الفهرس
المقدمة
تستهلك عملية تبريد المباني حوالي 10% من إجمالي الطاقة الكهربائية التي يتم إنتاجها في العالم وفقاً لوكالة الطاقة الدولية، وتشكل المباني السكنية لوحدها 5% منها.
ويزداد الطلب على الطاقة الكهربائية بسبب زيادة الحاجة إلى التبريد في أو قات الذروة من اليوم مما يزيد من قيمة فاتورة الكهرباء، مما يدفعنا للبحث عن حلول تغني وتقلل من استهلاك الطاقة الكهربائية وأكثر فاعلية وأقل تكلفة. ومن أشهر طرق التبريد التي تلبي هذه المتطلبات والتي زاد الطلب عليها مؤخراً هي «أنظمة تبريد المناطق – District Cooling».
نتعرف في هذا المقال على مفهوم تبريد المناطق ولما هو أكثر كفاءة من الطرق التقليدية وإيجابياته وسلبياته.
ما هو تبريد المناطق؟
نظام تبريد المناطق هو نظام لتبريد المباني السكنية أو المباني الصناعية والتجارية عن طريق مياه مبردة قادمة من محطة مركزية تصل إلى عدة مباني عبر شبكة من الأنابيب. ويختلف هذا النظام عن أنظمة التكييف أو التبريد التقليدية الأخرى كونه يحتوي على وحدة تبريد واحد تزود عدة مباني، وفي الأنظمة الأخرى يحتوي كل مبنى على وحدة تبريد خاصة به. كما تستخدم معظم المباني الصغيرة تقنيات تبريد تستهلك طاقة أكثر. بينما تعتبر أنظمة تبريد المناطق أكثر استدامة وكفاءة في استخدام الطاقة لتبريد المناطق الحضرية.
تشير«جمعية التدفئة والتكييف الهوائي الأمريكية – ASHRAE» إلى أن فكرة تبريد المناطق تعود إلى الثمانينيات من القرن التاسع عشر، وقد تم بناء أول أنظمة تجارية لتبريد المناطق في الثلاثينيات. ثم تم إحياء هذه التقنية في العقود الأخيرة، خاصة في الشرق الأوسط وأوروبا وجنوب شرق آسيا.
بالنسبة لخدمة تبريد المناطق فهي تكون إما خدمات بنية تحتية أو مملوكة للمستخدمين النهائيين. ويمنح إنتاج المياه المبردة بشكل مركزي لعدة مبان في نفس المنطقة أنظمة تبريد المناطق ميزة الحجم التي تؤدي إلى انخفاض التكاليف وزيادة الكفاءة وتحسين القدرة التنافسية. هذا يتيح لمحطات تبريد المناطق استخدام خيارات تقنية مثل تخزين الطاقة الحرارية، ومبردات عالية الكفاءة ذات سعة كبيرة، ووحدات التبريد المتصلة توالياً، مما يقلل من استهلاك الطاقة الإجمالي للنظام.
كيف تعمل أنظمة تبريد المناطق؟
يتألف نظام التحكم الفعّال من عناصر محددة تشمل:
- محطة التبريد المركزية.
- المبادل الحراري.
- شبكة التوزيع المكونة من أنابيب معزولة جيداً ذهاباً وإياباً من محطة التبريد.
- المستهلك، أو المباني.
تنتج محطة التبريد المركزية المياه وتستخدم بالعادة مبرّدات كبيرة وفعّالة من حيث استهلاك الطاقة والمياه للتبريد للاستفادة من حجم وتنوع الطلب على التبريد بين المباني المختلفة في المنطقة.
تنتقل مياه التبريد من محطة التبريد عبر أنابيب معزولة تحت الأرض إلى المبادل الحراري الموجود عند المباني والذي يعمل على ضخ المياه الباردة إلى المستهلك عبر أنابيب التوزيع، ثم يقوم المبادل الحراري بسحب المياه التي امتصت الحرارة من المبنى وضخها مرة أخرى إلى المحطة عن طريق خلق فرق ضغط بين خطوط التوزيع وخطوط العودة.
الشكل التالي يوضح نظام تبريد المناطق:
لماذا تعد أنظمة تبريد المناطق أكثر كفاءة؟
أصحبت عملية تبريد المناطق أكثر استخداماً من وسائل التبريد التقليدية مؤخراً، ومن المتوقع أن تشهد نمواً خلال الفترة المقبلة خصوصاً في منطقة الشرق الأوسط، فقد أصبحت دول مثل الإمارات والسعودية تلجاً لها. لكن لماذا؟
تعد عملية التبريد هذه أكثر كفاءة بسبب عدة عوامل، وهي:
- استهلاك الطاقة أقل بـ50% من الطرق التقليدية.
- صديقة للبيئة وعديمة الانبعاثات.
- انخفاض استهلاك الطاقة يؤدي إلى انخفاض الطلب على الطاقة في أوقات الذروة مما يقلل من فاتورة الكهرباء ويزيد من استقرار الشبكة.
- تقلل المساحات المشغولة لوضع وسائل التبريد.
- استخدام مصادر متجددة مثل الماء في عملية التبريد.
إيجابيات وسلبيات تبريد المناطق؟
إيجابيات:
يتمتع نظام تبريد المناطق بالعديد من الفوائد، نذكرها:
- تكلفة أقل، لأن استخدام المياه الجوفية الباردة أو أي نوع من أنواع المياه لتبادل الحرارة أقل تكلفة من تركيب مبردات على الأسطح التي تجد صعوبة في التخلص من الحرارة في الهواء الساخن.
- أكثر هدوءاً وأقل ضوضاء.
- يحتاج مساحة أقل، عند استخدام محطة تبريد مركزية واحدة تعمل على تبريد عشرات المباني.
- يستهلك كمية أقل من الكهرباء ويطلق كمية أقل من الغازات الدفيئة مقارنة بأنظمة التكييف التقليدية.
- يتطلب صيانة سنوية أقل من أنظمة تكييف الهواء التقليدية.
- يحسن جودة الهواء المحلية من خلال تجنب عمليات الاحتراق المستخدمة في نقل الحرارة.
- عمر معداته أطول مقارنة بأنظمة التبريد الأخرى.
- يمكن لأصحاب ومالكي المباني التأهل للحصول حوافز أنظمة الطاقة المتجددة.
- يمكنه أيضًا توفير تدفئة مكانية فعّالة في الشتاء عن طريق عكس العملية.
السلبيات:
يتمتع هذا النظام بالعديد من الإيجابيات، لكنه بالمقابل له سلبيتين، وهما:
- تكلفة التثبيت الأولية أعلى من تثبيت أنظمة التبريد الأخرى.
- قد يواجه بعض التحديات المتعلقة بالحصول على الموافقات والتراخيص القانونية اللازمة لتثبيت النظام، خصوصاً عند تثبيت هذه الأنظمة في مناطق وأحياء مختلفة.
خلاصة
تبريد المباني يستهلك كماً كبيراً من الطاقة أكثر من تلك المستخدمة في تدفئتها في العالم كما أن عملية التبريد لا تقتصر على تكييف الهواء فحسب بل يشمل تطبيقات واسعة مثل التبريد في الصناعة، ومن المتوقع أيضًا زيادة الطلب على التبريد في المستقبل نتيجة لتوقعات بارتفاع الحرارة في الأسواق الناشئة. ولتلبية هذا الطلب المتزايد، تعتمد العديد من الدول على أنظمة تبريد المناطق كوسيلة بسيطة وفعالة وأكثر كفاءة للتبريد كما أنها تتيح استخدام الطاقة المتجددة في استهلاك الطاقة واستخدام المصادر المتجددة في عملية التبريد مثل الماء.
بدأت عدداً من دول الشرق الأوسط باللجوء إلى هذه الطريقة في التبريد لفاعليتها وكفاءتها وسنلاحظ أن هذا سيشجع المزيد من الدول على اللجوء لهذه الطريقة.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة …
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصادر: EMSD, icax, District Energy, District Cooling Pro
