كيف تعمل مضخة الحرارة؟ كم من المال يمكن أن توفر؟

معامل الأداء (COP)

تعريف

معامل الأداء (COP) هو مقياس لكفاءة مضخة الحرارة. ويُعرّف بأنه نسبة كمية الحرارة المُولّدة (أو المُزالة) إلى كمية الطاقة الكهربائية المستهلكة. وبعبارة أبسط، يُبيّن لنا مقدار الحرارة التي تُنتجها مضخة الحرارة لكل وحدة كهرباء تستهلكها.

رياضيا، يتم التعبير عن COP على النحو التالي:

COP = الطاقة الكهربائية المستهلكة (W) الحرارة المنقولة (Q)

عندما يكون معامل أداء مضخة الحرارة 5.0، فإنها تُخفّض فواتير الكهرباء بشكل ملحوظ مقارنةً بالتدفئة الكهربائية التقليدية. إليك تحليل وحساب مُفصّل:

مقارنة كفاءة الطاقة
للتدفئة الكهربائية التقليدية معامل أداء قدره 1.0، ما يعني أنها تُنتج وحدة حرارية واحدة لكل كيلوواط/ساعة من الكهرباء المُستهلكة. في المقابل، تُنتج مضخة الحرارة ذات معامل الأداء 5.0 خمس وحدات حرارية لكل كيلوواط/ساعة من الكهرباء المُستهلكة، ما يجعلها أكثر كفاءة بكثير من التدفئة الكهربائية التقليدية.

حساب توفير تكلفة الكهرباء
بافتراض الحاجة إلى إنتاج 100 وحدة من الحرارة:

• التدفئة الكهربائية التقليدية:تحتاج إلى 100 كيلوواط ساعة من الكهرباء.
• مضخة حرارية مع COP 5.0:يحتاج فقط إلى 20 كيلوواط ساعة من الكهرباء (100 وحدة حرارية ÷ 5.0).

إذا كان سعر الكهرباء 0.5 يورو لكل كيلوواط ساعة:

• التدفئة الكهربائية التقليدية:تكلفة الكهرباء هي 50 يورو (100 كيلوواط ساعة × 0.5 يورو / كيلوواط ساعة).
• مضخة حرارية مع COP 5.0:تكلفة الكهرباء هي 10 يورو (20 كيلوواط ساعة × 0.5 يورو/كيلوواط ساعة).

نسبة الادخار
يمكن لمضخة الحرارة توفير 80% من فواتير الكهرباء مقارنة بالتدفئة الكهربائية التقليدية ((50 - 10) ÷ 50 = 80%).

مثال عملي
في التطبيقات العملية، مثل إمداد المياه الساخنة المنزلية، افترض أن هناك حاجة إلى تسخين 200 لتر من الماء من 15 درجة مئوية إلى 55 درجة مئوية يوميًا:

• التدفئة الكهربائية التقليدية:يستهلك حوالي 38.77 كيلووات ساعة من الكهرباء (بافتراض كفاءة حرارية تبلغ 90%).
• مضخة حرارية مع COP 5.0:يستهلك حوالي 7.75 كيلووات ساعة من الكهرباء (38.77 كيلووات ساعة ÷ 5.0).

بسعر كهرباء 0.5 يورو لكل كيلوواط ساعة:

• التدفئة الكهربائية التقليدية:تكلفة الكهرباء اليومية حوالي 19.39 يورو (38.77 كيلووات ساعة × 0.5 يورو/كيلووات ساعة).
• مضخة حرارية مع COP 5.0:تكلفة الكهرباء اليومية حوالي 3.88 يورو (7.75 كيلوواط ساعة × 0.5 يورو/كيلوواط ساعة).