المضخات الحرارية بديل فعال للمنازل الأمريكية بدلاً من السخانات الكهربائية

تواجه المنازل الأمريكية خياراً مهماً لتحسين كفاءة التدفئة وخفض الانبعاثات الضارة: المضخات الحرارية بدلاً من السخانات الكهربائية أو أنظمة الغاز التقليدية.

السخان الكهربائي، المعروف أيضاً باسم «السخان الكهربائي المقاوم»، يعمل مثل «المحمصة العملاقة» لتدفئة الغرفة بدلاً من خبز الخبز. في المقابل، تعتمد المضخة الحرارية على مبدأ فيزيائي بسيط: سحب الحرارة من الهواء الخارجي حتى في درجات التجمد ونقلها إلى الداخل، تماماً كما يفعل الثلاجة بنقل الحرارة من داخلها إلى الخارج (لذلك تشعر بدفء خلف الثلاجة).

أكدت تقارير الطاقة أن استبدال أنظمة الغاز السامة والسخانات الكهربائية بمضخات حرارية أمر ضروري للحد من انبعاثات الغازات الدفيئة وتحسين الصحة العامة. لكن هناك جانباً آخر أقل شهرة: استبدال «المحمصات العملاقة» بمضخات حرارية عاكسة (أي مكيفات تعمل للتدفئة) يجعل المنازل أكثر راحة وكفاءة، وبالتالي أقل تكلفة في التدفئة.

توفير مالي وانبعاثات أقل

وفقاً لتقرير حديث صادر عن مجموعة RMI غير الربحية، فإن واحدة من كل خمس منازل أمريكية تعتمد بشكل أساسي على السخانات الكهربائية في التدفئة. استبدال هذه السخانات بمضخات حرارية من شأنه أن يوفر للأسر الأمريكية 1,530 دولاراً سنوياً، أي ما مجموعه 20 مليار دولار على مستوى البلاد سنوياً (تشمل الحسابات المنازل الفردية فقط، وليس المباني متعددة الوحدات مثل الشقق).

كما ستنخفض الضغوط على الشبكة الكهربائية بشكل ملحوظ، بينما ستنخفض انبعاثات الكربون من المنازل التي تحول إلى مضخات حرارية للتدفئة وتسخين المياه بنسبة 40% تقريباً.

«هناك العديد من الفوائد للشبكة الكهربائية، والتي تترجم إلى انخفاض في الأسعار أيضاً. ثم هناك بالطبع استخدام أقل للطاقة».
ريان شيا، مدير برنامج المباني الخالية من الكربون في RMI

كيف تعمل المضخات الحرارية؟

تعتمد المضخات الحرارية على مبدأ فيزيائي: من خلال تغيير ضغط غازات التبريد، تسحب الحرارة من الهواء الخارجي أو السوائل الجوفية وتدخلها إلى المنزل. في الصيف، تعمل العملية في الاتجاه المعاكس، مما يبرد المكان مثل مكيف هواء تقليدي.

تتميز المضخات الحرارية بكفاءة فائقة لأنها تنقل الحرارة بدلاً من توليدها، على عكس السخانات الكهربائية أو أنظمة الغاز التي تحرق الوقود الأحفوري أو تستخدم الكهرباء لتوليد الحرارة. تتمتع المضخات الحرارية بمعامل أداء (COP) يصل إلى 3، مما يعني أنها تنتج 3 وحدات من الحرارة مقابل كل وحدة كهرباء مستهلكة. بعبارة أخرى، كفاءتها تصل إلى 300%، أي ثلاثة أضعاف كفاءة السخانات الكهربائية (التي تصل كفاءتها إلى 100%)، وحتى أكثر كفاءة من أفضل أنظمة الغاز.

تطبيقات متعددة في المنازل

تتنوع استخدامات المضخات الحرارية في المنازل حسب التصميم:

• المنازل بدون مجاري هواء: يمكن تركيب وحدات مضخات حرارية مثبتة على الجدران لتبادل الهواء بين الداخل والخارج.
• المنازل مع مجاري هواء: يتم استبدال نظام التدفئة المركزي (مثل الفرن) بوحدة داخلية متصلة بوحدة خارجية لتبادل الحرارة.
• عند استبدال مكيف الهواء: إذا كان مكيف الهواء القديم قد انتهى عمره الافتراضي، فإن استبداله بمضخة حرارية يوفر كلاً من التبريد والتدفئة في جهاز واحد.

مع تزايد الوعي بأهمية الاستدامة وخفض التكاليف، أصبحت المضخات الحرارية الخيار الأمثل للعديد من الأسر الأمريكية، سواء في المنازل الجديدة أو القديمة.