كتب heat source and heat sink

يجب أن تكون درجة حرارة مصادر الحرارة للمضخة الحرارية أقل من درجة حرارة المساحة المراد تسخينها. تستمد معظم المضخات الحرارية الحرارة من الهواء سواء الداخلي أو الخارجي أو الأرض.

الحرارة المستمدة من الأرض تكون غالبيتها جناتجة عن الشمس بينما التسخين الأرضي المباشر فهو يساهم بنسبة بسيطة للحرارة الكلية في الأرض. عند استخدام الحرارة الأارضية فإننا نحتاج إلى مضخة تدوير وليست مضخة حرارية حيث أن درجة الحرارة للأرض تكون أعلى مندرجة حرارة المساحة المراد تسخينها لذا يتم التسخين عن طريق انتقال الحرارة بالحمل فقط.

يمكن استخدام مصادر أخرى للحرارة مثل الماء والمسطحات المائية الطبيعية، كما يمكن استخدام مياه الصرف التي تكون درجة حرارتها أكبر من درجة حرارة الماء في الطقس البارد.

مضخة حرارية هوائية المصدر

• تستخلص مضخة الحرارة هوائية المصدر الحرارة من الهواء:
  • مضخة حرارية هوائية - هوائية (تنقل الحرارة إلى الهواء الداخلي)
  • مضخة حرارية هوائية - مائية

النوع الأول يتم اسخلاص الحرارة من الهواء الخارجي ونقله إلى الهواء الداخلي. تعتبر أكثر شيوعا وأرخصهم. النوع الثاني هو مشابه للنوع الأول ولكنه ينقل الحرارة المستخلصة إلى دائرة تسخين الماء ويمكنها أيضا نقل الحرارة إلى خزان ماء ساخن لاستخدامه في الاستحمام. لكن المضخة الحرارية الأرضية أكثر كفاءة في هذه العملية من المضخة الحرارية المائية - الوائية لذلك فهي خيار أفضل لتسخين الماء في المباني.

المضخة الحرارية هوائية المصدر سهلة ورخيصة في التركيب كما أنها تاريخيا تعد الأوسع انتشارا وكلنها لها حدود في الاستخدام حيث أنها تستخدم الهواء الخارجي كمصدر للحرارة. تقل الكفاءة كلما كان فرق درجات الحرارة كبير ويصل معامل الأداء لها إلى 4. عندما تصل درجة الحرارة إلى 0 درجة سليزيوس فإن معامل الأداء لها يكون 2.5.

مضخة حرارية أرضية

• مضخة حرارية أرضية ( تستخلص الحرارة من الأرض أو مصدر مشابه)
  • مضخة حرارية أرضية - هوائية ( تنقل الحرارة إلى الهواء الداخلي)
    • مضخة حرارية هوائية - طينية (تأخذ الحرارة من التربة الطينية)
    • مضخة حرارية هوائية - صخرية ( تأخذ الحرارة من الصخور)
    • مضخة حرارية هوائية - مائية ( مصدر مائي هو مصدر للحرارة)
  • مضخة حرارية أرضية أرضية - مائية
    • مضخة حرارية طينية - مائية ( الأرض هي مصدر الحرارة)
    • مضخة حرارية صخرية - مائية (الضخور هي مصدر الحرارة)
    • مضخة حرارية مائية - مائية ( الماء هي مصدر الحرارة)

تمتلك المضخة الحراية الأرضية كفاءة أعلى من المضخة الحرارية هوائية المصدر. ذلك لأن مصدر الحرارة في الأول هي الأرض وهي ذو درجة حرارة ثابتة طوال العام على عمق تقريبا 9 أمتار. هذا يعني أن فرق درجات الحرارة منخفض وبالالي يؤدي إلى كفاءة عالية للمضخة. معامل الأداء للمضخة الحرارية الأرضية تقريبا يساوي 4 في بداية فصل التسخين وأقل قيمة لها تصل إلى 3. نظرا لأن تكلفة تركيبها عالية وذلك بسبب أعمال الحفر ولذلك فإنها غير منتشرة بصورة كبيرة.

عند المقارنة بين أنواع المضخة الحرارية الأرضية فإننا نجد أن المضخة الحرارية الأرضية المائية لها كفاءة أكبر من المضخة الحرارة المستخدمة للحرارة من التربة. تقوم المبادلات الحرارية الأرضية بتأثير بارد إذا كانت حلقة الأرض أقل من الحجم المراد. هذا من الممكن أن يسبب مشكلة إذا كان هناك مياه جوفية قريبة راكدة.

مضخة حرارية لهواء العادم

• مضخة حرارية لهواء العادم (تستخلص الحرارة من الهواء الخارج من المبنى، تتطلب تهوية ميكانيكية)
  • مضخة حرارية هواء - هواء العادم ( تنقل الحرارة إلى الهواء الداخل للمبنى)
  • مضخة حرارة مائية - هواء العادم ( تنقل الحرارة إلى دائرة التسخين وخزان ماء ساخن منزلي)

مضخة حرارية مائية المصدر

• يستخدم الماء كمصدر أو مصرف للحرارة
• مسار واحد أو تدوير للماء.
  • مسار واحد: مصدر الماء هو جسم من الماء والاء المستخدم يطرد عند درجات حرارة مختلفة بدون استخدام مرة أخرى
  • التدير
    • عند التبريد، وسيط بدائرة مغلقة لنقل الحرارة في برج التبريد
    • عند التسخين، وسيط لنقل الحرارة بدائرة مغلقة من الغلايات ليولد حرارة من الاحتراق