كيف تعمل المضخة الحرارية؟ ما مقدار المال الذي يمكن توفيره باستخدام المضخة الحرارية؟

معامل الأداء (COP)

تعريف

معامل الأداء (COP) هو مقياس لكفاءة المضخة الحرارية. ويُعرَّف بأنه نسبة كمية الحرارة المُوَصَّلة (أو المُزالة) إلى كمية الطاقة الكهربائية المُستَهلَكة. بعبارة أبسط، يُبيّن لنا كمية الحرارة التي يُمكن للمضخة الحرارية إنتاجها مقابل كل وحدة كهرباء تستهلكها.

رياضياً، يُعبّر عن مركز الضغط على النحو التالي:

معامل الأداء = الطاقة الكهربائية المستهلكة (واط) / الحرارة المنتجة (كم)

عندما يكون معامل أداء المضخة الحرارية 5.0، فإنها تُخفّض فواتير الكهرباء بشكل ملحوظ مقارنةً بالتدفئة الكهربائية التقليدية. إليكم تحليلًا وحسابًا تفصيليًا:

مقارنة كفاءة الطاقة
يبلغ معامل الأداء (COP) لأنظمة التدفئة الكهربائية التقليدية 1.0، أي أنها تنتج وحدة حرارية واحدة لكل كيلوواط ساعة من الكهرباء المستهلكة. في المقابل، تنتج المضخة الحرارية، التي يبلغ معامل أدائها 5.0، خمس وحدات حرارية لكل كيلوواط ساعة من الكهرباء المستهلكة، مما يجعلها أكثر كفاءة بكثير من أنظمة التدفئة الكهربائية التقليدية.

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

• التدفئة الكهربائية التقليدية: يتطلب 100 كيلوواط ساعة من الكهرباء.
• مضخة حرارية بمعامل أداء 5.0: يتطلب فقط 20 كيلوواط ساعة من الكهرباء (100 وحدة حرارية ÷ 5.0).

إذا كان سعر الكهرباء 0.5 يورو لكل كيلوواط ساعة:

• التدفئة الكهربائية التقليدية: تبلغ تكلفة الكهرباء 50 يورو (100 كيلوواط ساعة × 0.5 يورو/كيلوواط ساعة).
• مضخة حرارية بمعامل أداء 5.0: تبلغ تكلفة الكهرباء 10 يورو (20 كيلوواط ساعة × 0.5 يورو/كيلوواط ساعة).

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

مثال عملي
في التطبيقات العملية، مثل إمدادات المياه الساخنة المنزلية، افترض أن 200 لتر من الماء تحتاج إلى التسخين من 15 درجة مئوية إلى 55 درجة مئوية يوميًا:

• التدفئة الكهربائية التقليدية: يستهلك ما يقرب من 38.77 كيلوواط ساعة من الكهرباء (بافتراض كفاءة حرارية بنسبة 90٪).
• مضخة حرارية بمعامل أداء 5.0: يستهلك ما يقرب من 7.75 كيلوواط ساعة من الكهرباء (38.77 كيلوواط ساعة ÷ 5.0).

بسعر كهرباء يبلغ 0.5 يورو لكل كيلوواط ساعة:

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