تطبيق

تعتبر المبادلات الحرارية اللوحية (PHEs) مكونات حيوية في أنظمة التدفئة المركزية بسبب كفاءتها العالية، وحجمها المدمج، وقدرتها على التكيف مع ظروف التشغيل المتغيرة. فيما يلي شرح مفصل لتطبيقاتها النموذجية:

1. توزيع الحرارة المركزي

في أنظمة التدفئة المركزية، يتم عادةً توليد الحرارة في محطة مركزية باستخدام غلايات الغاز الطبيعي، أو الكتلة الحيوية، أو الطاقة الحرارية الجوفية، أو الحرارة المهدرة من العمليات الصناعية. تُستخدم المبادلات الحرارية اللوحية لنقل هذه الحرارة إلى الشبكة الرئيسية للتدفئة المركزية بكفاءة. تضمن موصلية الحرارة العالية وحجمها المدمج تقليل فقدان الحرارة أثناء النقل، مما يحافظ على كفاءة الطاقة في جميع أنحاء النظام.

مثال: في نظام يعمل بواسطة محطات تحويل النفايات إلى طاقة، تنقل PHEs الحرارة الناتجة عن حرق النفايات إلى الماء أو البخار المستخدم في الشبكة المركزية.

2. تبادل الحرارة في المحطات الفرعية

عند الواجهة بين شبكة التدفئة المركزية ومباني المستخدمين النهائيين (سكنية، تجارية، أو صناعية)، يتم تركيب المبادلات الحرارية في المحطات الفرعية. تقوم هذه المبادلات بنقل الحرارة من الدائرة الأولية إلى الدائرة الثانوية، التي توزعها على المستهلكين الفرديين.

يضمن هذا الفصل:
أ. حماية الدائرة الأولية من التلوث.
ب. الاستقلال الهيدروليكي، مما يسمح بمستويات ضغط مختلفة في الدائرتين الأولية والثانوية.
ج. تخصيص درجات حرارة الإمداد لتتناسب مع احتياجات المباني أو المناطق المحددة.

على سبيل المثال، قد يتطلب مجمع سكني درجات حرارة إمداد أقل مقارنة بمرفق صناعي، وتسمح المبادلات الحرارية بمثل هذه التعديلات.

3. إنتاج المياه الساخنة المنزلية

في العديد من أنظمة التدفئة المركزية، تُستخدم المبادلات الحرارية لإنتاج المياه الساخنة المنزلية عند الطلب. إنها توفر نقل حرارة فوري إلى المياه الباردة، مما يضمن إمدادًا مستمرًا وفعالًا من المياه الساخنة دون الحاجة إلى خزانات تخزين ضخمة.

المزايا: استجابة سريعة للطلبات المتغيرة، خسائر حرارية أقل، وتركيب مدمج داخل المحطات الفرعية أو المباني الفردية.

4. استرداد الطاقة واستخدامها

تلعب المبادلات الحرارية اللوحية دورًا حيويًا في استرداد الحرارة المهدرة من العمليات الصناعية، ومحطات الطاقة، أو مصادر أخرى. يمكن تغذية هذه الحرارة المستردة في شبكة التدفئة المركزية، مما يقلل الاعتماد على مصادر الطاقة الأولية.

مثال: يمكن نقل الحرارة من مياه التبريد في مصنع الصلب باستخدام المبادلات الحرارية اللوحية إلى نظام التدفئة المركزية، مستفيدين من الطاقة التي كانت ستضيع بخلاف ذلك.

5. موازنة الحمل والتحكم في درجة الحرارة

غالبًا ما تواجه أنظمة التدفئة المركزية طلبًا متقلبًا على مدار اليوم وعبر الفصول. تساعد المبادلات الحرارية اللوحية في تنظيم وتوازن الحمل الحراري من خلال التكيف مع معدلات التدفق المختلفة والفروق في درجات الحرارة بين خطوط الإمداد والعودة. يسمح تصميمها المعياري بإجراء تعديلات لتلبية الطلب الأقصى أو تحسين الأداء خلال فترات الطلب المنخفض.

مثال: خلال فصل الشتاء، تعمل أنظمة التدفئة المركزية عند طاقات أعلى لتلبية احتياجات التدفئة، بينما في فصل الصيف، يمكنها التعامل مع أحمال مخفضة لتطبيقات مثل إنتاج المياه الساخنة المنزلية.

6. دمج الطاقة المتجددة

تدمج أنظمة التدفئة المركزية بشكل متزايد مصادر الطاقة المتجددة مثل الحرارة الجوفية، والطاقة الشمسية الحرارية، أو المضخات الحرارية الكبيرة. تسهل المبادلات الحرارية اللوحية دمج هذه المصادر من خلال نقل الحرارة بكفاءة إلى شبكة التدفئة المركزية.

مثال: في محطة تدفئة مركزية تعمل بالطاقة الشمسية، تنقل المبادلات الحرارية اللوحية الحرارة من المجمعات الشمسية إلى الماء المتداول في شبكة التدفئة.

7. التدفئة حسب المنطقة

قد تحتوي المناطق أو الأحياء المختلفة على متطلبات تدفئة فريدة في شبكات التدفئة المركزية الكبيرة. تتيح المبادلات الحرارية المثبتة في محطات التحويل على مستوى المنطقة للنظام تقديم توصيل حرارة مخصص. وهذا يضمن استخدام الطاقة بشكل مثالي وراحة لمختلف احتياجات المستهلكين.

مثال: قد تتطلب منطقة تجارية درجات حرارة تسخين أعلى للعمليات الصناعية، بينما تحتاج المناطق السكنية القريبة إلى درجات حرارة أقل للتدفئة الداخلية والمياه الساخنة المنزلية.