مضخات الحرارة الكهربائية تستخدم طاقة أقل للتدفئة والتبريد - إليك طريقة عملها

تستخدم مضخات الحرارة الكهربائية طاقة أقل بكثير من الأفران ، ويمكنها أيضًا تبريد المنازل - وإليك طريقة عملها

للمساعدة في الحد من تغير المناخ ، حدد الرئيس بايدن هدفًا يتمثل في خفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في الولايات المتحدة بنسبة 50٪ إلى 52٪ أقل من مستويات 2005 بحلول عام 2030. وسيتطلب تحقيق هذا الهدف تحويل أكبر عدد ممكن من الأنشطة التي تعمل بالوقود الأحفوري إلى كهرباء بسرعة ، ثم توليد تلك الكهرباء من مصادر منخفضة الكربون وخالية من الكربون مثل الرياح والطاقة الشمسية والطاقة المائية والطاقة النووية.

تستهلك المباني التي يعيش فيها الناس ويعملون فيها كميات كبيرة من الطاقة. في عام 2019 ، شكلت المباني التجارية والسكنية أكثر من سُبع انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في الولايات المتحدة. تعتبر استراتيجيات التدفئة والتبريد الجديدة جزءًا مهمًا من اللغز.

لحسن الحظ ، هناك تقنية حالية يمكنها القيام بذلك: مضخات حرارية كهربائية أكثر كفاءة بثلاث إلى أربع مرات من الأفران. تعمل هذه الأجهزة على تدفئة المنازل في الشتاء وتبريدها في الصيف عن طريق نقل الحرارة داخل المباني وخارجها ، بدلاً من حرق الوقود الأحفوري.

بصفتي عالمًا يركز على الطاقة المتجددة والنظيفة ، فإنني أدرس استخدام الطاقة في الإسكان وما يعنيه تباطؤ تغير المناخ بالنسبة للبلدان الصناعية والنامية. أرى تزويد المباني بالكهرباء النظيفة والمتجددة كاستراتيجية أساسية ستوفر أيضًا أموال المستهلكين.

تعمل المضخات الحرارية عن طريق تحريك الحرارة وليس الهواء

تستخدم معظم أنظمة التدفئة في الولايات المتحدة أفران الهواء القسري التي تعمل بالغاز الطبيعي أو الكهرباء ، أو في بعض الحالات زيت التدفئة. لتدفئة المبنى ، تحرق الأنظمة الوقود أو تستخدم الكهرباء لتسخين الهواء ، ثم تنفخ الهواء الدافئ عبر القنوات إلى الغرف الفردية.

تعمل المضخة الحرارية مثل الثلاجة ، حيث تستخرج الطاقة من الهواء داخل الثلاجة وتفرغ هذه الطاقة في الغرفة ، تاركة الداخل أكثر برودة. لتدفئة مبنى ، تستخرج مضخة حرارية الطاقة من الهواء الخارجي أو من الأرض وتحولها إلى تدفئة للمنزل.

وإليك كيفية عملها: يدور السائل شديد البرودة عبر ملفات الأنابيب في الوحدة الخارجية لمضخة الحرارة. يمتص هذا السائل الطاقة على شكل حرارة من الهواء المحيط ، وهو أكثر دفئًا من السائل. يتبخر السائل ثم يدور في ضاغط. يؤدي ضغط أي غاز إلى تسخينه ، وبالتالي تولد هذه العملية حرارة. ثم ينتقل البخار عبر ملفات الأنابيب في الوحدة الداخلية لمضخة الحرارة ، مما يؤدي إلى تسخين المبنى.

في الصيف ، تعمل المضخة الحرارية في الاتجاه المعاكس وتستهلك الطاقة من الغرفة وتحرك هذه الحرارة في الهواء الطلق ، على الرغم من أنها أكثر سخونة في الخارج - تعمل بشكل أساسي مثل نسخة أكبر من الثلاجة.

أكثر كفاءة من الأفران

تتطلب المضخات الحرارية بعض الكهرباء للتشغيل ، لكنها كمية صغيرة نسبيًا. يمكن لأنظمة المضخات الحرارية الحديثة أن تنقل ثلاثة أو أربعة أضعاف الطاقة الحرارية في شكل حرارة مما تستهلكه في الطاقة الكهربائية للقيام بهذا العمل - والتي يدفعها صاحب المنزل.

في المقابل ، فإن تحويل الطاقة من شكل إلى آخر ، كما تفعل أنظمة التدفئة التقليدية ، يهدر دائمًا بعضًا منها. هذا صحيح بالنسبة لحرق الزيت أو الغاز لتسخين الهواء في الفرن ، أو استخدام السخانات الكهربائية لتسخين الهواء - على الرغم من أنه في هذه الحالة ، تحدث النفايات عند توليد الكهرباء. يتم فقدان حوالي ثلثي الطاقة المستخدمة لإنتاج الكهرباء في محطة توليد الكهرباء في هذه العملية.

يؤدي تعديل المساكن والمباني التجارية بمضخات حرارية إلى زيادة كفاءة التدفئة. عندما يقترن بالتحول من الوقود الأحفوري إلى مصادر الطاقة المتجددة ، فإنه يقلل بشكل أكبر من استخدام الطاقة وانبعاثات الكربون.

تؤدي القيود المتزايدة على استخدام الوقود الأحفوري والسياسات الاستباقية إلى زيادة مبيعات المضخات الحرارية في الولايات المتحدة وعلى الصعيد الدولي. تُستخدم المضخات الحرارية حاليًا في 5٪ من أنظمة التدفئة في جميع أنحاء العالم ، وهي حصة ستحتاج إلى زيادة إلى الثلث بحلول عام 2030 وأعلى بكثير بعد ذلك للوصول إلى صافي انبعاثات صفرية بحلول عام 2050.

في المناطق الأكثر دفئًا التي تتطلب تدفئة منخفضة نسبيًا ، تكون المضخات الحرارية أرخص في التشغيل من الأفران. قد توفر الإعفاءات الضريبية أو حسومات المرافق أو الإعانات الأخرى أيضًا حوافز للمساعدة في التكاليف الأولية ، بما في ذلك الحوافز الفيدرالية التي أعادت إدارة بايدن إقرارها.

في المناخات شديدة البرودة ، تحتوي هذه الأنظمة على سخان داخلي إضافي للمساعدة. هذه الوحدة ليست فعالة ، ويمكنها زيادة فواتير الكهرباء بشكل كبير. قد يرغب الأشخاص الذين يعيشون في الأماكن الباردة في التفكير في استخدام مضخات الحرارة الجوفية كبديل.

0/Post a Comment/Comments

أحدث أقدم