توفير 3.422 مليون كيلوواط/ساعة مقارنةً بالغلايات الكهربائية! في الشهر الماضي، فازت شركة هيين بجائزة أخرى لتوفير الطاقة عن مشروع تسخين الماء الجامعي.
اختارت ثلث الجامعات في الصين سخانات المياه التي تعمل بالهواء والطاقة من شركة هيين. وقد حازت مشاريع هيين لتسخين المياه الموزعة في كبرى الجامعات والكليات على جائزة "أفضل تطبيق لتكاملات الطاقة المتعددة لمضخات الحرارة" لسنوات عديدة. وتُعد هذه الجوائز دليلاً على الجودة العالية لمشاريع هيين لتسخين المياه.
تتناول هذه المقالة مشروع تجديد نظام المياه الساخنة بنظام البناء والتشغيل والنقل (BOT) في شقة الطلاب بحرم هواجين بجامعة أنهوي العادية، والذي فازت شركة هيين مؤخرًا بجائزة "أفضل تطبيق لمضخة حرارية تكميلية متعددة الطاقة" في مسابقة تصميم تطبيقات أنظمة المضخات الحرارية لعام ٢٠٢٣. سنناقش بشكل منفصل جوانب مخطط التصميم، وتأثير الاستخدام الفعلي، والابتكار في المشروع.
مخطط التصميم
يعتمد هذا المشروع على إجمالي 23 وحدة من مضخات الحرارة الهوائية Hien KFXRS-40II-C2 لتلبية احتياجات المياه الساخنة لأكثر من 13000 طالب في حرم هواجين بجامعة أنهوي العادية.
يستخدم المشروع سخانات مياه تعمل بمضخات حرارية تعمل بمصدر هواء ومصدر ماء، مكملةً بعضها البعض، بإجمالي 11 محطة طاقة. تُسخّن المياه في حوض الحرارة المُهدرة بواسطة سخان مياه يعمل بمضخة حرارية تعمل بمصدر مياه صرف بنسبة 1:1، بينما يُسخّن الجزء غير الكافي بواسطة مضخة حرارية تعمل بمصدر هواء ويُخزّن في خزان الماء الساخن المُنشأ حديثًا، ثم تُستخدم مضخة الماء متغيرة التردد لتزويد الحمامات بالماء بدرجة حرارة وضغط ثابتين. يُشكّل هذا النظام دورةً سليمةً ويضمن إمدادًا مستمرًا بالماء الساخن.
تأثير الاستخدام الفعلي
الحفاظ على الطاقة:
في هذا المشروع، تُحسّن تقنية استغلال الحرارة المهدرة في مضخة الحرارة المائية استعادة الحرارة المهدرة إلى أقصى حد، وتُصرّف مياه الصرف الصحي عند درجة حرارة منخفضة تصل إلى 3 درجات مئوية، وتستخدم كمية صغيرة (حوالي 14%) من الطاقة الكهربائية للتشغيل، مما يُحقق إعادة تدوير الحرارة المهدرة (حوالي 86%). يوفر هذا المشروع 3.422 مليون كيلوواط/ساعة مقارنةً بالغلايات الكهربائية!
بفضل تقنية التحكم 1:1، يُمكن تطبيق ظروف عمل مختلفة تلقائيًا لضمان التوازن بين العرض والطلب. في ظل ظروف مياه الصنبور التي تزيد درجة حرارتها عن 12 درجة مئوية، يُحقق إنتاج طن واحد من الماء الساخن للاستحمام من طن واحد من مياه الصرف الصحي للاستحمام.
تُفقد طاقة حرارية تتراوح بين 8 و10 درجات مئوية تقريبًا أثناء الاستحمام. بفضل تقنية سلسلة الحرارة المهدرة، تُخفّض درجة حرارة تصريف مياه الصرف، وتُستَخرج طاقة حرارية إضافية من ماء الصنبور لتعويض الطاقة الحرارية المفقودة أثناء الاستحمام، مما يُحقق إعادة تدوير حرارة الاستحمام المهدرة، ويحقق أقصى قدر من قدرة إنتاج الماء الساخن، والكفاءة الحرارية، واستعادة الحرارة المهدرة.
حماية البيئة وخفض الانبعاثات:
في هذا المشروع، تُستخدم مياه السخان المُهدرة لإنتاج الماء الساخن بدلاً من الوقود الأحفوري. وبإنتاج 120 ألف طن من الماء الساخن (تكلفة الطاقة لكل طن من الماء الساخن 2.9 يوان صيني فقط)، وبالمقارنة مع الغلايات الكهربائية، يُوفر هذا 3.422 مليون كيلوواط/ساعة من الكهرباء، ويُقلل 3.058 طنًا من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
تعليقات المستخدم:
كانت الحمامات قبل التجديد بعيدة عن السكن، وكانت هناك طوابير طويلة للاستحمام. وكان الأمر الأكثر إزعاجًا هو عدم استقرار درجة حرارة الماء أثناء الاستحمام.
بعد تجديد الحمام، تحسنت بيئة الاستحمام بشكل كبير. لم يقتصر الأمر على توفير الوقت والجهد، بل الأهم من ذلك هو استقرار درجة حرارة الماء عند الاستحمام في برد الشتاء.
ابتكار المشروع
1. المنتجات مضغوطة للغاية واقتصادية وتجارية
يتم توصيل مياه الصرف الصحي ومياه الصنبور بسخان مياه المضخة الحرارية، حيث ترتفع درجة حرارة مياه الصنبور فورًا من 10 درجات مئوية إلى 45 درجة مئوية عند استخدام الماء الساخن، بينما تنخفض درجة حرارة مياه الصرف فورًا من 34 درجة مئوية إلى 3 درجات مئوية عند تصريفها. لا يقتصر استخدام سخان مياه المضخة الحرارية لسلسلة الحرارة المهدرة على توفير الطاقة فحسب، بل يوفر أيضًا المساحة. يغطي جهاز 10P مساحة متر مربع واحد فقط، بينما يغطي جهاز 20P مساحة 1.8 متر مربع.
2. استهلاك منخفض للغاية للطاقة، مما يخلق مسارًا جديدًا لتوفير الطاقة والمياه
تُعاد تدوير الحرارة المُهدرة لمياه الصرف الصحي الناتجة عن الاستحمام، والتي يتخلص منها الناس ويتخلصون منها دون جدوى، وتحويلها إلى مصدر ثابت ومستمر للطاقة النظيفة. تُمهد هذه التقنية، التي تعتمد على سلسلة الحرارة المُهدرة للمضخات الحرارية، والتي تتميز بكفاءة عالية في استخدام الطاقة وانخفاض تكلفة الطاقة لكل طن من الماء الساخن، طريقًا جديدًا للحفاظ على الطاقة وتقليل الانبعاثات الناتجة عن الاستحمام في الكليات والجامعات.
3. تكنولوجيا المضخة الحرارية المستخدمة في سلسلة الحرارة المهدرة هي الأولى من نوعها في الداخل والخارج
تهدف هذه التقنية إلى استعادة الطاقة الحرارية من مياه الصرف الصحي المعالجة، وإنتاج كميات متساوية من الماء الساخن لمعالجة المياه لإعادة تدوير الطاقة الحرارية. في ظل ظروف التشغيل القياسية، تصل قيمة معامل الأداء إلى 7.33، وفي التطبيق العملي، يتجاوز متوسط نسبة كفاءة الطاقة الشاملة السنوية 6.0. يُنصح بزيادة معدل التدفق ورفع درجة حرارة تصريف مياه الصرف الصحي لتحقيق أقصى قدرة تسخين في الصيف؛ وفي الشتاء، يُخفض معدل التدفق وتنخفض درجة حرارة تصريف مياه الصرف الصحي، مما يُحقق الاستفادة القصوى من الحرارة المهدرة.
وقت النشر: ٧ سبتمبر ٢٠٢٣