مضخة حرارية ذات مصدر أرضي للأنابيب المدفونة
يستخدم نظام المضخة الحرارية ذات المصدر الأرضي للأنابيب المدفونة التربة كمصدر للحرارة أو المشتت الحراري. وتشمل المكونات الأساسية وحدة مضخة حرارية ومجموعة من المبادلات الحرارية المدفونة تحت الأرض. تُصنع هذه المبادلات الحرارية عادةً من أنابيب البولي إيثيلين أو البولي بيوتين عالية الكثافة-، وتحقق تبادلًا حراريًا فعالاً بين النظام والأرض من خلال سائل (مثل الماء أو مانع التجمد) يدور في الأنابيب المغلقة تحت الأرض.
الشكل: مبدأ عمل المضخة الحرارية ذات المصدر الأرضي للأنابيب المدفونة (التدفئة الشتوية)
في نظام المضخة الحرارية لمصدر الأرض المدفون، ترتبط التغيرات الديناميكية في حمل المبنى والتبادل الحراري مع التربة تحت الأرض بشكل وثيق وتتفاعل، مما يجعل نظام المضخة الحرارية هذا يُعرف أيضًا باسم المضخة الحرارية-المقترنة بالتربة. أثناء التنفيذ، هناك خياران رئيسيان لطريقة دفن المبادلات الحرارية المدفونة: الدفن الأفقي والدفن العمودي.
عادةً ما يستخدم الدفن الأفقي الدفن الضحل، وهو أمر سهل البناء وله استثمار أولي منخفض نسبيًا. ومع ذلك، فإن هذه الطريقة تشغل مساحة أكبر، وتتأثر درجة حرارة التربة الضحلة بسهولة بدرجة حرارة الهواء السطحي، مما يؤدي إلى تبادل حراري صغير نسبيًا لكل وحدة طول الأنبوب.
في المقابل، في حين أن الأنابيب المدفونة عموديًا لديها استثمار أولي أعلى، فإن موقعها العميق تحت الأرض يضمن درجة حرارة مستقرة نسبيًا في التربة العميقة على مدار العام، وبالتالي يضمن التشغيل المستقر لنظام المضخة الحرارية، وبالتالي يتم استخدامه على نطاق واسع.
ومع ذلك، توجد مشكلة محتملة لأنظمة المضخات الحرارية للأنابيب المدفونة عموديًا: إذا كانت الحرارة التي يمتصها المبادل الحراري المدفون في الشتاء غير متوازنة مع الحرارة المنبعثة في الصيف، فسيتم اختلال التوازن الحراري تحت الأرض، مما يؤدي إلى ارتفاع أو انخفاض مستمر في درجة حرارة التربة تحت الأرض، مما يؤثر في النهاية على كفاءة التبادل الحراري للمبادل الحراري المدفون.
