كيف يمكن للمضخات الحرارية المثبتة على النوافذ أن توفر للمستأجرين التدفئة والتبريد بكفاءة

الأشخاص الذين يستأجرون منازلهم، أو ليس لديهم ما يكفي من المال لإجراء ترقيات كبيرة لمنازلهم، ظلوا لسنوات عديدة خارج نطاق التحول الكبير في تكنولوجيا التدفئة والتبريد التي يمكن أن تحسن الكفاءة، وتوفر المال وتكون أفضل للمناخ العالمي: المضخات الحرارية.

تستهلك المباني التدفئة والتبريد 35% من إجمالي الطاقة المستخدمة في الولايات المتحدة كل عام. تقوم العديد من المنازل والشركات بتحويل أنظمة التدفئة والتبريد التي تعمل بالوقود الأحفوري إلى أنظمة التدفئة والتبريد التي تعمل بالوقود الأحفوري المضخات الحرارية التي تعمل بالطاقة الكهربائية، والتي تستخدم الكهرباء ليس لتوليد هواء ساخن أو بارد ولكن لنقل الحرارة إلى الأماكن التي تحتاج إلى الدفء وخارج الأماكن التي تحتاج إلى التبريد.

حتى وقت قريب، كانت هذه العملية تتطلب تركيب كمية كبيرة من المعدات الكبيرة والمكلفة بشكل دائم في المبنى، الأمر الذي يحتاج إلى مقاول محترف ويمكنه تكلف ما يصل إلى 10000 دولار أمريكي فقط للتثبيت – بالإضافة إلى المعدات الفعلية. غالبًا ما تسمى هذه الأنظمة بالانقسامات الصغيرة، وعادةً ما تحتوي على مكثف خارج المبنى يتبادل الحرارة مع الهواء الخارجي ومبخر بالداخل يتبادل الحرارة مع الهواء الداخلي.

ولكن الآن أصبحت مضخات تسخين النوافذ متاحة في الولايات المتحدة، تمامًا مثل مكيف هواء النافذة، يمكن تركيب هذه الأجهزة المستقلة دون مساعدة احترافية وتوصيلها بمأخذ الحائط. على عكس مكيفات هواء النافذة، يمكنها توفير الحرارة والتبريد أيضًا. تكلفتها أقل بكثير من النظام الدائم – بين 3000 دولار و 4000 دولار – ويمكن نقله إلى عقار جديد في حالة انتقال المالك.

لا توجد خيارات كثيرة متاحة تجاريًا حتى الآن، ولا تستطيع الخيارات المتوفرة في السوق تسخين أو تبريد مساحات كبيرة جدًا بمفردها. وهي تعمل بكفاءة أقل عند تدفئة المنازل في أماكن ذات درجات حرارة خارجية شديدة البرودة. هناك عدد قليل من النماذج المتوفرة في السوق والتي هي أرخص، ولكن ليس لديها تصنيفات الكفاءة، لا تعمل عند درجات الحرارة الخارجية تكون باردة جدًا، ويكون صوتها أعلى عند الجري.

أملك تصميمها وتقييمها مجموعة واسعة من تقنيات بناء كفاءة استخدام الطاقة؛ إليك كيفية عمل مضخات تسخين النوافذ هذه، ولماذا قد تسمح بذلك سكان الشقق وسكان المنازل القديمة بسهولة و غير مكلفة نسبيا إجراء تحسينات كبيرة لأنظمة التدفئة والتبريد في منازلهم. انتهى الدعم الفيدرالي لهذا النوع من المعدات في عام 2025، لكن بعض شركات المرافق والولايات والحكومات المحلية قد تستمر في تقديم الأموال للمساعدة في دفع التكاليف.

نقل الحرارة من مكان إلى آخر

تستخدم المضخات الحرارية دورة تبريد قابلة للعكس ويمكن أن توفر تسخينًا وتبريدًا مماثلاً للسخانات الفضائية والأفران وسخانات الألواح التي تعمل بالطاقة الكهربائية، في حين باستخدام أقل من نصف الكهرباء.

تقوم المضخات الحرارية الأكثر شيوعًا بنقل الحرارة بين الهواء الداخلي والخارجي، ولكن يمكن للأنظمة الأخرى تبادل الحرارة مع الأرض أو مع المسطحات المائية، مثل البحيرات.

يتم تحديد قدرات المضخات الحرارية من خلال كمية الحرارة التي يمكنها نقلها خلال فترة زمنية معينة. قد تحتاج المضخة الحرارية التي تخدم المنزل بأكمله إلى قدرة من 12.000 إلى 60.000 وحدة حرارية بريطانية (حوالي 12,660 إلى 63,300 كيلوجول) – لكن قدرات وحدات النوافذ أقل بكثير، حيث تصل إلى حوالي 9,000 وحدة حرارية بريطانية فقط (9,500 كيلوجول).

يختلف الأداء بناءً على الظروف الخارجية، حيث تقوم الوحدة إما بإرسال حرارة زائدة لتبريد الأماكن الداخلية أو تجميع الحرارة لتدفئة الأماكن الداخلية. في وضع التبريد، يتم تصنيف المضخات الحرارية حسب نسبة كفاءة الطاقة الموسمية، وهو رقم يشير إلى مقدار التبريد الذي يتم تحقيقه لكل وحدة من الكهرباء المستخدمة. يُطلق على القياس المقابل للتدفئة اسم عامل الأداء الموسمي للتدفئة. بشكل عام، كلما كانت هذه الأرقام أكبر، كان أداؤها أفضل. وزارة الطاقة الأمريكية لديها ووضعت معايير دنيا لتلك الأرقام.

بينما تعمل هذه الوحدات حتى عندما تكون درجات الحرارة الخارجية -13 درجة فهرنهايت (-25 درجة مئوية)، فإن ناتج التسخين الخاص بها ينخفض ​​إلى ما يقرب من نصف قدرتها المقدرة، وتنخفض كفاءتها في استخدام الطاقة إلى ثلث أدائها المقدر عند درجة الحرارة تلك.

بالإضافة إلى تكلفتها المنخفضة مقارنة بالمضخات الحرارية المنفصلة التقليدية، تلبي مضخات الحرارة النافذة المعبأة احتياجات التدفئة والتبريد مع انخفاض الطلب على الطاقة وتكاليفها. لكن كل وحدة نافذة تخدم غرفة واحدة فقط، في حين أن الوحدة المنقسمة الأكثر شيوعًا يمكن أن تخدم غرفًا متعددة.

تتميز مضخات تسخين النوافذ المعبأة بأنها سهلة التركيب وغير مكلفة وتوفر خيارات متكاملة للتدفئة والتبريد للشقق والمنازل القديمة، مع أداء أعلى في كفاءة استخدام الطاقة مقارنة بالأنظمة التقليدية. وتشمل عيوبها الرئيسية قدراتها المنخفضة وانخفاض كفاءة استخدام الطاقة في المناخات أو الظروف شديدة البرودة.