو وات من الكهرباء، يتم توليد 4 كيلو وات من الحرارة.
مؤشر آخر مشابه جدًا هو SCOP (COP الموسمي)، والذي يأخذ في الاعتبار التغيرات في درجات الحرارة على مدار العام، مما يسمح بتقييم أكثر واقعية للأداء السنوي للنظام.
في ظل الظروف المثالية، يمكن لبعض مضخات الحرارة الهوائية تحقيق معامل أداء أعلى من 500%..
كيف تعمل الطاقة الحرارية الجوية في المناخات الباردة؟
أحد أكبر المخاوف بالنسبة لأولئك الذين يعيشون في مناطق ذات شتاء قاسٍ هو ما إذا كان هذا النظام سيظل فعالاً ومفيدًا عندما تنخفض درجة الحرارة الخارجية إلى أقل من 0 درجة مئوية أو حتى -10 درجة مئوية أو -20 درجة مئوية.
والخبر السار هو ذلك تستمر الطاقة الحرارية الجوية في العمل في درجات حرارة تحت الصفر. حتى في البيئات التي تنخفض فيها درجات الحرارة إلى -25 درجة مئوية، هناك أجهزة مصممة خصيصًا لمواصلة العمل دون فقدان الطاقة أو الكفاءة. إذا كنت تريد معرفة المزيد حول كيفية تحقيق أقصى قدر من العزل في منزلك، فراجع هذه المقالة المواد العازلة البيئية.
هذا ممكن بفضل العديد من التقدم التكنولوجي:
- الضواغط العاكسة: إنها تسمح بتعديل الطاقة وفقًا للطلب الحراري الفعلي، مما يحسن كفاءة الطاقة.
- إزالة الجليد الديناميكية: تتجنب الأنظمة مثل DDC (دورة إزالة الجليد الديناميكية) توقف الضاغط غير الضروري، مما يضمن الاستمرارية في التدفئة.
- المبردات المحددة: تستخدم بعض النماذج غازات ذات نقاط غليان منخفضة للغاية، وقادرة على العمل في البيئات المتجمدة.
- حقن البخار: يحسن أداء دورة التبريد حتى في درجات الحرارة القصوى.
ومع ذلك، قد يتأثر الأداء. اعتمادًا على عزل المنزل ونظام انبعاث الحرارة المستخدم. على سبيل المثال، سوف يشهد المنزل المعزول بشكل سيئ أو المنزل الذي يحتوي على مشعات تقليدية ومتطلبات حرارية عالية انخفاضًا أكبر في معامل الأداء مقارنة بالمنزل الفعال الذي يحتوي على تدفئة تحت الأرضية. لتحسين نظام التدفئة الخاص بك، ضع في اعتبارك خيار التدفئة تحت الأرضية والطاقة الحرارية الهوائية.
وفقًا لدراسات ميدانية مختلفة أجريت في بلدان ذات مناخ بارد مثل كندا أو المملكة المتحدة أو ألمانيا، يمكن أن يكون متوسط كفاءة مضخة الحرارة الهوائية في الشتاء حوالي 2,7 COP، وهو ما يزال أعلى من تكلفة غلايات الغاز أو السخانات الكهربائية.
يمكن استخدام الطاقة الحرارية الجوية في المناطق الباردة، ولكن فقط إذا تم اختيار المعدات المناسبة، وتم تصميم التثبيت الفعال، وتم أخذ سياق المناخ الفعلي في الاعتبار. لقد أتاح التقدم التكنولوجي إمكانية بقاء هذه التكنولوجيا صالحة وفعالة ومنخفضة التكلفة حتى في درجات حرارة أقل من -20 درجة مئوية.. لا يتعلق الأمر فقط باختيار المعدات الأرخص، بل اختيار المعدات الأكثر مثالية بناءً على الاستخدام ونوع المنزل ونظام الانبعاثات والعزل.
