ما هو نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء بالمضخة الحرارية؟

إذا كنت معتادًا على مكيف الشباك أو حتى مكيف الهواء المركزي ، فأنت في منتصف الطريق لفهم ما تفعله المضخة الحرارية. عندما يكون الجو حارًا بالخارج وتحتاج إلى هواء بارد في الداخل ، تعمل المضخة الحرارية مثل مكيف الهواء العادي ، حيث تعمل على إزالة الحرارة من المنزل وتنفخ في الهواء البارد. عندما يكون الجو باردًا بالخارج وتحتاج إلى حرارة ، تقوم المضخة الحرارية بعكس عملية التبريد وتنفخ الهواء الساخن في المنزل وتخرج الهواء البارد بالخارج.

عندما يتعلق الأمر بكفاءة الطاقة ، لا يوجد نظام تدفئة يمكن أن يتفوق على نظام المضخة الحرارية. على عكس أفران الاحتراق ، لا تحرق المضخة الحرارية الوقود الأحفوري (لكنها تستخدم الكهرباء ، والتي يمكن إنتاجها عن طريق حرق الوقود الأحفوري) ، وتستهلك كهرباء أقل بنسبة 50 في المائة من الوقود الأحفوري. مقاومة كهربائية سخان. تعمل المضخات الحرارية بشكل أفضل في المناخات المعتدلة حيث تكون غالبًا مصدر الحرارة الوحيد في المنزل ، ولكن يستخدمها الأشخاص أيضًا في المناخات الباردة لتوفير حرارة إضافية وخفض فواتير الطاقة.

نصيحة

كيف تعمل المضخة الحرارية

يحب مقاولو التدفئة والتهوية وتكييف الهواء حيرة عملائهم من خلال شرح أن المضخة الحرارية تستعيد الحرارة من الهواء الخارجي ، وهي فكرة تبدو مستحيلة إذا كان الهواء الخارجي باردًا. الفكرة ليست سخيفة كما تبدو ، ويمكنك أن ترى لماذا إذا فكرت في ثلاجتك أو مكيف هواء قياسي لأن المضخة الحرارية تعمل على نفس المبدأ.

يتكون نظام التبريد القياسي من أ مضخة الضاغط وشبكة من الأنابيب المختومة مملوءة بمبرد خامل يمكن ضغطه بشكل متكرر في سائل ثم تبخيره وضغطه مرة أخرى. يتم تشكيل الأنابيب في مجموعتين من الملفات المعروفة باسم ملفات المكثف وملفات المبخر. تتمثل مهمة الضاغط في ضغط المبرد في ملفات المكثف وتحويله إلى سائل وإجباره من خلال فتحة صغيرة في ملفات المبخر ، حيث يتبخر ويعود إلى الضاغط لبدء الدورة تكرارا.

التبخر هو عملية ماصة للحرارة ، مما يعني أنه يحتاج إلى حدوث حرارة ، وتأتي هذه الحرارة من الهواء المحيط ، ولهذا السبب تكون ملفات المبخر باردة دائمًا. التكثيف ، من ناحية أخرى ، هو عملية تطلق الحرارة ، لذا فإن لفائف المكثف دائما ساخنة. بدلاً من استنفاد الهواء الساخن المحيط بملفات المكثف كما تفعل الثلاجة أو مكيف الهواء ، تقوم المضخة الحرارية بضخها في المنزل. العملية ليست بهذا الغموض بعد كل شيء.

أنواع أنظمة المضخات الحرارية

يعد نظام المضخات الحرارية من مصدر الهواء هو النوع الأكثر شيوعًا ، ولكنه ليس الوحيد. يستخدم نظام مصدر المياه الماء كوسيط بدلاً من الهواء ويمكن أن يكون خيارًا موفرًا للطاقة لأصحاب المنازل الذين يعيشون بالقرب من مساحة كبيرة من المياه أو الذين لديهم بئر. يتم غمر ملفات المبخر في الماء ، واستخراج الحرارة منه وتبديد الحرارة إما من خلال نظام ماء داخلي مغلق أو ، في نظام ماء إلى هواء ، يتم تدويرها من خلال مجاري HVAC. في نظام الماء إلى الماء ، يمكن تخزين المياه الساخنة في خزان لاستخدامها في الحمام والمطبخ أو تعميمها من خلال نظام التدفئة المائية لتدفئة المنزل.

بدلاً من استخلاص الحرارة من الهواء الخارجي أو الجسم المائي ، أ مضخة الحرارة الجوفية، المعروف أيضًا باسم المضخة الحرارية الأرضية ، يأخذها من الأرض. يستفيد هذا النوع من المضخات الحرارية من حقيقة أن درجة حرارة الأرض على بعد بضعة أقدام تحت السطح أكثر ثباتًا واعتدالًا من درجة حرارة الهواء المحيط. هذه ، بطريقة عملية ، طريقة لتجميع الطاقة الحرارية من الأرض واستخدامها للتدفئة المنزلية. إنه بديل قابل للتطبيق لمضخة حرارية مصدر الهواء لأصحاب المنازل في المناخات الباردة وهي واحدة من أكثر أنظمة التدفئة المنزلية كفاءة في السوق.

يُعرف نوع آخر من المضخات الحرارية بالنظام بدون مجاري أو نظام الانقسام الصغير. إنها تستخدم نفس تقنية التدفئة والتبريد مثل المضخة الحرارية لمصدر الهواء ، ولكن بدلاً من الدوران الحرارة أو البرودة عبر مجاري الهواء ، تستخدم وحدات معالجة الهواء الداخلية (عادةً ما يتم تركيبها على ارتفاع عالٍ في الداخل الجدران). يتم استخدام التقسيمات الصغيرة بشكل شائع مع الشقق أو المنازل الصغيرة أو للتدفئة الإضافية والتبريد في إضافات الغرف أو المناطق النائية لمنزل أكبر ، حيث تكون مجاري الهواء غير عملية نسبيًا.

تدفئة وتبريد في عبوة واحدة

نظرًا لأن المضخة الحرارية هي أساسًا نظام تكييف هواء يعمل في الاتجاه المعاكس ، فيمكنه أيضًا توفير التبريد إذا كنت قم بتشغيله في الوضع "الأمامي" ، والذي يتم إنجازه بواسطة نظام صمام يتم التحكم فيه بواسطة منظم الحرارة لـ النظام. عند تحديد وضع التبريد في منظم الحرارة ، يتم فتح صمام لتوفير مسار للهواء البارد من لفائف المبخر لدخول المنزل ، بينما يغلق صمام آخر مسار الهواء الدافئ من المكثف لفائف. يحدث العكس عند تحديد وضع التسخين. أ منظم الحراره يتحكم في المضخة الحرارية يجب أن يكون له طرف مخصص (محدد إما O أو B) للصمام العكسي.

عندما تستخدم في الهواء القسري نظام التكييف، يتم وضع ملفات المضخة الحرارية داخل مجرى هواء الإمداد ، ويتم تدوير الهواء الدافئ أو البارد بواسطة المنفاخ حسب الحاجة ، بينما يتم استنفاد الهواء من مجموعة الملفات الأخرى في الخارج. نظام تقسيم صغير بدون مجاري ، والذي يشبه ويعمل كمكيف هواء غرفة مثبت على الحائط ، هو متصل بوحدة خارجية (حيث يوجد الضاغط) ويعمل بنفس طريقة المنزل بأكمله النظام. يمكن استخدامه لتدفئة وتبريد الغرف الفردية.

إيجابيات وسلبيات المضخة الحرارية

تستخدم المضخة الحرارية الكهرباء ، لذا فهي ليست جهازًا محايدًا للكربون ، ولكنها تستخدم كهرباء أقل بكثير من السخان المقاوم. يمكنك حتى زيادة الكفاءة عن طريق تركيب وحدة ثنائية المصدر تسحب الحرارة من الهواء الخارجي والأرض. تشمل المزايا الأخرى ما يلي:

• يتطلب صيانة أقل من الأنواع الأخرى لأنظمة التدفئة المنزلية. يكاد يكون من السهل صيانتها مثل الثلاجة ، على الرغم من أن ملفات المبخر يمكن أن تتجمد في بعض الأحيان وتتداخل مع أداء الوحدة ، وتحتاج فلاتر الهواء إلى خدمة منتظمة.

• على عكس فرن الاحتراق ، لا يمكن لمضخة الحرارة إطلاق غازات احتراق سامة في المنزل. ليس له تأثير ملموس على جودة الهواء الداخلي ويمكن أن يكون مفيدًا لأنه لن يكون كذلك تجف الهواء بالطريقة التي يعمل بها الفرن.

• يمكن لمضخة الحرارة أن تلبي احتياجات التدفئة والتبريد. في المناخات الباردة ، يمكن أن يقترن بنوع آخر من أنظمة التدفئة لتوفير حرارة إضافية في الشتاء بالإضافة إلى العمل كنظام تبريد مستقل في الصيف.

تكلف المضخات الحرارية ما بين 800 دولار و 4500 دولار للشراء حسب الحجم ، ويمكن أن يكلف تركيب نظام HVAC للمضخة الحرارية ما بين 1200 دولار إلى 3500 دولار حسب كمية مجاري الهواء المطلوبة. تعد المضخات الحرارية ذات المصدر الأرضي والمياه أكثر تكلفة للتركيب ، على الرغم من أن جزءًا من تكاليف التركيب قد يتم تعويضه بتكاليف طاقة أقل لأن هذه المضخات الحرارية ذات كفاءة عالية في استخدام الطاقة.

التكلفة العالية نسبيًا لمضخة حرارية جديدة ليست العيب الوحيد:

• إنهم لا يعملون في كل مكان. هم الأنسب للمناخات المعتدلة.

• تدوم حوالي 15 عامًا في المتوسط. هذا ليس طويلاً مثل أفران الغاز ، والتي عادةً ما تستمر لمدة 20 عامًا أو أكثر.

• يستخدمون أ المبردات، وحتى الآن ، لم يتم تطوير أي مبرد آمن على البيئة بنسبة 100٪. إذا حدث خطأ ما في نظام التبريد ، فيجب أن يتم صيانته بموجب القانون بواسطة فني مرخص.

• ينفخ الهواء المنبعث من نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) بمضخة حرارية بدرجة أبرد قليلاً من الهواء المنبعث من الفرن ، ويجده البعض غير مريح.