ما هي المضخة الحرارية هواء-ماء
المضخة الحرارية هواء-ماء جهاز تدفئة يعمل بالكهرباء يستخلص الحرارة من الهواء الخارجي وينقلها إلى الماء الدائر في مشعّات المبنى أو التدفئة الأرضية أو أسطوانة الماء الساخن. ولأنها تنقل حرارة موجودة أصلاً بدلاً من توليدها بالاحتراق، يمكنها توفير 3–5 كيلوواط ساعة من الحرارة لكل 1 كيلوواط ساعة من الكهرباء تستهلكها.
تعمل هذه التقنية حتى عندما يبدو الهواء بارداً. فالهواء عند −10 °C لا يزال يحتوي على كمية كبيرة من الطاقة الحرارية نسبةً إلى غاز التبريد الذي يغلي عند درجة أدنى من ذلك بكثير. تواصل وحدات الإنفرتر الحديثة العمل حتى −20 °C إلى −25 °C، وإن كانت الاستطاعة والكفاءة تنخفضان كلما ازداد البرد.
دورة غاز التبريد في أربع خطوات
- المبخّر: تسحب مروحة الهواء الخارجي عبر ملف مزعنف؛ فيمتص غاز التبريد السائل البارد بداخله الحرارة ويتبخر.
- الضاغط: يُضغط البخار، فيرتفع ضغطه ودرجة حرارته إلى ما فوق درجة حرارة ماء التدفئة بكثير.
- المكثّف (مبادل حراري صفائحي): يتخلى البخار الساخن عن حرارته لماء التدفئة ويتكثف عائداً إلى سائل.
- صمام التمدد: ينخفض الضغط، فيبرد غاز التبريد بشدة وتبدأ الدورة من جديد.
في الشتاء، يتكوّن الصقيع على المبخّر عندما يكون الهواء الخارجي رطباً ودون نحو 5 °C. تعكس الوحدة الدورة دورياً لبضع دقائق لإذابته؛ وطاقة إزالة الصقيع هذه مشمولة أصلاً في أرقام الكفاءة الموسمية.
مونوبلوك أم سبليت؟
تحتوي المضخة الحرارية المونوبلوك على دورة غاز التبريد بأكملها في الوحدة الخارجية؛ ولا يدخل المبنى سوى أنابيب ماء معزولة. وهي مختومة من المصنع، ولا تحتاج إلى التعامل مع غاز التبريد في الموقع، وهي الصيغة الطبيعية لوحدات البروبان (R290). أما نظام السبليت فيضع المكثّف في الداخل ويربط النصفين بخطوط غاز تبريد، ما يتطلب أعمال غاز تبريد معتمدة أثناء التركيب.
بالنسبة إلى مشاريع التصدير، تبسّط وحدات المونوبلوك اللوجستيات والتشغيل الأولي؛ ولا تزال أنظمة السبليت تُختار حيث لا يمكن حماية دائرة الماء من التجمد أثناء انقطاعات الكهرباء الطويلة.
COP: الكفاءة عند نقطة تشغيل واحدة
معامل الأداء COP هو نسبة الحرارة الناتجة إلى الطاقة الكهربائية المستهلكة مقيسةً عند ظرف واحد موحّد. طريقة الاختبار في أوروبا هي EN 14511، ويُكتب الظرف على شكل درجة حرارة الهواء / درجة حرارة خروج الماء — فمثلاً A7/W35 تعني هواءً خارجياً بدرجة 7 °C ودرجة حرارة تدفق 35 °C.
القيم النموذجية لوحدة مونوبلوك إنفرتر حالية: COP 4.5–5.2 عند A7/W35، و3.5–4.2 عند A2/W35، و2.6–3.2 عند A−7/W35، ونحو 2.8–3.5 عند A7/W55. قارن الوحدات دائماً عند نقطة الاختبار نفسها؛ فمعامل أداء بارز مذكور عند A20/W35 لا يقول الكثير عن الأداء الشتوي.
SCOP وملصق الطاقة ErP
يُحسب معامل الأداء الموسمي SCOP وفق EN 14825 بترجيح اختبارات الحمل الجزئي على مدار موسم تدفئة كامل، بما في ذلك استهلاك إزالة الصقيع ووضع الاستعداد. ويُذكر لثلاثة مناخات مرجعية — متوسط (ستراسبورغ) وأدفأ (أثينا) وأبرد (هلسنكي) — ولتطبيق منخفض الحرارة (35 °C) أو متوسط الحرارة (55 °C).
يحوّل ملصق ErP قيمة SCOP إلى كفاءة تدفئة الأماكن الموسمية ηs: تقريباً SCOP مقسوماً على 2.5 (معامل الطاقة الأولية في الاتحاد الأوروبي)، ناقص خصومات صغيرة لأجهزة التحكم والمضخات. بموجب اللائحة (EU) 811/2013 تتدرج الفئات من A+++ (ηs ≥ 150 %) إلى D. يحقق SCOP يبلغ نحو 3.9–4.0 فئة A+++، وتصل الوحدات السكنية الجيدة الآن إلى SCOP 4.5–5.0 عند 35 °C في المناخ المتوسط. وقد اقترحت المفوضية الأوروبية إعادة تدريج الملصق إلى مقياس بسيط من A إلى G، لذا تحقق من إصدار الملصق الذي تشير إليه ورقة البيانات.
ما الذي يجب التحقق منه في ورقة البيانات
- استطاعة التدفئة وCOP عند A7/W35 وA2/W35 وA−7/W35 — لا عند أفضل نقطة فقط.
- SCOP وηs لمنطقتك المناخية عند درجة حرارة التدفق التي تحتاجها وحدات التسخين لديك.
- الحد الأقصى لدرجة حرارة التدفق: نحو 60–65 °C لغاز R32، وحتى 75 °C لغاز R290، وهو أمر مهم للماء الساخن واستبدال أنظمة المشعّات القائمة.
- مستوى القدرة الصوتية بوحدة dB(A) وفق EN 12102، لا ضغط الصوت على بعد 5 m.
- نطاق التشغيل: أدنى درجة حرارة خارجية لا تزال عندها التدفئة الكاملة والماء الساخن متاحين.
- نوع غاز التبريد والشحنة بالكيلوغرام وقيمة GWP.
الحصول على الكفاءة التي يعد بها الملصق
يعتمد الأداء الفعلي على تصميم النظام أكثر من اعتماده على الضاغط. فكل خفض بمقدار 1 K في درجة حرارة التدفق يحسّن الكفاءة بنحو 2–3 %، لذا فإن المشعّات ذات الأحجام السخية والتدفئة الأرضية والتحكم المعوَّض بالطقس تسدد تكلفتها بنفسها. حجّم الوحدة وفق حمل التدفئة التصميمي للمبنى لا وفق استطاعة الغلاية القديمة، وأبقِ مسارات الأنابيب قصيرة ومعزولة، وأضف خزاناً عازلاً أو فاصلاً هيدروليكياً فقط عندما لا تستطيع دوائر وحدات التسخين ضمان الحد الأدنى للتدفق.
الأسئلة الشائعة
ما هو معامل الأداء COP الجيد للمضخة الحرارية هواء-ماء؟
يُعد COP بقيمة 4.5 أو أعلى عند A7/W35 نتيجة قوية لوحدة مونوبلوك إنفرتر حديثة، وقيمة 2.6–3.2 عند A−7/W35 طبيعية. قارن الوحدات دائماً عند نقطة اختبار EN 14511 نفسها.
ما الفرق بين COP وSCOP؟
يُقاس COP عند ظرف تشغيل ثابت واحد، بينما SCOP هو المتوسط الموسمي المحسوب وفق EN 14825 على مدار موسم تدفئة كامل، بما في ذلك الحمل الجزئي وإزالة الصقيع. SCOP هو الدليل الأفضل لتكاليف التشغيل.
هل تعمل المضخات الحرارية هواء-ماء تحت درجة التجمد؟
نعم. تواصل الوحدات الحديثة التدفئة حتى −20 °C إلى −25 °C، مع انخفاض في الاستطاعة ومعامل الأداء. يؤدي التحجيم عند درجة الحرارة التصميمية المحلية واختيار وحدة ذات نقطة ثنائية التكافؤ منخفضة إلى إبقاء استخدام السخان الاحتياطي في حده الأدنى.
ما قيمة SCOP المطلوبة لملصق A+++؟
تقريباً SCOP 3.9–4.0 أو أعلى، وهو ما يعادل كفاءة تدفئة أماكن موسمية (ηs) تبلغ 150 % بموجب الملصق الأوروبي الحالي. تصل معظم وحدات الإنفرتر الجديدة بغازي R290 وR32 إلى A+++ عند درجة حرارة تدفق 35 °C.
