لغة
في عام 2024 ،مضخة الحرارةتم اختيار التكنولوجيا رسميًا كواحد من "أفضل 10 تقنيات اختراق" من قبل مراجعة تكنولوجيا معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. لقد لفت هذا الاعتراف اهتمامًا واسعًا لمضخات الحرارة ، مما يترك الكثيرين يتساءلون ما الذي يجعل هذه التكنولوجيا رائعة للغاية.
في قلبها ، تكون المضخة الحرارية عبارة عن جهاز فعال ، مدفوعًا بالطاقة عالية الدرجة (عادةً ما تكون الكهرباء أو الطاقة الحرارية) ، ينقل الحرارة من مصدر حرارة منخفضة الدرجة (مثل الهواء أو الماء أو التربة) إلى مصدر حرارة عالية الدرجة. ويوفر خدمات التدفئة والتبريد وتوريد المياه الساخنة للتطبيقات السكنية والتجارية والصناعية والزراعية.
يعتمد المبدأ الأساسي لتسخين مضخة الحرارة على دورة كارنوت العكسية. تدخل درجة الحرارة المرتفعة والبخار المرتفعة التي يتم تفريغها من الضاغط إلى المكثف. هنا ، يطلق بخار المبرد الحرارة إلى مصدر درجة الحرارة العالي ويتم تكثيفه في مبرد سائل (تسييل). ثم يمر وسط العمل السائل عبر جهاز الاختناق ، مما يقلل من ضغطه ويوسعه قبل الدخول إلى المبخر. في المبخر ، يمتص المبرد المختلط الغاز - السائل الحرارة من مصدر الحرارة منخفضة الحرارة (مثل الهواء أو الماء أو التربة) ويتبخر لتشكيل البخار (تبخير). ثم يتم إعادة استنشاق بخار المبرد بواسطة الضاغط لإكمال دورة ، وإنتاج الطاقة الحرارية باستمرار. من خلال القيام بذلك ، فإنه "يضخ" الحرارة من الهواء الخارجي منخفض درجة الحرارة أو الماء أو التربة للمستخدمين الذين لديهم درجات حرارة أعلى ، وبالتالي كسب اسم "المضخة الحرارية".
أحد أهم الأسباب التي تجعل مضخات الحرارة في القائمة هي ميزات الحماية المتميزة والبيئية. المضخات الحرارية ليست حرارة - توليد الأجهزة بل الناقلين الحراريين. يستهلكون كمية صغيرة من الكهرباء لتحريك الحرارة من بيئة درجة حرارة منخفضة إلى درجة حرارة عالية. يمكن أن يصل معامل الأداء (COP) لمضخات الحرارة إلى 300 ٪ - 400 ٪ أو أعلى في بعض الحالات. هذا يعني أنه لكل وحدة من الكهرباء المستهلكة ، يمكن لمضخة الحرارة نقل ثلاث إلى أربع مرات أو أكثر من الطاقة الحرارية ، والتي تكون أكثر كفاءة بكثير من أجهزة التدفئة الكهربائية التقليدية مثل السخانات الكهربائية.
فيما يتعلق بحماية البيئة ، تعتمد معظم طرق التدفئة التقليدية على الوقود الأحفوري مثل الفحم والغاز الطبيعي ، والتي تطلق كمية كبيرة من غازات الدفيئة أثناء الاحتراق ، مما يساهم في تغير المناخ. في المقابل ، عندما يتم تشغيل مضخات الحرارة بمصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح ، يمكن أن تقلل بشكل كبير من انبعاثات الكربون. على سبيل المثال ، إذا تحولت المزيد من المباني من الأنظمة الطبيعية - الغاز - إلى مضخات الحرارة الكهربائية التي تعمل على الطاقة المتجددة ، فقد تساعد المنازل والمكاتب ومرافق التصنيع على خفض انبعاثاتها بشكل كبير. وفقًا للتنبؤات المتفائلة ، بحلول عام 2030 ، فإن مضخات الحرارة لديها القدرة على خفض الانبعاثات العالمية بمقدار 500 مليون طن ، أي ما يعادل أخذ جميع السيارات في أوروبا من الطرق.
تحتوي مضخات الحرارة على نطاق تطبيق واسع ، وهو عامل رئيسي آخر في اختيارهم. في قطاع البناء ، يتم استخدامها للتدفئة ، والتبريد ، وإزالة الرطوبة ، وإمدادات المياه الساخنة. في المناطق الباردة ، يمكن لمضخات الحرارة المصدرية أن توفر الهواء الدافئ في فصل الشتاء ، بينما في الصيف ، يمكن أن تعمل في العكس لتبريد البيئة الداخلية ، واستبدال الحاجة إلى أنظمة التدفئة والتبريد المنفصلة. في المجال الزراعي ، يتم تطبيق مضخات الحرارة في عمليات التجفيف والتحكم البيئي ، مما يساعد على تحسين الهيكل الاقتصادي الريفي. على سبيل المثال ، في تجفيف المنتجات الزراعية مثل الحبوب والفواكه ، يمكن لمضخات الحرارة أن تضمن تجفيفًا موحدًا وتوفير الطاقة.
في الإنتاج الصناعي ، يتم استخدام مضخات الحرارة عالية الحرارة في مختلف الصناعات مثل الصناعات البتروكيماوية ومعالجة اللب والسيراميك والطباعة والمنسوجات. يمكنهم تلبية متطلبات عملية درجة الحرارة المرتفعة في هذه الصناعات ، مثل توفير الحرارة لتوليد البخار في معالجة الأغذية وصنع الورق ، مما يجعل عملية التصنيع الصناعية أكثر نظافة. بالإضافة إلى ذلك ، حققت مضخات الحرارة اختراقات في تكنولوجيا تحلية مياه البحر ، مما يساعد على حل مشكلة نقص المياه العذبة في بعض المناطق الساحلية.
يتم التعرف على مضخات الحرارة أيضًا لابتكارها التكنولوجي المستمر واتجاهات التنمية الواعدة. في المستقبل ، ستركز تقنية المضخة الحرارية على تحسين كفاءة الطاقة ، وتقليل التكاليف ، وتعزيز الاستقرار. يتم استكشاف أنظمة المضخات الحرارية الجديدة ، ومواد النقل المتقدمة ، والتصميمات المحسنة. على سبيل المثال ، يتم إجراء بعض الأبحاث حول استخدام أنواع جديدة من المبردات التي تكون أكثر ملاءمة للبيئة ولها أداء أفضل للحرارة.
مع تطوير إنترنت الأشياء (IoT) والذكاء الاصطناعي (AI) ، أصبحت ذكاء منتجات المضخة الحرارية اتجاهًا. تتيح تقنيات التحكم الذكية والمراقبة عن بُعد الإدارة الذكية وتشغيل أنظمة مضخة الحرارة المحسنة. يمكن لأصحاب المنازل ضبط وضع تشغيل المضخة الحرارية من خلال تطبيقات الهاتف المحمول ، ويمكن للنظام ضبط المعلمات تلقائيًا وفقًا للبيئة الداخلية والخارجية ، مما يحقق تأثيرات أفضل - توفير الطاقة.
بالإضافة إلى ذلك ، تتحرك تكنولوجيا المضخة الحرارية نحو استخدام الطاقة المتنوعة. يمكن أن يحقق الجمع بين الطاقة الشمسية والطاقة الحرارية الأرضية وغيرها من مصادر الطاقة المتجددة ومضخات الحرارة الاستخدام المفصل لمصادر الطاقة المتعددة ، وزيادة تحسين كفاءة الطاقة وتقليل الاعتماد على مصادر الطاقة التقليدية.
ختاماً،مضخات الحرارةتم اختيارها كواحدة من "أفضل 10 تقنيات اختراق" في عام 2024 بسبب مبدأ العمل الفريد ، والطاقة الرائعة - المزايا المحفوظة والبيئة - وحقول التطبيق الواسعة ، والابتكار التكنولوجي المستمر. مع نمو الطلب العالمي على الطاقة - التوفير والتكنولوجيات المنخفضة ، من المتوقع أن تلعب مضخات الحرارة دورًا أكثر أهمية في المستقبل ، مما يجلب حلول طاقة أكثر كفاءة ومستدامة لمختلف الصناعات وحياتنا اليومية.
Teams
