التدفئة: مزيج من التدفئة بالأشعة تحت الحمراء ومضخة الحرارة

من الممكن الجمع بين التدفئة بالأشعة تحت الحمراء والمضخة الحرارية ويمكن أن يكون مفيدًا في بعض الحالات. وهذه بعض المعلومات المهمة عنه:

كيف تعمل التدفئة بالأشعة تحت الحمراء

تعمل سخانات الأشعة تحت الحمراء عن طريق إصدار الأشعة تحت الحمراء التي تعمل على تسخين الأشياء والأشخاص مباشرة. على عكس السخانات التقليدية التي تقوم بتسخين الهواء، يقوم سخان الأشعة تحت الحمراء بتسخين الأسطح في الغرفة، والتي بدورها تطلق الحرارة في الهواء المحيط.

كيف تعمل المضخة الحرارية

تستخدم المضخة الحرارية الطاقة من البيئة (مثل الهواء أو الماء أو الأرض) وتحولها إلى حرارة لتدفئة المبنى. يعمل على مبدأ التبادل الحراري ويمكن استخدامه أيضًا للتبريد.

مزايا الجمع

يمكن أن يوفر الجمع بين سخان الأشعة تحت الحمراء والمضخة الحرارية مزايا مختلفة. نظرًا لأن سخانات الأشعة تحت الحمراء تبعث حرارة مباشرة، فيمكنها توفير الدفء المريح بسرعة. ومن ناحية أخرى، تعمل المضخة الحرارية بكفاءة وتستخدم مصادر الطاقة المتجددة لتوليد الحرارة. يمكنهم معًا توفير حل تدفئة مريح وموفر للطاقة.

استخدام المضخة الحرارية كمصدر أساسي للتدفئة

في معظم الحالات، يتم استخدام المضخة الحرارية كمصدر أساسي للتدفئة لأنها فعالة في استخدام الطاقة. يمكن بعد ذلك استخدام سخان الأشعة تحت الحمراء كمصدر تدفئة إضافي لتوفير حرارة إضافية بسرعة أكبر وبطريقة مستهدفة، خاصة في الغرف التي يتم استخدامها بشكل أقل.

السيطرة والتنظيم

يعد التحكم والتنظيم الدقيق أمرًا مهمًا للجمع بين النظامين بشكل فعال. توجد أنظمة تحكم ذكية يمكنها التحكم في كل من المضخة الحرارية وسخان الأشعة تحت الحمراء لتحقيق درجة حرارة الغرفة المثالية وتوفير الطاقة.

ومع ذلك، من المهم ملاحظة أن الجمع بين التدفئة بالأشعة تحت الحمراء والمضخة الحرارية يعتمد على عوامل مختلفة، مثل عزل المبنى وحجم الغرفة واحتياجات التدفئة الفردية. يُنصح بالمشورة المهنية من المتخصصين للعثور على أفضل حل لموقفك المحدد.

تؤكد دراسة “تقييم إمكانات التدفئة بالأشعة تحت الحمراء لتغطية الأحمال القصوى” من جامعة دريسدن التقنية أن التدفئة بالأشعة تحت الحمراء كحل لتقليل استهلاك الطاقة الأحفورية في المباني السكنية القائمة على المدى القصير وفي نفس الوقت جعل المبنى دافئًا جاهز للمضخة ++ عرض النتائج في مؤتمر "التدفئة بالأشعة تحت الحمراء في البناء السكني"

يمكن لأي شخص لا يستطيع التحول بسرعة إلى مضخة حرارية في منزل موجود - سواء كان ذلك بسبب صعوبات التسليم أو ارتفاع تكاليف الاستثمار أو ضيق الوقت من جانب القائم بالتركيب - استخدام سخان الأشعة تحت الحمراء كخطوة أولى لتوفير الوقود الأحفوري في على المدى القصير. في وقت لاحق، يمكن لصاحب المنزل تركيب مضخة حرارية ذات خرج أقل بدلاً من سخان توصيل المياه القديم وتشغيلها مع نظام التدفئة بالأشعة تحت الحمراء. من خلال هذا النهج، والذي وفقًا للدراسة التي أجرتها الجامعة التقنية في دريسدن أنه ممكن من الناحية الفنية، يقوم صاحب المنزل أولاً بخفض درجة حرارة النظام (درجة حرارة التدفق) لنظام تسخين الغاز الموجود وبالتالي يغطي فقط الحمل الأساسي في المنزل. يمكن تغطية متطلبات التدفئة الأعلى - ما يسمى بأحمال الذروة - بسخانات الأشعة تحت الحمراء سريعة التفاعل. وهذا يقلل من استهلاك الوقود الأحفوري بينما يظل المنزل مريحًا دون الحاجة إلى إجراءات تجديد باهظة الثمن ومعقدة مثل مشعات جديدة أو نوافذ أو عزل الجدران الخارجية.

تمت دراسة هذا النهج ومتطلبات الطاقة الناتجة في دراسة "تقييم إمكانات التدفئة بالأشعة تحت الحمراء لتغطية أحمال الذروة" في جامعة دريسدن التقنية باستخدام مثال منزل تمثيلي لأسرة واحدة. تم عرض النتائج من قبل البروفيسور الدكتور-إنج. هابيل. قدمها يواكيم سيفرت، رئيس قسم تكنولوجيا طاقة البناء في معهد تكنولوجيا الطاقة في جامعة TU Dresden، لأول مرة في مؤتمر "التدفئة بالأشعة تحت الحمراء في البناء السكني" في 11 مايو 2023 في فورتسبورغ. "تمثل أنظمة المضخات الحرارية مع سخانات الأشعة تحت الحمراء الكهربائية خيارًا تكنولوجيًا للمباني القديمة. ويمكن ضمان إنجاز مهمة التدفئة والراحة الحرارية من خلال مجموعة النظام هذه،" هذا ما توصل إليه العالم.

مزيج من التدفئة بالأشعة تحت الحمراء ومضخة الحرارة

في الدراسة التي أجرتها رابطة الصناعة IG للأشعة تحت الحمراء، قام العلماء من جامعة TU Dresden بفحص ما إذا كان من الممكن ترقية نظام تسخين موصل للمياه مع درجات حرارة تدفق عالية للعمل مع مضخة حرارية في درجات حرارة منخفضة من خلال دمجها مع سخان الأشعة تحت الحمراء.

من أجل تمثيل مخزون المباني الحالي في ألمانيا، اختار الفريق منزلًا لأسرة واحدة تبلغ مساحته 160 مترًا مربعًا من المساحة القابلة للاستخدام المدفأة ومعيار العزل الحراري وفقًا لقانون العزل الحراري رقم 95.

حمل التسخين القياسي هو 9.2 كيلووات، حمل التسخين النوعي هو 57.20 وات لكل متر مربع. تم إجراء المحاكاة باستخدام محاكاة البناء والنظام المزدوج TRNSYS-TUD.

في المحاكاة، يحتوي المبنى الحالي على غلاية غاز ذات درجة حرارة منخفضة. يتم نقل الحرارة عبر مشعات. وبناءً على ذلك، قام العلماء بتخفيض درجة حرارة التدفق من أجل إثبات إمكانية التسخين بالأشعة تحت الحمراء مع التحكم الأساسي في درجة الحرارة باستخدام تسخين الغاز أو المشعاعات الموجودة.

مزيج من التدفئة الأساسية غير المنظمة والتدفئة بالأشعة تحت الحمراء المنظمة

تم إجراء التحليل بتسلسل يمكن إجراؤه عمليًا من قبل أصحاب المنازل. أولاً، يتم التحكم في درجة الحرارة الأساسية للمبنى باستخدام تسخين الغاز. بدءًا من نظام التسخين بدرجة حرارة تدفق تبلغ 70 درجة مئوية ودرجة حرارة عودة تبلغ 55 درجة مئوية (ϑV/ϑR = 70 درجة مئوية/55 درجة مئوية)، تم تقليل درجة الحرارة القصوى لمنحنى التسخين إلى درجة حرارة التدفق (ϑV) ) من 40 درجة مئوية ومنحنى تسخين ϑV / ϑR = 40/30 مجموعة. في سبع من كل عشر غرف، سيتم الآن دعم المشعاعات غير المنظمة بسخانات الأشعة تحت الحمراء.

في الخطوة التالية، تم استبدال الغلاية ذات درجة الحرارة المنخفضة بمضخة حرارة الهواء والماء. ولم يقم العلماء بإجراء أي تغييرات على أبعاد نظام نقل الحرارة، أي المشعاعات، أو على معيار العزل. وعلى هذا الأساس، تمت مقارنة المتغيرات وتحديد الطاقة النهائية المطلوبة. كان الشرط الأساسي في جميع الأوقات هو الالتزام بمعايير الراحة الحرارية أثناء أوقات الاستخدام. مع المعلمات المحددة، يغطي التسخين بالأشعة تحت الحمراء استهلاك الطاقة المفيد بشكل متناسب في نطاق يتراوح من 26 إلى 38 بالمائة.

يمكن تعويض العجز في الأداء عن طريق التسخين بالأشعة تحت الحمراء

"تظهر النتائج أن النقص في الأداء الناتج يمكن تعويضه عن طريق التسخين بالأشعة تحت الحمراء،" كتب العلماء في جامعة TU Dresden في ختام الدراسة وتابعوا: "بشكل عام، تظهر الدراسة أنه من خلال استكمال نظام التدفئة المعتمد على الماء بـ سخان الأشعة تحت الحمراء، الموجود، لنظام التدفئة المصمم لدرجات حرارة أعلى يمكن استخدامه مع درجات حرارة النظام المنخفضة دون استبدال أسطح التسخين، وبالتالي فهو مناسب تمامًا للدمج مع مضخة حرارية. وقد أظهرت التحليلات أنه بالمقارنة مع المتغير الأساسي، يمكن تقليل الطاقة النهائية بنسبة تصل إلى 62% من خلال هذا الاستخدام المشترك. ويمكن تغطية أحمال الذروة بأنظمة مختلفة عند درجة حرارة أساسية منخفضة. "ومع ذلك، فإن التسخين بالأشعة تحت الحمراء مناسب بشكل خاص لهذا الغرض بسبب أوقات الاستجابة القصيرة."

استخدام المدخرات للأنظمة الكهروضوئية

يقول لارس هنريك فوس، الرئيس الأول لشركة IG Infrared في ألمانيا: "نظرًا لأن سخانات الأشعة تحت الحمراء غير مكلفة ومتاحة ويتم تركيبها في غضون ساعات قليلة، يمكن لأصحاب المنازل تنفيذ هذا النهج في وقت قصير وبتكاليف استثمار منخفضة".

وتبين الدراسة أنه يمكن الاستغناء عن ما يسمى بالتجديد العميق لغلاف المبنى والتغييرات في نظام نقل الحرارة الموصل للمياه. ويؤدي هذا إلى انخفاض كبير في تكاليف الاستثمار وبالتالي إلى تخفيف العبء المالي على أصحاب المنازل وأيضا إلى الإغاثة الاقتصادية، حيث لا توجد أي إعانات ضرورية. ويضيف ديرك بورنهورست: "يمكن استخدام الأموال التي يتم توفيرها بهذه الطريقة بشكل معقول لإنشاء نظام كهروضوئي أكبر لتوليد المزيد من الطاقة الشمسية الصديقة للمناخ - وليس فقط لتدفئة الغرفة، ولكن أيضًا لتزويد المستخدمين بالكهرباء والمياه الدافئة والتنقل الإلكتروني". ، عضو مجلس إدارة IG Infrared.

المصدر: نشرة صحفية "تسريع التسخين بالأشعة تحت الحمراء يتسارع إلى مضخة الحرارة"

من الممكن عمومًا الجمع بين التدفئة الأساسية غير المنظمة والتدفئة بالأشعة تحت الحمراء المنظمة. وهنا بعض المعلومات حول هذا الموضوع:

التدفئة الأساسية غير المنظمة

تشير التدفئة الأساسية غير المنظمة عادةً إلى التدفئة المركزية التقليدية، حيث يتم توفير الحرارة عن طريق مشعات أو تدفئة تحت الأرضية. غالبًا ما يتم التحكم في هذا النوع من التدفئة بواسطة منظم الحرارة، الذي يقيس درجة الحرارة في الغرفة ويقوم بتشغيل التدفئة أو إيقافها وفقًا لذلك.

تنظيم التدفئة بالأشعة تحت الحمراء

وعلى النقيض من التدفئة الأساسية غير المنظمة، يمكن عادة التحكم في التسخين بالأشعة تحت الحمراء بشكل فردي ودقيق. تحتوي سخانات الأشعة تحت الحمراء الحديثة على منظمات حرارة مدمجة وأدوات تحكم قابلة للبرمجة يمكن استخدامها لضبط درجة الحرارة في الغرفة وأوقات التسخين بدقة.

مزيج من أنظمة التدفئة

يمكن أن يكون الجمع بين التدفئة الأساسية غير المنظمة والتدفئة بالأشعة تحت الحمراء المنظمة أمرًا منطقيًا في مواقف معينة. على سبيل المثال، يمكن أن تكون التدفئة الأساسية بمثابة مصدر التدفئة الأساسي الذي يصل الغرفة إلى درجة حرارة أدنى معينة. يمكن بعد ذلك استخدام سخان الأشعة تحت الحمراء كمصدر تدفئة إضافي لتوفير راحة إضافية ودفء مستهدف لمناطق معينة من الغرفة.

مزايا الجمع

من خلال الجمع بين التدفئة الأساسية والتدفئة بالأشعة تحت الحمراء، يمكنك الاستفادة من مزايا كلا النظامين. تضمن التدفئة الأساسية تسخينًا متساويًا وعامًا للغرفة، بينما توفر التدفئة بالأشعة تحت الحمراء وقت استجابة سريعًا وتدفئة مستهدفة. يمكن أن يكون هذا مفيدًا بشكل خاص في الغرف التي يتم استخدامها بشكل متقطع فقط أو حيث توجد تفضيلات الحرارة الفردية.

السيطرة والتنظيم

من المهم أن يكون لديك التحكم والتنظيم المناسبين للجمع بين نظامي التدفئة بشكل فعال. من الناحية المثالية، يجب أن يكون لسخان الأشعة تحت الحمراء جهاز تحكم منفصل يمكن ضبطه بشكل مستقل عن التدفئة الأساسية. يتيح لك ذلك تكييف مخرجات الحرارة لسخان الأشعة تحت الحمراء مع احتياجاتك الفردية وتوفير الطاقة.

يرجى ملاحظة أنه يوصى بالحصول على المشورة المهنية من المتخصصين فيما يتعلق بالمتطلبات المحددة للمبنى ونظام التدفئة الخاص بك. يمكنهم مساعدتك في العثور على أفضل خيارات التركيب والتحكم التي تناسب حالتك الفردية.