تعريفات واضحة للمصطلحات التي ستصادفها عند تحديد مواصفات المضخات الحرارية والمجمعات الشمسية وخزانات التخزين. لكل مصطلح صفحته الخاصة التي يمكنك الربط إليها.
التطبّق الحراري هو التوزع الطبقي الطبيعي للماء في خزان التخزين، حيث يكون الماء الأسخن في الأعلى والأبرد في الأسفل، بسبب الاختلاف في الكثافة. يعني التطبّق الجيد توافر الماء الساخن في الأعلى بينما لا يزال مصدر الحرارة أو المجمّع الشمسي يستقبل ماء رجوع بارداً من الأسفل، ما يرفع كفاءة النظام. تساعد الموزعات (الناشرات) والخزانات الطويلة وسرعات التدفق المنخفضة على الحفاظ عليه.
الحماية من الليجيونيلا هي مجموعة تدابير التصميم والتشغيل التي تمنع تكاثر بكتيريا الليجيونيلا في الماء الساخن المخزَّن أو الدائر، حيث تزدهر بين 25 °C و45 °C. التدابير الرئيسية هي إبقاء ماء الشرب المخزَّن عند 60 °C ورجوع الدوران عند 55 °C أو أكثر، أو تشغيل دورة تسخين دورية مضادة لليجيونيلا (تقوم بذلك كثير من المضخات الحرارية أسبوعياً)، أو تجنب التخزين كلياً باستخدام الخزانات الصحية ومحطات الماء العذب. يشترط توجيه مياه الشرب الأوروبي 2020/2184 مراقبة الليجيونيلا في المباني على أساس المخاطر.
الخزان الصحي هو خزان تخزين مملوء بماء التدفئة يُسخَّن فيه ماء الشرب لحظياً أثناء مروره عبر ملف طويل مموّج من الفولاذ المقاوم للصدأ، بحيث لا يُخزَّن تقريباً أي ماء صالح للشرب. وتحقق محطة الماء العذب الغرض نفسه بواسطة مبادل حراري صفائحي خارجي ومضخة. يقلل كلاهما خطر الليجيونيلا إلى الحد الأدنى ويسمحان بدرجات حرارة تخزين أقل، وهو ما يناسب المضخات الحرارية والأنظمة الشمسية.
الخزان العازل (بافر) وعاء معزول يخزّن ماء التدفئة (لا ماء الشرب) بين مصدر الحرارة ودوائر التدفئة. يوفر للمضخة الحرارية الحجم الذي تحتاجه لدورات إزالة الصقيع والحد الأدنى لزمن التشغيل، ويؤمّن الفصل الهيدروليكي عن الدوائر المقسّمة إلى مناطق، ويمكنه جمع الحرارة من الطاقة الشمسية أو مصادر أخرى. التحجيم النموذجي هو 15–25 لتراً لكل kW من استطاعة المضخة الحرارية للفصل الهيدروليكي، أو 50 لتراً لكل kW وأكثر للتخزين.
الخزان المزدوج، أو أسطوانة الخزان داخل خزان، وحدة تخزين يوضع فيها خزان أصغر لماء الشرب داخل حجم عازل أكبر من ماء التدفئة. يُشحن الحجم العازل بواسطة مضخة حرارية أو غلاية أو ملف شمسي ويسخّن الخزان الداخلي عبر جداره، جامعاً بين الماء الساخن المنزلي والتخزين العازل في مساحة واحدة. يناسب الأنظمة المدمجة للمنازل المنفردة، خصوصاً مع دعم شمسي.
الغليكول، وهو عادةً بروبيلين غليكول غير سام ممزوج بالماء بنسبة 30–45 %، هو مائع نقل الحرارة المانع للتجمد المستخدم في حلقات المجمّعات الشمسية المغلقة وأنابيب المضخات الحرارية الخارجية في المناخات التي يحدث فيها صقيع. تحتوي الخلائط الشمسية على مثبطات ويجب أن تتحمل درجات حرارة ركود تبلغ نحو 200 °C دون أن تتحلل. ينبغي فحص المائع كل بضع سنوات من حيث درجة الحموضة pH ونقطة التجمد واستبداله عندما يشيخ.
الفصل الهيدروليكي هو فصل دائرة مولّد الحرارة عن دوائر التوزيع بحيث لا ترى كل مضخة سوى مقاومتها الخاصة ويمكن أن تختلف معدلات التدفق. يتحقق بواسطة خزان عازل أو موزّع هيدروليكي منخفض الفقد، وهو مهم للمضخات الحرارية التي تحتاج إلى حد أدنى مضمون من التدفق والحجم حتى عندما تغلق الصمامات الترموستاتية أو أجهزة التحكم بالمناطق أجزاءً من النظام.
الكسر الشمسي هو حصة الطلب على الماء الساخن أو التدفئة في المبنى التي تغطيها الطاقة الشمسية على مدار السنة، معبَّراً عنها بنسبة مئوية. تصل سخانات المياه الشمسية جيدة التحجيم إلى 50–70 % في وسط أوروبا و70–90 % في جنوب أوروبا والشرق الأوسط وأفريقيا. تتطلب النسب الأعلى مساحة مجمّعات وتخزيناً أكبر، لذلك تُحسَّن الأنظمة عادةً وفق التكلفة لكل كيلوواط ساعة بدلاً من الحد الأقصى للنسبة.
الماء الساخن المنزلي (DHW) هو الماء الساخن الصالح للشرب المستخدم في الغسيل والاستحمام والمطابخ، تمييزاً له عن ماء التدفئة الذي يدور في المشعّات أو أنظمة التدفئة الأرضية. الطلب النموذجي هو 30–50 لتراً للشخص يومياً عند 60 °C. يُخزَّن الماء الساخن المنزلي في أسطوانات مطلية بالمينا أو من الفولاذ المقاوم للصدأ، أو يُنتج لحظياً بواسطة الخزانات الصحية ومحطات الماء العذب.
الماصّ هو الصفيحة المعدنية داخل المجمّع الشمسي التي تلتقط ضوء الشمس وتنقل الحرارة إلى المائع في الأنابيب الملتحمة بها. يمتص الطلاء الانتقائي، الذي يُطبَّق عادةً بالترسيب بالرش في الفراغ، نحو 95 % من ضوء الشمس بينما لا يبث سوى نحو 5 % على شكل إشعاع حراري، فيبقى الماصّ فعّالاً عند درجات الحرارة العالية. تُصنع الماصّات من صفائح النحاس أو الألومنيوم مع أنابيب نحاسية بترتيب قيثاري (متوازٍ) أو متعرّج.
المجمّع الشمسي المسطّح لوح مزجّج ومعزول يحتوي على ماصّ بطلاء انتقائي مزوّد بقنوات للمائع، يحوّل ضوء الشمس إلى حرارة للماء الساخن أو دعم التدفئة أو تسخين أحواض السباحة. تصل الطرازات الجيدة إلى كفاءات ذروة من 75–82 % وتعمل عادةً عند 40–80 °C. وهو أكثر أنواع المجمّعات الشمسية الحرارية انتشاراً وأساس معظم سخانات المياه الشمسية بالترموسيفون أو بالضخ.
المضخة الحرارية آلة تعمل بالكهرباء تنقل الحرارة من مصدر أبرد (الهواء أو الأرض أو الماء) إلى مكان أدفأ، مثل نظام التدفئة في المبنى، باستخدام دورة غاز تبريد. ولأنها تنقل حرارة موجودة أصلاً بدلاً من توليدها بالاحتراق، فإنها توفر عادةً 3–5 كيلوواط ساعة من الحرارة لكل كيلوواط ساعة من الكهرباء. تُصنَّف المضخات الحرارية بحسب المصدر والمصب، مثل هواء-ماء أو محلول ملحي-ماء.
المضخة الحرارية أحادية الكتلة (مونوبلوك) هي مضخة حرارية هواء-ماء تُختم دورة غاز التبريد فيها بالكامل داخل وحدة خارجية واحدة، بحيث لا يدخل المبنى سوى أنابيب الماء. لا تحتاج إلى أي أعمال على غاز التبريد في الموقع، وهي الصيغة القياسية لوحدات البروبان (R290) لأنه لا يُدخَل أي غاز تبريد قابل للاشتعال إلى داخل المبنى. أما المضخات الحرارية المنفصلة (سبليت) فتضع المكثّف في الداخل وتربط الجزأين بخطوط غاز تبريد.
المضخة الحرارية لأحواض السباحة مضخة حرارية هواء-ماء مصممة لتسخين ماء أحواض السباحة، تستخدم مبادلاً حرارياً من التيتانيوم المقاوم للتآكل وتعمل عند فروق حرارة منخفضة إلى 26–30 °C. عند تقنينها بهواء 26 °C / ماء 26 °C تصل الوحدات الجيدة إلى معاملات أداء COP من 5–7، وتكون طرازات الإنفرتر الكامل أهدأ وأكثر كفاءة بنسبة 20–40 % على مدار الموسم من أنواع التشغيل/الإيقاف. تبدأ قواعد التحجيم التقريبية عند نحو 0.2 kW لكل m³ من حجم الحوض لحوض خارجي مغطى في مناخ معتدل.
تستخلص المضخة الحرارية هواء-ماء الحرارة من الهواء الخارجي وتنقلها إلى الماء الدائر في المشعّات أو التدفئة الأرضية أو خزان الماء الساخن. وهي أكثر أنواع المضخات الحرارية شيوعاً للمنازل والمباني التجارية الصغيرة لأنها لا تحتاج إلى آبار أو حلقات أرضية. تعمل الوحدات الحديثة المزودة بإنفرتر حتى نحو −20 °C إلى −25 °C، مع انخفاض في الاستطاعة عند درجات الحرارة المنخفضة جداً.
إمكانية الاحترار العالمي GWP مقياس لمقدار الحرارة التي يحبسها غاز ما في الغلاف الجوي خلال فترة محددة (عادةً 100 سنة) مقارنةً بالكتلة نفسها من ثاني أكسيد الكربون CO2 الذي تبلغ قيمته 1. تتراوح قيم غازات التبريد من نحو 3 للبروبان (R290) إلى 675 لغاز R32 ونحو 2,088 لغاز R410A. تستخدم قواعد الاتحاد الأوروبي للغازات المفلورة عتبتي GWP عند 150 و750 لتحديد غازات التبريد المسموح بها في المعدات الجديدة.
أنود المغنيسيوم قضيب تضحوي يُركَّب داخل خزان الماء الساخن المبطن بالمينا، يتآكل بدلاً من الفولاذ عند أي مسام أو لحامات في المينا، فيطيل عمر الخزان. ينبغي فحصه كل سنة إلى سنتين واستبداله عندما يُستهلك جزؤه الأكبر. أما أنودات التيار المفروض (التيتانيوم) فهي بديل لا يحتاج إلى صيانة وتُغذّى بوحدة إلكترونية صغيرة.
ضاغط الإنفرتر هو ضاغط متغير السرعة يُدار محركه بواسطة عاكس تردد، ما يتيح للمضخة الحرارية تعديل استطاعتها — عادةً من نحو 20 % إلى 100 % — بدلاً من التشغيل والإيقاف. تحسّن مطابقة الاستطاعة للطلب الكفاءة الموسمية، وتقلل تآكل الدورات المتكررة، وتخفض الضجيج عند الحمل الجزئي، وتتجنب تيارات البدء العالية. تستخدم جميع المضخات الحرارية هواء-ماء ومضخات أحواض السباحة الحديثة تقريباً ضواغط إنفرتر.
طلاء المينا طبقة زجاجية تُصهر على السطح الداخلي لخزان الماء الساخن المصنوع من الفولاذ الكربوني عند نحو 850 °C لحماية الفولاذ من التآكل بفعل ماء الشرب. تحدد معايير مثل DIN 4753-3 جودته، ولأن المسام المجهرية لا يمكن تجنبها، تُزوَّد خزانات المينا دائماً بأنود مغنيسيوم أو أنود بالتيار المفروض. المينا هي المعيار الاقتصادي لأسطوانات الماء الساخن المنزلي والخزانات الداخلية للوحدات المزدوجة.
غاز التبريد هو مائع التشغيل في المضخة الحرارية أو المكيّف، يمتص الحرارة عندما يتبخر عند ضغط منخفض ويطلقها عندما يتكثف عند ضغط مرتفع. تحدد خصائصه درجة حرارة التدفق القابلة للتحقيق والكفاءة وفئة السلامة والأثر المناخي. من غازات التبريد الشائعة في المضخات الحرارية R32 (من مركبات HFC) وR290 (البروبان، غاز تبريد طبيعي).
لائحة الغازات المفلورة (F-gas) هي تشريع الاتحاد الأوروبي — حالياً اللائحة (EU) 2024/573 السارية منذ 11 مارس 2024 — الذي يخفّض تدريجياً غازات الدفيئة المفلورة عبر حصة متناقصة ويحظرها في منتجات محددة. بالنسبة إلى المضخات الحرارية، تحظر غازات التبريد ذات GWP يبلغ 150 أو أكثر في وحدات المونوبلوك حتى 50 kW ووحدات هواء-ماء المنفصلة الصغيرة اعتباراً من 2027، وجميع الغازات المفلورة في وحدات المونوبلوك حتى 12 kW اعتباراً من 2032. ومن المقرر أن يصل استهلاك HFC في الاتحاد الأوروبي إلى الصفر بحلول 2050.
لوح PV-T الهجين وحدة كهروضوئية مزوّدة بماصّ مبرَّد بالمائع في ظهرها، تنتج الكهرباء والحرارة منخفضة الدرجة من مساحة السطح نفسها. يستعيد تبريد الخلايا جزءاً من الإنتاج الكهربائي، بينما تخدم الحرارة الملتقطة التسخين المسبق للماء الساخن أو أحواض السباحة أو تكون مصدراً لمضخة حرارية. تعمل ألواح PV-T غير المزجّجة على النحو الأمثل قرب درجة حرارة المحيط؛ أما الإصدارات المزجّجة فتوفر ماءً أسخن على حساب الإنتاج الكهربائي.
مساحة الفتحة هي الفتحة الشفافة للمجمّع الشمسي التي يدخل منها ضوء الشمس، تمييزاً لها عن المساحة الإجمالية (الأبعاد الخارجية) ومساحة الماصّ (الصفيحة نفسها). يجب أن تحدد معاملات الكفاءة والإنتاج دائماً المساحة المرجعية المستخدمة؛ وتستخدم أوراق بيانات Solar Keymark المستندة إلى ISO 9806 الآن المساحة الإجمالية. أما قواعد تحجيم التخزين مثل 50–70 لتراً لكل m² فتشير عادةً إلى مساحة الفتحة.
معامل الأداء COP هو نسبة الحرارة الناتجة إلى الطاقة الكهربائية المستهلكة في المضخة الحرارية عند ظرف تشغيل محدد واحد، ويُقاس في أوروبا وفق EN 14511. يُذكر مع نقطة الاختبار، مثلاً COP 4.8 عند A7/W35 (هواء 7 °C، ماء خارج 35 °C). يعني معامل الأداء الأعلى كهرباءً أقل لكل وحدة حرارة، لكن الأرقام لا تُقارن إلا عند نقطة الاختبار نفسها.
معامل الأداء الموسمي SCOP هو متوسط كفاءة المضخة الحرارية على مدار موسم تدفئة كامل، ويُحسب وفق EN 14825 من اختبارات الحمل الجزئي عند عدة درجات حرارة خارجية، ويشمل استهلاك إزالة الصقيع ووضع الاستعداد. يُذكر لمنطقة مناخية (متوسطة أو أدفأ أو أبرد) ولدرجة حرارة تدفق 35 °C أو 55 °C. وهو أساس ملصق الطاقة الأوروبي ومؤشر أفضل لتكاليف التشغيل من معامل أداء منفرد.
ملصق الطاقة ErP هو ملصق الكفاءة في الاتحاد الأوروبي للمنتجات ذات الصلة بالطاقة مثل المضخات الحرارية والغلايات وخزانات الماء الساخن، وقد استُحدث ضمن إطار التصميم البيئي ووسم الطاقة. يُظهر للمضخات الحرارية فئة كفاءة تدفئة الأماكن الموسمية من A+++ إلى D عند 35 °C و55 °C، ومستويات القدرة الصوتية، والاستطاعة المقننة لثلاث مناطق مناخية. وقد اقترحت المفوضية الأوروبية إعادة تدريج الملصق إلى مقياس بسيط من A إلى G.
ملف المبادل الحراري أنبوب أملس أو مموّج ملفوف حلزونياً داخل خزان التخزين، يتدفق فيه مائع لنقل الحرارة إلى الماء المحيط به مع إبقاء الدائرتين منفصلتين. تستخدم الخزانات الشمسية ملفاً سفلياً لحلقة المجمّع، وتحتاج أسطوانات المضخات الحرارية إلى ملف كبير — نحو 0.25–0.3 m² لكل kW — لأن درجة حرارة التدفق المنخفضة فيها تقلل فرق درجات الحرارة المتاح لانتقال الحرارة.
نظام الترموسيفون سخان مياه شمسي يُركَّب فيه خزان التخزين فوق المجمّع بحيث يرتفع الماء المسخَّن طبيعياً إلى الخزان ويهبط الماء الأبرد عائداً، دون أي مضخة أو وحدة تحكم. تجمع الوحدات السكنية النموذجية بين 1.5–4 m² من المجمّع المسطّح وخزان بسعة 150–300 لتر، بإصدارات مباشرة أو غير مباشرة (بغلاف مبادل حراري). تهيمن هذه الأنظمة على تسخين المياه الشمسي السكني في حوض المتوسط والشرق الأوسط وأفريقيا.
نظام التصريف الراجع (Drainback) نظام شمسي حراري بالضخ يُصرَّف فيه مائع المجمّع بالجاذبية إلى خزان صغير كلما توقفت المضخة، فتبقى المجمّعات والأنابيب المكشوفة فارغة. يحمي ذلك من التجمد والركود دون مانع تجمد، ويوقف التجميع ببساطة عندما يمتلئ الخزان، وهو أمر قيّم في المناخات الحارة. يتطلب أنابيب مائلة باستمرار ومضخة قادرة على إعادة ملء المجمّعات عند بدء التشغيل.
وعاء التمدد خزان مغلق بغشاء مملوء بالغاز يمتص الزيادة في حجم الماء أو الغليكول عند تسخينه، محافظاً على ضغط النظام ضمن الحدود الآمنة. تُحجَّم أوعية التمدد الشمسية لتستوعب أيضاً كامل حجم مائع المجمّع، بحيث لا يؤدي تكوّن البخار أثناء الركود إلى فتح صمام الأمان. يحتاج كل من نظام التدفئة ونظام الماء الساخن المنزلي إلى وعاء خاص به مطابق للحجم ودرجة الحرارة والضغط.
R290 هو بروبان بدرجة نقاء التبريد، وهو غاز تبريد هيدروكربوني طبيعي بإمكانية احترار عالمي (GWP) تبلغ نحو 3 ودون أي إمكانية لاستنفاد الأوزون. تتيح درجة حرارته الحرجة المرتفعة (96.7 °C) للمضخات الحرارية توفير درجات حرارة تدفق من 70–75 °C، وهو مثالي لاستبدال أنظمة المشعّات القائمة وللماء الساخن. يُصنَّف في الفئة A3 (شديد الاشتعال)، لذلك تستخدم الوحدات شحنات صغيرة ومكونات خالية من الشرر وتُبنى عادةً على شكل وحدات مونوبلوك خارجية.
R32 (ثنائي فلورو الميثان) هو غاز تبريد HFC أحادي المكوّن بإمكانية احترار عالمي (GWP) تبلغ 675، يُستخدم على نطاق واسع في المضخات الحرارية والمكيفات السكنية منذ عقد 2010 بوصفه خليفة أقل أثراً لغاز R410A. يُصنَّف في الفئة A2L (قابل للاشتعال بدرجة خفيفة) ويعمل جيداً حتى درجات حرارة تدفق تبلغ نحو 60–65 °C. بموجب لائحة الاتحاد الأوروبي للغازات المفلورة 2024/573 لا يجوز استخدامه في المضخات الحرارية المونوبلوك الجديدة حتى 50 kW أو وحدات هواء-ماء المنفصلة الصغيرة التي تُطرح في السوق اعتباراً من 1 يناير 2027.
Solar Keymark هي علامة الاعتماد الأوروبية الطوعية للمجمّعات الشمسية الحرارية والأنظمة المصنّعة في المصنع، مملوكة للجنة الأوروبية للتقييس CEN وتستند إلى الاختبار وفق ISO 9806 / EN 12975 وEN 12976 في مختبرات معتمدة إضافة إلى عمليات تفتيش سنوية للمصنع. تسرد قاعدة بياناتها العامة كل شهادة سارية مع معاملات الكفاءة وأرقام الإنتاج السنوي. تشترطها معظم برامج الدعم الأوروبية والعديد من المناقصات الدولية، ويشمل المخطط الآن مجمّعات PV-T.
أرسل لنا حمل التدفئة أو الطلب على المياه الساخنة أو حجم حوض السباحة، وسيقترح مهندسونا تكوينًا مناسبًا من المضخة الحرارية والخزان والمجمعات.
