اختيار مضخة الحرارة من الهواء إلى الماء للمنازل الأوروبية

1. المقدمة: احتضان الراحة على مدار العام

اختيار مضخة الحرارة الهوائية المائية (AWHP) المناسبة لمنزل أوروبي يعني ضمان تدفئة وتبريد وإمدادات مياه ساخنة موثوقة طوال فصول السنة. بخلاف الأنظمة أحادية الغرض، تستخرج مضخة الحرارة الهوائية المائية الطاقة الحرارية من الهواء الخارجي وتوزعها عبر حلقات مائية، مما يجعلها متعددة الاستخدامات وموفرة للطاقة. سواءً عند تركيب تدفئة أرضية، أو مشعات تقليدية، أو وحدات لفائف مروحة، أو توفير الماء الساخن المنزلي، فإن مضخة الحرارة الهوائية المائية (AWHP) ذات الحجم المناسب تضمن أقصى درجات الراحة، وخفض فواتير الطاقة، وتقليل البصمة الكربونية في مختلف مناخات أوروبا.

2. فهم قدرات AWHP

توفر مضخات الحرارة من الهواء إلى الماء وظائف متعددة:

• تدفئة المكان:من خلال توزيع المياه الدافئة عبر الشبكات الموجودة تحت الأرضية (35–45 درجة مئوية) أو ألواح المبردات (45–55 درجة مئوية)، تعمل أنظمة التدفئة الأرضية الدافئة على إبقاء الغرف دافئة باستمرار.
• تبريد:تتيح النماذج القابلة للعكس أو التكامل مع وحدات الملف المروحي التبريد الداخلي عن طريق عكس دورة التبريد أو توزيع المياه المبردة.
• الماء الساخن المنزلي (DHW):تستطيع أجهزة تسخين المياه بالطاقة الشمسية تسخين خزانات التخزين المؤقت إلى 50–60 درجة مئوية، مما يضمن وفرة المياه الساخنة الفعالة للاستحمام وغسل الأطباق والغسيل.

يُناسب هذا النهج الشامل العائلات الأوروبية التي تبحث عن راحة على مدار العام دون الحاجة إلى غلايات أو مبردات منفصلة. تُحسّن أنظمة AWHP معامل الأداء الموسمي (COP)، مما يُخفّض تكاليف التشغيل مقارنةً بأنظمة المقاومة الكهربائية التي تعمل بالغاز أو الزيت أو الكهرباء.

3. تحديد سيناريوهات الاستخدام المنزلي

قبل اختيار AWHP، قم بتقييم المكان وكيفية استخدام الحرارة (والتبريد):

1. التدفئة تحت الأرضية (UFH)
   • يعمل عند درجات حرارة تدفق أقل (عادةً 35-45 درجة مئوية)
   • يوفر دفءًا مشعًا ومتساويًا، مثاليًا للتصميمات المفتوحة والحمامات
   • يزيد من كفاءة AWHP، خاصة في المباني الجديدة أو المنازل الأوروبية المعزولة جيدًا
2. لوحات المبرد
   • شائعة في العديد من المنازل الأوروبية الحالية، وخاصة مشاريع التجديد
   • يتطلب درجات حرارة تدفق أعلى (45-55 درجة مئوية)
   • يضمن استجابة سريعة للتدفئة في غرف النوم وغرف المعيشة والممرات
3. وحدات الملف المروحي (FCUs)
   • توفير التدفئة والتبريد السريع عن طريق نفخ الهواء المكيف مباشرة
   • مثالي للمناطق التي تحتاج إلى تعديلات سريعة في درجة الحرارة (على سبيل المثال، المطابخ وغرف المرافق)
   • يعمل بسلاسة مع أنظمة AWHP القابلة للعكس لتبريد الصيف
4. الماء الساخن المنزلي (DHW)
   • تحتاج الأسرة المكونة من خمسة أفراد عادةً إلى حوالي 250 لترًا في اليوم (5 × 50 لترًا)
   • تضمن خزانات التخزين المؤقتة بحجم 200-300 لتر الماء الساخن دون انقطاع أثناء ذروة الاستخدام
   • يمكن أن يحل سخان المياه المنزلي الذي يعمل بنظام AWHP محل سخانات المياه التي تعمل بالغاز أو الكهرباء، مما يقلل من نفقات الطاقة

4. دراسة حالة: منزل بمساحة 140 مترًا مربعًا في جنوب بولندا

لتوضيح القياسات الصحيحة لأنظمة AWHP، لنفترض أن منزلًا عائليًا بمساحة 140 مترًا مربعًا في جنوب بولندا (درجة حرارة التصميم المناخي حوالي -15 درجة مئوية). يتكون المنزل من أربع غرف نوم (خمسة أشخاص) مع توزيع التدفئة التالي:

• منطقة التدفئة تحت الأرضية: 60 متر مربع
• منطقة لوحة المبرد: 40 متر مربع
• التدفئة التكميلية: مشعات صغيرة أو وحدات تبريد صغيرة في الحمام والممر
• طلب المياه المنزلية: 250 لترًا/يومًا

4.1 حساب حمل التدفئة المكانية

غالبًا ما يطبق مصممو أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء الأوروبية قاعدة عامة 150 واط لكل متر مربع في ظل ظروف التصميم. لذلك:

• حمل التدفئة تحت الأرضية: 60 متر مربع × 150 واط = 9 كيلو واط
• حمل تدفئة المبرد: 40 متر مربع × 150 واط = 6 كيلو واط
• إجمالي الطلب على التدفئة المكانية: 15 كيلو واط

يمثل هذا الرقم 15 كيلو وات القدرة المطلوبة للحفاظ على درجات حرارة داخلية مريحة في أبرد أيام الشتاء.

4.2 حساب حمل الماء الساخن المنزلي

باستخدام المبادئ التوجيهية 1 كيلو وات لكل 20 لترًا من سعة الماء الساخن المنزلي لكل ساعة:

• الاحتياجات اليومية من الماء الساخن: 250 لترًا
• حمولة الماء الساخن المنزلي: 250 لتر ÷ 20 لتر/كيلوواط = 12.5 كيلوواط

بمقارنة الاحتياجين - 15 كيلو وات لتدفئة المكان و12.5 كيلو وات لتسخين المياه الساخنة - نقوم بتحديد حجم AWHP عند القدرة الاسمية 15 كيلوواطويضمن هذا أن يتمكن النظام من إدارة ذروة الطلب على التدفئة في نفس الوقت وإعطاء الأولوية لإنتاج الماء الساخن المنزلي دون المساس بالراحة.

5. اختيار سعة AWHP الصحيحة

5.1 الأداء الاسمي مقابل الأداء الحقيقي

قد تُنتج وحدة AWHP بقدرة 15 كيلوواط، والمُصنّفة في ظروف الاختبار (مثل A7W35)، أداءً أقل في سيناريوهات الاستخدام الفعلي عندما تنخفض درجات الحرارة الخارجية عن 7 درجات مئوية. ينبغي على المُركّبين مراجعة منحنيات أداء الشركة المُصنّعة عند درجات حرارة محيطة أقل (مثل A–7W35 أو A–15W35). على سبيل المثال، قد تنخفض قدرة وحدة AWHP بقدرة 15 كيلوواط إلى حوالي 12 كيلوواط عند -7 درجات مئوية. تأكد من أن الوحدة لا تزال قادرة على تلبية متطلبات 15 كيلوواط، أو اختر طرازًا أكبر قليلًا.

5.2 معالجة مشكلة خفض تصنيف الطاقة في الشتاء باستخدام التدفئة الاحتياطية

فهل تعتقد أننا نحتاج فقط لاختيار آلة بقدرة اسمية تبلغ 15 كيلو وات؟ خطأ. علينا أيضًا مراعاة مشكلة التوهين الشتوي المذكورة في مقال في العدد الخاص من مجلة Hetapro's Technologies (https://hetapro.com/why-do-heat-pumps-need-drainageلحسن الحظ، فإنّ ضعف سلسلة HeatiX الجديدة من Hetapro أقلّ من ضعف مضخات الحرارة العادية. تحد سلسلة HeatiX AWHP من Hetapro من فقدان السعة إلى 20% عند -15 درجة مئوية. في مثالنا:

• 15 كيلو وات × 20% خسارة = 3 كيلو وات عجز

ولتغطية هذه الفجوة، قم بدمج سخان كهربائي مساعد بقوة 3 كيلو واتيعمل عنصر التكييف الاحتياطي فقط عندما لا تتمكن وحدة AWHP من تلبية الطلب الكامل، مما يضمن دفءً متواصلاً دون زيادة حجم الوحدة الرئيسية. توازن هذه الاستراتيجية بين الكفاءة والموثوقية، ما يضمن راحة أصحاب المنازل حتى خلال موجات البرد الطويلة.

6. التبريد باستخدام أنظمة AWHP القابلة للعكس

خلال المواسم الأوروبية الأكثر دفئًا، تُقلب أنظمة تبريد الماء الأوتوماتيكية (AWHPs) القابلة للعكس دورة التبريد لامتصاص الحرارة الداخلية وطردها إلى الخارج، مما يوفر بفعالية مياهًا مبردة لوحدات التبريد المركزية (FCUs) أو حلقات التبريد تحت الأرضية. من أهم مزاياها:

• لا يتطلب مبردًا منفصلًا:نظام واحد يتعامل مع كل من التدفئة والتبريد
• تبريد المناطق:تتيح وحدات الملف المروحي التحكم في درجة الحرارة المستهدفة في المناطق ذات الاستخدام العالي
• انخفاض استهلاك الكهرباء:مقارنة بالمبردات الكهربائية المستقلة

عند تحديد أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (AWHPs) للمناطق ذات الصيف الحار - مثل جنوب أوروبا - يجب تسليط الضوء على وظيفة النظام القابلة للعكس وإمكاناته للحفاظ على ظروف داخلية مريحة على مدار العام.

7. تحسين التثبيت لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة

7.1 خزانات الفصل الهيدروليكية والخزانات العازلة

لاستيعاب كلٍّ من دوائر الأرضية والرادياتير - التي تتطلب درجات حرارة تدفق مختلفة - يُدمج فواصل هيدروليكية أو خزانات عازلة مخصصة. هذا يضمن تشغيلًا مستقرًا ويمنع دورات قصيرة. كما يُسهّل خزان عازل ذو حجم مناسب (مثلًا، 100-200 لتر) تقلبات الحمل، مما يُحسّن معامل الأداء (COP) الإجمالي.

7.2 عناصر التحكم المعوضة للطقس

تطبيق استراتيجيات تحكم مُعوّضة للطقس، تُعدّل درجات حرارة التدفق تلقائيًا بناءً على الظروف الخارجية. في الأيام المعتدلة، يمكن لوحدة AWHP العمل بدرجات حرارة مياه أقل، مما يُحسّن الكفاءة إلى أقصى حد. مع انخفاض درجات الحرارة الخارجية، يزيد النظام درجة حرارة التدفق تدريجيًا لتلبية الطلب دون تغييرات مفاجئة في نقطة الضبط.

7.3 العزل وتكامل النظام

8. تشجيع الدعم المهني والمشاركة

مع أن دراسة الحالة التي أجريناها تُقدم نقطة انطلاق موثوقة، إلا أن كل منزل أوروبي يختلف في العزل، وأداء النوافذ، وأنماط الإشغال، ودرجات الحرارة المحلية. شجعوا شركائنا على:

• توظيف مهندسي التدفئة والتهوية وتكييف الهواء المعتمدين:للحسابات الخاصة بفقدان الحرارة في الموقع وتأكيد الحجم.
• إجراء عمليات تدقيق التصوير الحراري:لتحديد وإصلاح فجوات العزل والجسور الحرارية قبل التثبيت.
• استخدم عناصر التحكم الذكية:منظمات تعويض الطقس ومنظمات الحرارة تقسيم المناطق لتحسين أداء AWHP.

قم بدعوة العملاء للتواصل مع مدير خدمة المنتجات الأوروبية في Hetapro للحصول على إرشادات مخصصة:

مدير خدمة منتجات هيتابرو (أوروبا)
بريد إلكتروني: brian@hetapro.com
الهاتف: +86 13336429461

من خلال تقديم الدعم المتخصص، تضع Hetapro نفسها كمزود AWHP الموثوق به لتجار الجملة والمثبتين ووكلاء العلامات التجارية في جميع أنحاء أوروبا.

9. المراجع والقراءات الإضافية

1. المفوضية الأوروبية - نظرة عامة على المضخات الحرارية
   الرابط: https://energy.ec.europa.eu/topics/energy-efficiency/heat-pumps_en
   توفير استراتيجية الاتحاد الأوروبي لنشر المضخات الحرارية، بما في ذلك أطر السياسة مثل REPowerEU.
2. جمعية المضخات الحرارية الأوروبية (EHPA) - بيانات السوق
   الرابط: https://www.ehpa.org/market-data/
   إحصائيات شاملة حول مبيعات المضخات الحرارية واتجاهات اعتمادها في جميع أنحاء أوروبا.
3. تقرير سوق EHPA لعام 2024
   الرابط: https://www.ehpa.org/product/2024-market-report/
   تحليل متعمق لسوق المضخات الحرارية الأوروبية لعام 2023، يغطي أرقام المبيعات وتفاصيل التكنولوجيا.
4. المفوضية الأوروبية – التدفئة والتبريد
   الرابط: https://energy.ec.europa.eu/topics/energy-efficiency/heating-and-cooling_en
   تفاصيل مبادرات الاتحاد الأوروبي، والتقييمات، وتقارير الدول الأعضاء المتعلقة بالتدفئة والتبريد.
5. المفوضية الأوروبية - منتجات التدفئة والتبريد
   الرابط: https://energy-efficient-products.ec.europa.eu/product-list/air-heating-and-cooling-products_en
   يحدد متطلبات التصميم البيئي لتدفئة وتبريد الهواء، مما يؤثر على معايير تصنيع AWHP.
6. EHPA – التصميم البيئي ووضع العلامات على الطاقة
   الرابط: https://www.ehpa.org/policy-2/ecodesign-energy-labelling/
   يوضح توجيهات الاتحاد الأوروبي التي تشجع تقنيات المضخات الحرارية الموفرة للطاقة من خلال وضع العلامات الإلزامية.
7. المفوضية الأوروبية - منصة تسريع المضخات الحرارية
   الرابط: https://energy.ec.europa.eu/topics/energy-efficiency/heat-pumps/heat-pump-accelerator-platform_en
   إطلاق مبادرة لتسريع اعتماد المضخات الحرارية في جميع الدول الأعضاء في الاتحاد الأوروبي.
8. EHPA – حزمة مناسبة لـ 55 شخصًا
   الرابط: https://www.ehpa.org/policy/european-green-deal/fit-for-55-package/
   يناقش الأهداف التشريعية لخفض الانبعاثات وتأثيراتها على قطاع المضخات الحرارية.
9. رابطة المضخات الحرارية الأوروبية – المنشورات
   الرابط: https://www.ehpa.org/publications/european-heat-pump-market-and-statistics-report-2023/
   يقدم تقارير مفصلة عن السوق والإحصائيات حول اتجاهات اعتماد المضخات الحرارية.
10. المفوضية الأوروبية - توجيه أداء الطاقة للمباني (EPBD 2024)
    الرابط: https://en.wikipedia.org/wiki/Energy_Performance_of_Buildings_Directive_2024
    ملخص تشريعات الاتحاد الأوروبي التي تهدف إلى تحسين أداء الطاقة في المباني، ذات الصلة المباشرة بتكامل AWHP.

التعليمات

س1: كيف أقوم بتحديد حجم مضخة الحرارة من الهواء إلى الماء (AWHP) لمنزل أوروبي؟
لتحديد حجم مُولِّد الطاقة الحرارية المُثبَّتة (AWHP) لمنزل أوروبي، اتبع دليل تحديد حجم مُولِّد الطاقة الحرارية المُثبَّتة (AWHP) الذي يتضمن حسابًا مُفصَّلًا للحمل الحراري. أولًا، احسب حمل التدفئة (مثلًا، 150 واط لكل متر مربع في ظروف التصميم). أضف الحمل الحراري لسخان الماء المنزلي (DHW) (عادةً 1 كيلو واط لكل 20 لترًا من الماء الساخن). قارن هذه القيم واختر مُولِّد طاقة حرارية مُثبَّتة (AWHP) بسعة اسمية لا تقل عن الأكبر. راجع إرشادات تحديد حجم مُولِّد الطاقة الحرارية المُثبَّتة (AWHP) الأوروبية ومنحنيات الأداء (مثلًا، الإنتاج عند -7 درجة مئوية) لضمان موثوقية عالية.

س2: ما هي العوامل التي تؤثر على أداء التدفئة الأرضية AWHP؟
تعمل أنظمة التدفئة الأرضية بتقنية AWHP بكفاءة عالية عند درجات حرارة تدفق منخفضة (35-45 درجة مئوية). تأكد من أن المبنى مزود بعزل كافٍ وحلقات أرضية مصممة للعمل في درجات حرارة منخفضة. يسمح المنزل الأوروبي المعزول جيدًا بتشغيل نظام AWHP لفترة أطول عند معامل أداء أعلى. استخدم أدوات تحكم معوّضة للعوامل الجوية لضبط درجة حرارة الماء وفقًا للظروف الخارجية، مما يزيد من الكفاءة الموسمية.

س3: هل يمكن لـ AWHP العمل مع لوحات المبردات الموجودة في مشروع التحديث؟
نعم، يعتمد توافق مشعاع AWHP على قدرة النظام على توفير درجات حرارة تدفق أعلى (عادةً ما بين 45 و55 درجة مئوية). ابحث عن طُرز مُصممة خصيصًا لتدفئة المشعاع أو مُجهزة بفصل هيدروليكي ثنائي الدائرة. تأكد من معامل الأداء (COP) عند درجات حرارة تدفق المشعاع لضمان تشغيل فعال من حيث التكلفة. إذا انخفضت السعة عن الناتج المطلوب عند درجات حرارة محيطة منخفضة (مثل سعة AWHP عند -7 درجات مئوية)، ففكّر في وحدة ذات تصنيف أعلى قليلًا أو نظام تدفئة احتياطي.

س4: كيف تعمل تقنية التبريد AWHP القابلة للعكس، وهل هي فعالة في المناخات الأوروبية؟
يُقلب نظام التبريد AWHP القابل للعكس دورة التبريد، إذ يستخرج الحرارة الداخلية ويطردها إلى الخارج. في فصول الصيف الأوروبية المعتدلة، يوفر هذا النظام تبريدًا هيدروليكيًا فعالًا من خلال وحدات لفائف المروحة أو حلقات التبريد الأرضية. يوفر النظام تبريدًا مقسمًا حسب المنطقة دون الحاجة إلى مبرد منفصل. في المناطق ذات الصيف الحار، يُركز نظام التبريد AWHP القابل للعكس على قدرة الحفاظ على درجات حرارة داخلية مريحة على مدار العام مع الاستفادة من معامل الأداء الموسمي المرتفع.

س5: ما هو أداء HeatiX AWHP في درجات الحرارة المنخفضة، ولماذا هو مهم؟
يشير أداء HeatiX AWHP في درجات الحرارة المنخفضة إلى قدرة النظام على الاحتفاظ بالقدرة في المناخات الباردة. يحد طراز مثل سلسلة HeatiX من Hetapro من انخفاض تصنيف AWHP في الشتاء إلى حوالي 20% عند -15 درجة مئوية. هذا يعني أن وحدة بقدرة 15 كيلوواط لا تزال تنتج ما لا يقل عن 12 كيلوواط في ظروف التجمد. يُعد الأداء في درجات الحرارة المنخفضة أمرًا بالغ الأهمية في شمال ووسط أوروبا، إذ يضمن بقاء المنازل دافئة دون فقدان كبير في الكفاءة.

س6: كيف أقوم بحساب حمل الماء الساخن المنزلي ودمجه مع التدفئة المكانية لنظام AWHP؟
لحساب حمل الماء الساخن المنزلي، قدّر استهلاك الماء الساخن اليومي (مثلاً، ٥٠ لترًا للشخص). بالنسبة لأسرة مكونة من خمسة أفراد، يبلغ الاستهلاك ٢٥٠ لترًا يوميًا. باستخدام كيلوواط واحد لكل ٢٠ لترًا، تبلغ حاجة الماء الساخن المنزلي ١٢.٥ كيلوواط. اجمع هذا الاستهلاك مع حمل التدفئة المنزلية (مثلاً، ١٥ كيلوواط)، ثم اختر نظام AWHP بقوة اسمية تساوي على الأقل الرقم الأعلى. يضمن هذا النهج المُدمج للتدفئة المنزلية AWHP راحةً فوريةً وسخونة مياه ساخنة موثوقة.

س7: لماذا يعد تعديل خرج المضخة الحرارية مهمًا في أوروبا؟
يتيح تعديل خرج مضخة الحرارة لوحدة AWHP ضبط سعتها بناءً على طلب التدفئة أو التبريد الفوري، بدلاً من التشغيل والإيقاف المتكرر. في المناخات الأوروبية المتقلبة، يحافظ التعديل على راحة داخلية ثابتة، ويقلل من قصر فترات التشغيل، ويزيد معامل الأداء (COP). تُمكّن خوارزميات التحكم المتقدمة وتقنية العاكس هذا التشغيل بسرعات متغيرة، مما يضمن أداءً فعالاً في مجموعة واسعة من الظروف الخارجية.

س8: ما هو أداء AWHP في المناخ البارد، وكيف يمكنني التحقق منه؟
يشير أداء نظام AWHP في المناخ البارد إلى قدرة النظام على توفير سعة مُصنّفة عند درجات حرارة محيطة منخفضة (مثل -7 درجة مئوية، -15 درجة مئوية). تحقق من أداء النظام في المناخ البارد من خلال فحص منحنيات أداء الشركة المصنعة (مثل تصنيف A-7W35) أو بيانات اختبار مستقلة. تأكد من أن نظام AWHP قادر على تلبية أو تجاوز حمل التدفئة المُحتسب في ظروف التصميم. إذا انخفضت السعة عن المتطلبات، ففكّر في تركيب سخان احتياطي.

س9: متى يجب أن أوصي بسخان احتياطي كهربائي AWHP؟
يُنصح باستخدام سخان كهربائي احتياطي يعمل بتقنية AWHP عندما يكون إنتاجه الفعلي في درجات حرارة منخفضة للغاية (مثل -15 درجة مئوية) أقل من حسابات الحمل الحراري. على سبيل المثال، إذا انخفض إنتاج سخان كهربائي احتياطي بقوة 15 كيلوواط بحلول 20%، فإنه ينتج 12 كيلوواط فقط، مما يترك عجزًا قدره 3 كيلوواط. يغطي سخان كهربائي إضافي بقوة 3 كيلوواط هذا النقص في الأيام الأكثر برودة، مما يضمن راحة داخلية مستمرة. كما توفر السخانات الاحتياطية الحماية من انخفاض الأداء غير المتوقع أثناء دورات إزالة الجليد.

س10: كيف يمكنني العثور على مهندس تكييف وتدفئة لتصميم AWHP لموقع محدد في أوروبا؟
لترتيب تصميم مضخة حرارية مموجة (AWHP) خاصة بالموقع، تواصل مع مهندس تدفئة وتكييف وتبريد معتمد أو فني تركيب متخصص ذي خبرة في تحديد أحجام مضخات الحرارة في المناخات الباردة. ابحث عن متخصصين مسجلين لدى جمعيات الصناعة المحلية (مثل أعضاء EHPA) يقدمون خدمات تدقيق شاملة للتصوير الحراري، وتقييمات للعزل، وحسابات دقيقة لفقدان الحرارة. للحصول على دعم شخصي، تواصل مع دعم Hetapro AWHP عبر brian@hetapro.com للتواصل مع الخبراء الإقليميين.