ما هي المضخات الحرارية

المضخة الحرارية هي ببساطة جهاز لامتصاص الحرارة من مكان ونقلها إلى مكان آخر، يمكن للمضخات الحرارية للمساحة أو تسخين المياه الحصول على حرارة مجانية من الهواء أو الماء أو الأرض خارج المبنى، في كل حالة، يتكون النظام من ثلاثة مكونات، مجمّع ومضخة حرارية ونظام توزيع.

ما هي المضخات الحرارية

تعتمد المضخات الحرارية الأرضية (GSHPs) على حرارة الشمس التي تدفئ الأرض المحيطة، نظرًا لأن المضخة الحرارية ستنتج درجات حرارة متداولة من 30-45 درجة مئوية فقط، فإن مشعات درجة حرارة منخفضة عالية الكفاءة أو يفضل تسخين تحت الأرضية مطلوبة، مع تسخين احتياطي إذا تم استخدام النظام للمياه الساخنة المنزلية.

توفر المضخات الحرارية بديلاً موفرًا للطاقة لمكيفات الهواء وللأفران لجميع المناخات، مثل الثلاجة تستعمل المضخات الحرارية الكهرباء لنقل الحرارة من مكان بارد إلى مكان دافئ، مما يجعل المكان البارد أكثر برودة والمساحة الدافئة أكثر دفئًا، خلال موسم التدفئة، تعمل المضخات الحرارية على نقل الحرارة من الهواء البارد إلى المنزل، بينما خلال موسم التبريد، تعمل المضخات الحرارية على نقل الحرارة من المنزل إلى الخارج، وذلك لأنها تنقل الحرارة بدلاً من توليد الحرارة، يمكن للمضخات الحرارية توفير درجات حرارة مريحة للمنزل بكفاءة.

كيف تبرد وتسخن المضخة الحرارية

مضخات الحرارة لا تولد حرارة، يعيدون توزيع الحرارة من الهواء أو الأرض ويستخدمون المبرد الذي يدور بين وحدة ملف المروحة الداخلية معالج الهواء والضاغط الخارجي لنقل الحرارة. وفي وضع التبريد، تمتص المضخة الحرارية الحرارة داخل المنزل وتطلقها في الهواء الطلق، في وضع التسخين، تمتص المضخة الحرارية الحرارة من الأرض أو الهواء الخارجي حتى الهواء البارد وتطلقها في الداخل.

أنواع المضخات الحرارية

مضخات حرارية بمصدر الهواء

أكثر أنواع المضخات الحرارية شيوعًا هي المضخة الحرارية ذات المصدر الهوائي، والتي تنقل الحرارة بين المنزل والهواء الخارجي، يمكن لمضخة الحرارة الحالية أن تقلل استخدام الكهرباء للتدفئة بحوالي 50٪ مقارنة بالتسخين بالمقاومة الكهربائية مثل الأفران وسخانات اللوح.

تعمل المضخات الحرارية عالية الكفاءة أيضًا على إزالة الرطوبة بشكل أفضل من مكيفات الهواء المركزية القياسية، مما يؤدي إلى استخدام أقل للطاقة والمزيد من الراحة في التبريد في أشهر الصيف، تم استخدام المضخات الحرارية من مصدر الهواء لسنوات عديدة في جميع أنحاء الولايات المتحدة تقريبًا، ولكن حتى وقت قريب لم يتم استخدامها في المناطق التي شهدت فترات طويلة من درجات الحرارة تحت التجمد، ومع ذلك في السنوات الأخيرة، تطورت تكنولوجيا المضخات الحرارية من مصدر الهواء بحيث تقدم الآن بديلاً شرعيًا لتدفئة المساحات في المناطق الباردة.

مضخات حرارية بدون مجاري الهواء

بالنسبة للمنازل التي لا تحتوي على مجاري الهواء، تتوفر أيضًا مضخات حرارية مصدر الهواء في إصدار بدون مجاري يسمى  مضخة حرارية صغيرة، بالإضافة إلى ذلك، هناك نوع خاص من المضخات الحرارية ذات مصدر الهواء يسمى مبرد الدورة العكسية، يولد الماء الساخن والبارد بدلاً من الهواء، مما يسمح باستخدامه مع  أنظمة التدفئة الأرضية المشعة في وضع التدفئة.

مضخات الحرارة الجوفية

تحقق المضخات الحرارية الجوفية مصدر أرضي أو مصدر مائي ذو كفاءة أعلى عن طريق نقل الحرارة بين المنزل والأرض أو مصدر مياه قريب، على الرغم من ارتفاع تكلفة تركيبها، إلا أن المضخات الحرارية الأرضية لها تكاليف تشغيل منخفضة؛ لأنها تستفيد من درجات حرارة الأرض أو المياه الثابتة نسبيًا.

حيث تتمتع ببعض المزايا الرئيسية التي يمكن أن تقلل من استخدام الطاقة بنسبة 30٪ إلى 60٪ ، وتتحكم في الرطوبة، وتتميز بالقوة والموثوقية، وتتناسب مع مجموعة متنوعة من المنازل، يعتمد ما إذا كانت المضخة الحرارية الجوفية مناسبة على حجم قطعة الأرض الخاصة والتربة التحتية والمناظر الطبيعية، يمكن استخدام المضخات الحرارية الأرضية أو ذات المصدر المائي في المناخات الأكثر قسوة من المضخات الحرارية ذات المصدر الهوائي.

مضخات الحرارة الامتصاصية 

وهو نوع جديد نسبيًا من المضخات الحرارية للأنظمة السكنية، وتسمى أيضًا مضخة الحرارة التي تعمل بالغاز، تستخدم مضخات الامتصاص الحرارية الحرارة كمصدر للطاقة، ويمكن تشغيلها باستخدام مجموعة متنوعة من مصادر الحرارة.