La الهوائية هو نظام الطاقة المتجددة والذي يعتمد على استخدام الطاقة الموجودة في الهواء المحيط بنا. وتتجدد هذه الطاقة باستمرار بسبب الإشعاع الشمسي ودوران الهواء الطبيعي. بفضل حقيقة أن الهواء يتجدد باستمرار، يمكننا اعتبار الطاقة الحرارية الجوية كذلك مصدر لا ينضب عمليا من الطاقة.
تُستخدم هذه التقنية بشكل رئيسي في أنظمة التدفئة وإنتاج الماء الساخن المنزلي (DHW)، مع الاستفادة من الهواء الخارجي لتسخين المياه والبيئة الداخلية للمنزل.
مضخات حرارية هوائية وهم قلب هذا النظام. على الرغم من أن مفهوم المضخة الحرارية ليس جديدًا، إلا أن تطورها نحو أنظمة أكثر كفاءة، خاصة للعمل في ظروف معاكسة، مثل درجات الحرارة تحت الصفر، جعل الطاقة الحرارية الهوائية خيارًا جذابًا للغاية للمنزل. المضخة الحرارية الهوائية قادرة على التقاط واستخدام تلك الطاقة من الهواء للتدفئة أو التبريد حسب الحاجة. وبفضل التقدم التكنولوجي، يمكن لهذه المضخات الحرارية توليد الطاقة من درجات حرارة منخفضة للغايةمما يجعل الطاقة الحرارية الجوية بديلاً فعالاً على مدار العام.
ومن المهم الإشارة إلى أنه على الرغم من أن هذا النظام يحتاج إلى الكهرباء لتشغيله، إلا أن أداءه يتفوق على أنظمة التدفئة التقليدية الأخرى، حيث أنه مقابل كل كيلوواط ساعة من الكهرباء المستهلكة، تولد المضخة الحرارية الهوائية عدة كيلوواط من الطاقة الحرارية؛ وهذا ما يسمى معامل الأداء (COP).
كيف يعمل airothermy؟
يعتمد تشغيل الطاقة الحرارية الجوية على الدورة الديناميكية الحرارية للمضخة الحرارية. وتتكون هذه العملية من عدة مراحل: التبخر والضغط والتكثيف والتمدد. بعبارات بسيطة، يمتص النظام الحرارة من الهواء الخارجي (حتى في درجات الحرارة تحت الصفر)، حيث يمرر ذلك الهواء من خلال مادة تبريد ترفع درجة حرارته، ويطرده إلى الفراغات أو المياه الصحية على شكل حرارة.
المكونات الرئيسية لدورة المضخة الحرارية
تتضمن العملية الحرارية الجوية العديد من المكونات التي تعتبر أساسية للتشغيل الفعال للدورة الديناميكية الحرارية. وفيما يلي نوضح كل منها:
- المبخر: هنا يمتص سائل التبريد الحرارة من الهواء الخارجي، ويسخن ويتبخر.
- ضاغط: يتم ضغط مادة التبريد المتبخرة، مما يؤدي إلى زيادة درجة حرارتها بشكل أكبر.
- مكثف: يسلم المبرد الساخن حرارته إلى نظام التدفئة في المبنى، ويتكثف إلى سائل.
- صمام توسع: يمر سائل التبريد عبر الصمام، فيخفض ضغطه ودرجة حرارته قبل أن يعود إلى المبخر لتكرار الدورة.
استخدامات الطاقة الحرارية الجوية؟
تُستخدم الطاقة الحرارية الجوية بشكل أساسي لثلاث وظائف في المنزل:
- التدفئة: يقوم بتسخين الهواء أو الماء في النظام، إما عن طريق التدفئة تحت الأرضية أو مشعات ذات درجة حرارة منخفضة.
- تبريد: وفي أشهر الصيف، يمكن أيضًا تشغيله في الاتجاه المعاكس لتوفير الهواء البارد.
- الماء الساخن المنزلي (DHW): بالإضافة إلى ذلك، فهي توفر إمكانية تسخين المياه بكفاءة عالية طوال العام.
وبصرف النظر عن التطبيقات المحلية، فإن استخدامه في المباني الكبيرة أو المساحات الصناعية يتزايد أيضًا نظرًا لقدرته على العمل في المناخات القاسية وكفاءته الممتازة في استخدام الطاقة.
أنواع التدفئة الحرارية الجوية
يمكن دمج الطاقة الحرارية الجوية في أنواع مختلفة من أنظمة التدفئة حسب احتياجات المساحة:
- أرضية مشعة: أحد أكثر الأنظمة كفاءة والذي يعمل بشكل مثالي مع درجات الحرارة المنخفضة للطاقة الحرارية الهوائية.
- مشعات درجة الحرارة المنخفضة: وهي مصممة للعمل في درجات حرارة منخفضة، وهي أيضًا خيار ممتاز لدمج الطاقة الحرارية الجوية.
- ملفات المروحة: جهاز مدمج يسمح بتبريد وتدفئة المساحة.
بشكل عام، يعتمد نوع نظام التوزيع على الظروف الجوية للموقع وحجم المساحة التي تريد تكييفها.
مزايا الهواء الحراري
تقدم التكنولوجيا الحرارية الجوية سلسلة من المزايا الرئيسية مما يجعله خيارًا جذابًا مقارنة بطرق التدفئة التقليدية:
- كفاءة الطاقة: يمكن أن تحتوي الطاقة الحرارية الجوية على COP يصل إلى 4 أو أكثر، مما يعني أنه مقابل كل 1 كيلووات ساعة مستهلكة، فإنها تنتج 4 كيلووات ساعة من الحرارة.
- تكاليف تشغيل منخفضة: ونظرًا لأنه يستغل الطاقة المجانية من الهواء الخارجي، فإن تكاليف تشغيل التدفئة أقل مقارنة بالأنظمة التقليدية المعتمدة على الوقود الأحفوري.
- الحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون: ومن خلال عدم استخدام الوقود الأحفوري، تكون انبعاثات هذا النظام أقل بكثير، مما يساهم في التخفيف من تغير المناخ.
- التنوع: يمكن استخدامه للتدفئة والتبريد، مما يجعله فعالاً طوال العام.
مساوئ الحرارة الهوائية
على الرغم من أن الطاقة الحرارية الجوية لها العديد من المزايا، إلا أن هناك أيضًا بعض العيوب التي من المهم أخذها في الاعتبار عند التفكير في تركيبها:
- ارتفاع الاستثمار الأولي: قد يكون تركيب نظام الحرارة الهوائية مكلفًا مقارنة بأنظمة التدفئة الأخرى.
- أداء الطقس البارد: على الرغم من أنه يمكن أن يعمل في درجات حرارة تحت الصفر، إلا أن أدائه قد يتضاءل في المناخات شديدة البرودة، الأمر الذي قد يتطلب استخدام أنظمة الدعم.
- مساحة الوحدة الخارجية : تتطلب المضخات الحرارية وحدة خارجية، والتي يمكن أن تكون قيدًا، اعتمادًا على المساحة المتاحة.
على الرغم من هذه العيوب، فإن مزايا الطاقة الحرارية الجوية غالبًا ما تفوق عيوبها، خاصة عند الأخذ في الاعتبار التوفير طويل المدى في فواتير الطاقة والمساهمة الإيجابية التي تقدمها للبيئة.
تعد الطاقة الحرارية الجوية، بلا شك، أحد الحلول الواعدة في عالم تكييف الهواء المستدام. إن تعدد استخداماته لتوفير التدفئة والتبريد والمياه الساخنة المنزلية في تركيب واحد يجعله خيارًا ممتازًا لأولئك الذين يبحثون عن بديل فعال وبيئي. علاوة على ذلك، وبفضل التقدم التكنولوجي، أصبح تشغيلها أكثر فعالية بشكل متزايد، حتى في الظروف المناخية المعقدة.