ينمو سوق مضخات الحرارة الهوائية بنسبة 13.2%، ومن المتوقع أن يتجاوز 100 مليار دولار في عام 2025

المضخة الحرارية لمصدر الهواء هي جهاز موفر للطاقة يستخدم طاقة عالية المستوى لنقل الحرارة من هواء مصدر الحرارة المنخفض إلى مصدر الحرارة عالي المستوى. إنه نوع من تكنولوجيا المضخات الحرارية ويعرف باسم "ناقل الطاقة الطبيعية". لديها مزايا متعددة مثل تكلفة الاستخدام المنخفضة، التشغيل السهل، تأثير التسخين الجيد، السلامة والنظافة.

تستخدم مضخات الحرارة الهوائية طاقة الهواء كمصدر رئيسي للطاقة، وتُشغّل الضاغط بكمية صغيرة من الطاقة الكهربائية لنقل الطاقة. لا تتطلب هذه المضخات تكوينات معقدة، أو أنظمة سحب مياه باهظة الثمن، أو أنظمة إعادة شحن أو تبادل حراري للتربة، أو غرف آلات مخصصة. كما أنها تُقلل تدريجيًا من انبعاثات الملوثات الكبيرة الناتجة عن التدفئة التقليدية في البيئة الجوية، مما يضمن كفاءة التدفئة مع تحقيق أهداف توفير الطاقة وحماية البيئة.

الاستخدامات الرئيسية لمضخات الحرارة الهوائية هي:

تستطيع مضخات الحرارة الهوائية التدفئة شتاءً والتبريد صيفًا، مما يُلبي احتياجات كلا الفصلين. مع ذلك، غالبًا ما تقتصر أجهزة التدفئة الأخرى على التدفئة شتاءً، ويتطلب التبريد صيفًا تركيب أجهزة تكييف.

التشغيل الآمن وحماية البيئة 

تستخدم مضخات الحرارة الهوائية شكل تدفئة المضخة الحرارية، مع فصل الماء عن الكهرباء بشكل كامل، دون الحاجة إلى الفحم أو الغاز الطبيعي، بحيث يمكنها العمل بأمان 24 ساعة في اليوم طوال العام دون التسبب في تلوث البيئة (تسرب المبردات).

استخدام مرن وغير مقيد 

بالمقارنة مع أشكال مثل الطاقة الشمسية والغاز والمياه ومضخات الحرارة الأرضية، فإن مضخات الحرارة الهوائية لا تتأثر بالظروف الجوية السيئة مثل الليل والأيام الغائمة والمطر والثلوج، ولا تقتصر على الإمدادات الجيولوجية أو الغازية.

تكنولوجيا توفير الطاقة، توفير الطاقة وخالية من القلق

تستهلك مضخات الحرارة الهوائية وحدة كهرباء واحدة، وتحصل على أكثر من وحدتين من الهواء الحر من الهواء الخارجي، ما يُنتج أكثر من ثلاث وحدات من الطاقة الحرارية. تتميز هذه المضخات بالكفاءة والمحافظة على البيئة، حيث توفر 75% من تكاليف الكهرباء شهريًا مقارنةً بالتدفئة الكهربائية. هذا يُوفر للمستخدمين قدرًا كبيرًا من الكهرباء، ويُعوض تكاليف الماكينة بسرعة. 

بالإضافة إلى المزايا المتنوعة مثل المرونة وكفاءة الطاقة وتوفير الطاقة، فإن مضخات الحرارة الهوائية لها أيضًا عوامل تقييدية معينة، مثل مشكلات التكيف البيئي. 

مصدر الطاقة لمضخات الحرارة الهوائية هو الطاقة الحرارية الموجودة في الهواء، ولكن في ظل المناخات شديدة البرودة، وخاصةً في شمال الصين، تكون الطاقة الحرارية الموجودة في الهواء محدودة، كما أن كمية الطاقة الحرارية التي يمكن تحويلها محدودة أيضًا. ستنخفض كفاءة تشغيل مضخات الحرارة الهوائية العادية بشكل كبير في درجات الحرارة المنخفضة للغاية (-10 درجات مئوية أو أقل)، مما يؤثر على التشغيل الكلي للوحدة، ولا يضمن التدفئة أو توفير الماء الساخن. لذلك، وللتغلب على الصعوبات التقنية التي تواجه مضخات الحرارة الهوائية العادية بسبب الظروف المناخية للتدفئة الشتوية، ظهرت تقنيات ذات تأثيرات تدفئة قوية.

مبدأ العمل:

مضخة الحرارة الهوائية هي جهاز يعمل بمحرك كهربائي، ويستخدم مبدأ دورة التبريد بضغط البخار لإنتاج هواء بارد (ساخن) أو ماء بارد (ساخن) من الهواء المحيط كمصدر بارد (ساخن). تشمل مكوناتها الرئيسية جهاز تبادل حراري جانبي ساخن، وجهاز تبادل حراري جانبي ساخن، وضاغطًا. تستخدم مضخات الحرارة الهوائية الحرارة الموجودة في الهواء كمصدر حرارة منخفض الحرارة، والذي يتم تبادله عبر المكثف أو المبخر في مكيفات الهواء التقليدية. ثم، من خلال نظام التدوير، تُستخرج الطاقة الحرارية أو تُطلق، ثم تُنقل إلى المبنى باستخدام نظام تدوير الوحدات لتلبية احتياجات المستخدمين من الماء الساخن، والتدفئة الأرضية، وتكييف الهواء.

فئة المنتج

وفقًا لسعة الوحدة، يمكن تقسيمها إلى وحدات منزلية صغيرة، ووحدات متوسطة، ووحدات كبيرة، وما إلى ذلك.

وفقًا للشكل المركب للوحدة، يمكن تقسيمها إلى وحدات متكاملة (الوحدات التي تشترك في مبادل حراري جانبي مائي واحد مع ضاغط واحد أو أكثر تسمى وحدات متكاملة) ووحدات معيارية (الوحدات المكونة من عدة وحدات مستقلة تسمى وحدات معيارية).

التطبيقات ذات الصلة واختيار المنتج 

1) تدفئة أرضية بمضخة حرارية تعمل بالهواء

تعتمد تدفئة الأرضية بمضخة حرارية هوائية على طاقة حرارية منخفضة الجودة في الهواء، تُضغط بواسطة ضاغط وتُحوّل إلى طاقة حرارية عالية الحرارة، ما يرفع درجة حرارة الماء إلى ما لا يزيد عن 60 درجة مئوية (عادةً ما بين 35 و50 درجة مئوية)، ثم تُوزّع كوسط حراري في أنبوب مُخصّص لتسخين طبقة الديكور الأرضي. من خلال انتقال الحرارة بالإشعاع الأرضي والحمل الحراري، تُسخّن الأرض، فترتفع الحرارة من سطح المبنى، مما يُوزّع درجة حرارة المساحة الداخلية بأكملها بالتساوي دون الشعور بسخونة الهواء، مما يُساعد على الحفاظ على رطوبة البيئة وتحسين راحة الإنسان. 

يوفر نقل الحرارة من الهواء إلى التدفئة الداخلية 75% من الكهرباء مقارنةً بالتدفئة الأرضية الكهربائية. فهو يوفر تدفئة على مدار الساعة، وسهل التركيب، ويمكن تثبيته تحت الأرض، ولا يشغل مساحة داخلية، ويمكن تنسيقه مع مختلف أنماط الديكور. كما أنه يلبي احتياجات متنوعة، بما في ذلك الاستخدامات المنزلية والتجارية. 

2) مضخة الحرارة الهوائية لتكييف الهواء المركزي 

يستقبل نظام التكييف المركزي بمضخة الحرارة الهوائية كمية كبيرة من الحرارة من الهواء الخارجي مجانًا، ثم ينقلها إلى الداخل عبر الطاقة الكهربائية، محققًا بذلك توفيرًا للطاقة، إذ ينتج أكثر من ثلاثة أجزاء من الحرارة من جزء واحد من الكهرباء. يتميز بكفاءة عالية، وعدم انبعاثات ملوثات، وعدم تأثيره على البيئة الجوية، مما يوفر خيارًا مثاليًا لأصحاب المنازل والمطورين لاختيار نظام تكييف مركزي مريح، وموفر للطاقة، وفعال. 

3) سخان مياه بمضخة حرارية تعمل بالهواء 

سخان الماء بمضخة حرارية هوائية المصدر هو نوع من سخانات الماء يُدمج مضخة حرارية هوائية المصدر في سخان ماء عادي. يمتص هذا السخان الحرارة المنخفضة من الهواء، ويضغطها بضاغط، ثم يحولها إلى حرارة عالية الحرارة لتسخين الماء. تحصل سخانات الماء الكهربائية والغازية التقليدية على الطاقة الحرارية باستهلاك الغاز والكهرباء، بينما تسخن سخانات الماء الهوائية الماء بامتصاص الحرارة من الهواء. بنفس كمية الكهرباء المستهلكة، يمكنها امتصاص حوالي ثلاثة أضعاف كمية الطاقة الحرارية لتسخين الماء. كما أنها تتغلب على عيوب سخانات الماء الشمسية، كونها غير صالحة للاستخدام وصعوبة تركيبها في الأيام الممطرة، وتتميز بالعديد من المزايا، مثل السلامة العالية، وتوفير الطاقة، وعمر الخدمة الطويل، وعدم انبعاث الغازات السامة والضارة. 

تتميز سخانات المياه الهوائية بمضخات الحرارة بكفاءة عالية وتوفير للطاقة. وبإنتاج نفس كمية الماء الساخن، فإن تكلفة استهلاكها لا تتجاوز ربع تكلفة سخانات المياه الكهربائية، وهي أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة من سخانات المياه الشمسية الكهربائية.

طريقة الاختيار

كيفية اختيار منتجات مضخة الحرارة الهوائية 

1) انظر إلى العلامة التجارية

مضخات الحرارة الهوائية منتجات ذات متطلبات تقنية عالية. لذلك، يُنصح عند اختيار علامة تجارية باختيار علامات تجارية محترفة ذات سمعة طيبة، مثل ميديا، وهيسنس، وهيتاشي، وميتسوبيشي للصناعات الثقيلة، وهاير، وأوكي لمكيفات الهواء. بالإضافة إلى اختيار علامة تجارية موثوقة، من الضروري أيضًا مراعاة خبرة وخبرة مزود تقنية الضاغط.

2) انظر إلى التكنولوجيا

عند استخدام مضخات الحرارة الهوائية التقليدية في المناطق الباردة ذات درجات الحرارة المنخفضة، يؤدي انخفاض درجة حرارة المحيط إلى انخفاض درجة حرارة التبخر ومعدل تدفق المبرد، مما يقلل بشكل كبير من سعة التسخين. في الوقت نفسه، قد تؤدي زيادة درجة حرارة العادم الناتجة عن زيادة نسبة الضغط إلى انخفاض موثوقية الضاغط.

قضايا التطبيق

تتميز المناطق الباردة بانخفاض درجات الحرارة شتاءً وجفاف المناخ. تتراوح درجة الحرارة الخارجية المُقدّرة للتدفئة عادةً بين -5 و-15 درجة مئوية، ويتراوح متوسط ​​الرطوبة النسبية الخارجية في أبرد شهر عادةً بين 45% و65%. لا يُؤدي اختيار مضخات الحرارة الهوائية في هذه المناطق إلى صقيع شديد. لذلك، لا يُمثل الصقيع العائق الأكبر أمام استخدامها في هذه المناطق خلال فصل الشتاء. ومع ذلك، هناك بعض القيود على استخدام مضخات الحرارة الهوائية في المناطق الباردة. 

(1) عندما تكون هناك حاجة إلى كمية كبيرة من الحرارة، فإن سعة التسخين لمضخة الحرارة المصدرية للهواء تكون غير كافية. 

(2) إن موثوقية مضخات الحرارة الهوائية في المناطق الباردة ضعيفة. 

(3) في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة، ستنخفض نسبة كفاءة الطاقة (EER) لمضخات الحرارة الهوائية بسرعة.