حل نظام المضخة الحرارية التجارية لمشاريع المستودعات والمباني الكبيرة

في مساحات المكاتب والمستودعات الكبيرة، يُعد الحفاظ على درجة الحرارة عند المستويات المثلى ضمن حدود الميزانيات الطاقية وأهداف الاستدامة مشكلة شائعة ومزعجة لمديري المرافق. ولا يمكن الاعتماد بعد الآن على أنظمة التدفئة الغازية كخيار مستدام، ويؤمن الكثيرون أن الانتقال البسيط إلى الكهرباء سيجبرهم على التضحية بالكفاءة والتكلفة. لكن هذا غير صحيح؛ إذ إن أنظمة المضخات الحرارية التجارية أصبحت في الواقع واقعًا مثبتًا.

لماذا تكتسب المضخات الحرارية التجارية زخمًا متزايدًا في المباني الكبيرة

لقد تطورت تكنولوجيا مضخات الحرارة تطوراً كبيراً. وستتمكن أنظمة التثبيت التجارية من الجيل الجديد من التعامل مع أماكن ضخمة مثل غرف المستودعات التي يبلغ طولها وعرضها ٥٠ متراً وارتفاعها ٨ أمتار، أو مراكز الخدمات اللوجستية، ومصانع التصنيع. وهذه حالة اقتصادية جذّابة أيضاً.

ويمكن أن تكون تكاليف التشغيل أقل من تكاليف الغاز بنسبة تتراوح بين ٢٠٪ و٣٠٪.

وعلاوةً على ذلك، فإن خفض الانبعاثات الكربونية سيصل إلى عشرات النسبة المئوية.

فخذ على سبيل المثال مستودعاً في بولندا مساحته ٦٢٥٠٠ متراً مربعاً: حيث تم الاستغناء تماماً عن الغاز واستبداله بحلٍّ يعتمد على مضخات حرارية تُولِّد الحرارة والتبريد من الهواء. وتستخدم هذه المضخات مادة التبريد R32 وت log achieve إمكانية الاحترار العالمي (GWP) أقل بنسبة ٦٥٪ مقارنةً بالسوائل الشائعة الاستخدام. ومن فوائد هذا الحل لأصحاب المرافق: خفض تكاليف التشغيل وتحقيق تقدّم حقيقي على طريق الاستدامة البيئية.

اعتبارات التصميم لتطبيقات المستودعات

مع ذلك، فإن تركيب مضخة حرارية تجارية مخطط لها ومصممة خصيصًا للاستخدام التجاري يتطلب تصميم نظامٍ مناسب. ومن أبرز المشكلات التي تظهر في المستودعات ظاهرة التدرج الحراري، حيث ترتفع الهواء الدافئ نحو السقف بينما يظل الشعور بالبرد قائمًا عند مستوى الأرض. وقد وُضعت أنظمة حديثة جدًّا تعتمد على تقنيات ذكية لتوزيع الهواء، مع استراتيجيات مُعدَّة خصيصًا لتفادي حدوث هذه المشكلة.

وبعض التصاميم تتضمَّن حتى مراوح لإعادة توزيع الهواء لتدوير الحرارة المحبوسة إلى مستويات العمل، بهدف تقليل استهلاك الطاقة وتحسين بيئة درجة الحرارة للمستفيدين. وهذه الميزة مفيدة جدًّا عند تطبيقها في التصاميم ذات الارتفاع الكبير، إذ تتيح تحقيق درجة حرارة ثابتة دون تحمُّل تكاليف مرتفعة.

وعند الشروع في أي مشروع، فإن أكبر فائدة تجنيها تكون عبر تقليل كمية الحرارة المطلوبة منذ البداية، وذلك بإضافة عزل حراري للجدران والأرضيات للحد من الفقد الحراري، وإغلاق مسارات تسرب الهواء داخل المبنى وخارجه.

الأنظمة الهجينة: خطوة عملية نحو التحول الكهربائي الكامل

ليست جميع المباني في وضع يسمح لها بالتحول الكامل إلى أنظمة كهربائية بالكامل. ويمكن أن يكون النظام الهجين — الذي يجمع بين مضخات الحرارة والغلايات الغازية المكثِّفة — وسيلة جيدة للانتقال التدريجي. ويكون المصدر الرئيسي للحرارة هو مضخة الحرارة، التي توفر معظم احتياجات التدفئة للمبنى، بينما تُكمِّل الغلاية التدفئة عند الاستخدام المرتفع جدًّا، أو في الطقس البارد عندما تنخفض درجات الحرارة المحيطة إلى حوالي ٤ °م أو أقل.

وقد نُفِّذ هذا النهج بنجاح في مركز ستانسفيلد للأعمال في ساندرلاند، والذي يضم مضخة حرارية مدمجة من نوع مصدر الهواء بقدرة ٣٢ كيلوواط وغلاية غازية مكثِّفة تُدار عبر نظام إدارة المباني.

والفائدة واضحة للجميع: مبنى قادر على إزالة الانبعاثات الكربونية دون المساس بالأداء، بل ويمكنه حتى التخلص من الغلاية تمامًا مع تحسين أداء النظام تدريجيًّا.

الأداء في ظروف التشغيل الفعلية والعائد على الاستثمار

لقد أثبتت مضخات الحرارة التجارية كفاءتها من خلال التثبيتات. فعلى سبيل المثال، تم تركيب نظام مضخة حرارية هوائية-هوائية في مستودع بأكسفورد حقق معامل أداء (COP) بلغ ٤,٣٦، ويمكنه تأمين التدفئة والتبريد (كما يمكن دمجه مع الألواح الشمسية ووحدات تخزين البطاريات).

يستخدم مركز لوجستي بمساحة ١٢٠٠٠٠ متر مربع ومقره بلجيكا مضخة حرارية مركزية واحدة تعمل بمادة التبريد R290 بدلًا من حلول التدفئة الغازية السابقة. وباستخدام مادة R290 (البروبان) التي تمتلك إمكانية الاحترار العالمي (GWP) المنخفضة جدًّا والبالغة ٣ فقط (مقارنةً بـ ٦٧٥ لمادة R32)، تنخفض الآثار المناخية وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون مقارنةً بالتدفئة الغازية. كما يتيح هذا الحل في المستقبل دمجها مع الكهرباء المتجددة ووحدات تخزين البطاريات.

تم تركيب مضخة حرارية بقدرة ٧١٥ كيلوواط في مستودع بمساحة ٢٥٠٠٠ متر مربع في بولندا لتحل محل التدفئة الغازية التي كانت تُنتج نحو ١٨٦ طنًّا من ثاني أكسيد الكربون سنويًّا. ويتميز هذا النظام بأنه يوفِّر كلًّا من التدفئة والتبريد عبر تركيب واحد، ويتم التحكم فيه مركزيًّا وتعديل إنتاجه وفقًا لاحتياجات العمل.

الخاتمة

أصبحت أنظمة المضخات الحرارية التجارية خيارًا قابلاً للتطبيق لمشاريع المستودعات والمباني الكبيرة الأخرى. وعند النظر في سهولة التركيب، والفعالية من حيث التكلفة، وانخفاض فواتير المرافق، وانخفاض الانبعاثات الكربونية بالنسبة لأولئك الذين يفكرون في تجديد منشأة ما، فلا توجد بديلٌ أسهل من هذا النوع من الأنظمة البديلة. أما بالنسبة لأولئك الذين يبحثون عن حلٍّ وسطي، فقد يكون الحل الهجين كافياً في الوقت الراهن، بينما يُنظر آخرون إلى الأنظمة الكهربائية بالكامل كمرجعٍ للمستقبل.

منذ عام ٢٠٠٩، تشارك هذه المؤسسة في اتخاذ القرارات المتعلقة بمجال الطاقة المتجددة؛ وتقدِّم منتجاتٍ تشمل المضخات التجارية، ولوحات الطاقة الشمسية المدمجة (PVT)، والتوربينات الريحية، وبطاريات ليثيوم حديد فوسفات (LiFePO₄)، والتي يمكن دمجها ضمن نظام طاقة واحد. واعتماداً على الجودة والتركيز على احتياجات العملاء، تساعد شركة DHC في إنجاز المهام المتعلقة بتشغيل المباني منخفضة الكربون. زورونا لتكتشفوا جميع المضخات الحرارية التجارية المتاحة أمامكم لاتخاذ القرار المناسب.