كيف تتحدى دبي الحرارة؟ سر تبريدها واستدامتها الذكية
25 أبريل 2025
نسخ الرابط
المصادر
45
إظهار المصادر في النص
Google
Object-1
Witpress
Magzoid
Mediaoffice
Blog Newlaunchproperties
Homestratosphere
Austincontrarian
Baggagetaxi
Dubaiideal
Prasoon
Re-thinkingthefuture
Neuroject
Design-middleeast
Google
Beyracarchitects
Armanipro
Artsandculture Google
Artboothgallery
Luxuryproperty
Armanipro
Mdpi
Wfmmedia
Gulfnews
Bidoun
Algedra
Ierek
Dxbadventure
Dubaibusinessdirectory
Ibnbattutamall
Algedra Com
En Wikipedia
Dergi Neu Edu
Designconceptsint
Continents
Bayut
Khaleejtimes
Breakingtravelnews
Saadatrent
Global Ctbuh
Armanipro
Architectureau
Kestates
Kreafolk
Prezi
تشتهر دبي بأفقها السماوي، ولكن خلف واجهاتها الزجاجية المتلألئة تكمن معركة مستمرة ضد الحرارة. فمع متوسط درجات حرارة صيفية تتراوح بين 32 و 37.2 درجة مئوية، ووصولها أحيانًا إلى 50 درجة مئوية، لا يُعد الحفاظ على البرودة مجرد رفاهية، بل ضرورة أساسية
[1]. في الواقع، يمكن أن يستهلك تكييف الهواء ما يصل إلى 80% من كهرباء المبنى بشكل مذهل[1]. أضف إلى ذلك توقعات تغير المناخ التي تتنبأ بارتفاع أكبر في درجات الحرارة وزيادة الطلب على التبريد (بنسبة تصل إلى 40% بحلول عام 2080)، وسترى حجم التحدي[1]. وهنا يأتي دور البنية التحتية الذكية في دبي. نقدم لك تبريد المناطق (DC) وإعادة تدوير مياه الصرف الصحي المعالجة (TSE) – وهي أنظمة حاسمة تتماشى مع أهداف الطاقة في المدينة مثل استراتيجية دبي المتكاملة للطاقة 2030 (DIES2030) واستراتيجية إدارة جانب الطلب (DSM)، مما يمهد الطريق لمستقبل أكثر استدامة
[36].
فهم تقنية تبريد المناطق (DC) في دبي
إذًا، ما هو تبريد المناطق بالضبط؟ فكّر فيه على أنه تكييف هواء على نطاق واسع جدًا. فبدلًا من أن يكون لكل مبنى مبرداته الخاصة المزعجة والمستهلكة للطاقة، تقوم محطة مركزية بإنتاج المياه المبردة
[2]
[12]. تنتقل هذه المياه فائقة البرودة عبر شبكة من الأنابيب المعزولة تحت الأرض إلى مختلف المباني في المنطقة، فتبردها، ثم تعود إلى المحطة ليتم تبريدها مرة أخرى – في حلقة مغلقة مستمرة[2]
[3]
[11]
[24][3]. إنها طريقة أذكى للتعامل مع الحرارة، خاصة في المناطق المكتظة بالسكان[2]
[22].
دعنا نحلل الأجزاء الرئيسية. أولًا، لديك محطة التبريد المركزية. تستخدم هذه المحطة الضخمة مبردات صناعية كبيرة وعالية الكفاءة لتبريد المياه إلى حوالي 4-7 درجات مئوية
[17]
[45]. ولأنها مركزية، فإنها تستفيد من وفورات الحجم والعمليات المُحسَّنة
[6][24][11]. تتميز العديد من المحطات أيضًا بخزانات تخزين الطاقة الحرارية (TES). هذه الخزانات تشبه الترمس العملاق، حيث تخزن المياه المبردة التي يتم إنتاجها خلال ساعات الذروة المنخفضة (عندما تكون الكهرباء أرخص) لاستخدامها عند ارتفاع الطلب، مما يعزز الكفاءة ويخفف الضغط على شبكة الكهرباء[12]
[19]
[31]
[43]. يتم إطلاق الحرارة التي تزيلها المبردات عبر أبراج التبريد
[35][45].
تاليًا، هناك شبكة التوزيع. تخيل شبكة خفية من الأنابيب المعزولة بدرجة عالية تحت الأرض تنقل المياه المبردة للخارج وتعيد المياه الأكثر دفئًا[2][3][22]. العزل هو مفتاح منع فقدان الطاقة. هذه الشبكات واسعة النطاق – فشركة إيميكول (Emicool)، إحدى الشركات المزودة للخدمة، كان لديها أكثر من 240 كيلومترًا من الأنابيب في عام 2019
[23]. أخيرًا، يحتوي كل مبنى على محطة نقل الطاقة (ETS)
[41]. هذه هي نقطة الاتصال، وعادة ما تستخدم المبادلات الحرارية لنقل تأثير التبريد من شبكة المنطقة إلى نظام تكييف الهواء الداخلي للمبنى (مثل وحدات مناولة الهواء)[3]. تقوم العدادات هنا بتتبع كمية طاقة التبريد التي يستخدمها المبنى (تقاس بوحدة طن تبريد-ساعة RT-hr) لأغراض الفوترة[3]
[5]
[42]. تستخدم معظم الأنظمة الحديثة مبادلات حرارية غير مباشرة، مما يحافظ على فصل مياه المنطقة عن مياه المبنى، وهو ما يساعد في إدارة التسربات[3].
إعادة تدوير المياه في دبي: دور مياه الصرف الصحي المعالجة (TSE)
تقع دبي في منطقة صحراوية، مما يجعل المياه ثمينة للغاية وتعتمد بشكل كبير على تحلية المياه كثيفة الاستهلاك للطاقة لتوفير مياه الشرب
[7]
[37]. للحفاظ على هذا المورد الحيوي، تقوم بلدية دبي (DM) بمعالجة مياه الصرف الصحي لإنتاج مياه الصرف الصحي المعالجة (TSE)[7][37]. هذه المياه المنقاة ليست مخصصة للشرب، ولكنها مثالية للاستخدامات غير الصالحة للشرب[19]. ويتمثل دورها الأكبر، خاصة فيما يتعلق بالتبريد، في توفير المياه التعويضية لأبراج التبريد في محطات تبريد المناطق والمباني الكبيرة
[32]. تتبخر كميات كبيرة من المياه من هذه الأبراج للتخلص من الحرارة، وتنص لوائح المباني الخضراء في دبي فعليًا على استخدام بدائل مثل مياه الصرف الصحي المعالجة (TSE) بدلًا من مياه الشرب الثمينة[32].
إلى جانب أبراج التبريد، تُستخدم مياه الصرف الصحي المعالجة (TSE) على نطاق واسع لري المساحات الخضراء المورقة التي تراها في جميع أنحاء دبي، مما يوفر مصدرًا مستدامًا للمياه
[21][31]. كما أنها تُستخدم في مكافحة الغبار في مواقع البناء[19]. ومع ذلك، يمكن أن تحتوي مياه الصرف الصحي المعالجة الخام (TSE) على مستويات أعلى من الملوثات والمواد الصلبة الذائبة (TDS) مقارنة بمياه الشرب، مما قد يضر بمعدات التبريد بمرور الوقت[7][37]. لهذا السبب، غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى معالجات "تنقية" إضافية مثل التناضح العكسي (RO) والترشيح الفائق (UF) لتنقية مياه الصرف الصحي المعالجة (TSE) بشكل أكبر[7]
[9]
[30]. على سبيل المثال، تستخدم شركة إمباور (Empower) مزيجًا من مياه الصرف الصحي المعالجة (TSE) المعالجة بالتناضح العكسي (RO) والترشيح الفائق (UF) في بعض أبراج التبريد لحماية المعدات مع تجنب استخدام مياه الشرب تمامًا[7][37]. تنتج دبي كمية هائلة من مياه الصرف الصحي المعالجة (TSE) سنويًا (حوالي 735 مليون متر مكعب)، وبينما تتواصل الجهود لتسويقها وزيادة استخدامها، يظل تعظيم إمكاناتها جزءًا أساسيًا من استراتيجية المياه في المدينة
[26]
[27]
[8][32].
لماذا يتفوق تبريد المناطق: كفاءة الطاقة وتوفير التكاليف
لا يقتصر تبريد المناطق على كونه هندسة ذكية فحسب؛ بل إنه يحقق فوائد كبيرة، خاصة في كفاءة الطاقة وتوفير التكاليف مقارنة بأنظمة تكييف الهواء التقليدية[3][5][12]
[14]. دعنا نلقي نظرة على جانب الطاقة أولًا. تستخدم المحطات المركزية مبردات ومعدات كبيرة وأكثر كفاءة بطبيعتها من الوحدات الأصغر في المباني الفردية[6][11][24][11]. يتم تشغيلها بواسطة خبراء يستخدمون أنظمة تحكم متطورة (مثل أنظمة SCADA ومراكز التحكم الذكية) لتحقيق أقصى أداء[2][6]
[33][1]. بالإضافة إلى ذلك، تخدم شبكات تبريد المناطق مباني متنوعة ذات أوقات ذروة تبريد مختلفة، مما يؤدي إلى تخفيف الطلب والسماح للمحطة بالعمل بكفاءة أكبر بشكل عام
[13][22]. تعمل خزانات تخزين الطاقة الحرارية (TES) على تحسين استخدام الطاقة بشكل أكبر عن طريق تحويل إنتاج التبريد إلى ساعات خارج الذروة[12][19][31][43]. حتى عملية طرد الحرارة تكون أكثر كفاءة مع أبراج التبريد الكبيرة المبردة بالماء مقارنة بالوحدات النموذجية المبردة بالهواء، خاصة في مناخ دبي[8]
[38][36]. كما أن المركزية تقلل بشكل كبير من كمية غازات التبريد اللازمة عبر المنطقة، مما يقلل من الضرر البيئي المحتمل الناجم عن التسربات[13][41][17]
[16].
الأرقام تتحدث عن نفسها. تدعي بعض المصادر أن تبريد المناطق يمكن أن يكون أكثر كفاءة بمقدار 5-10 مرات من الأنظمة التقليدية[1]. ويشير مزودون مثل إيميكول (Emicool) إلى توفير في الطاقة يصل إلى 35%[12]، بينما تشير دراسات أخرى إلى تحسينات تقترب من 40% أو حتى تصل إلى 50% مقارنة بتكييف الهواء التقليدي[42][5][14]. ووجدت دراسة رئيسية أجراها مكتب تنظيم ورقابة قطاع الكهرباء والمياه في دبي (RSB) أن أنظمة تبريد المناطق بلغ متوسط كفاءتها 0.92 كيلوواط/طن تبريد، وهو أفضل بكثير من متوسط 1.51 كيلوواط/طن تبريد للأنظمة الأخرى – مما يعني استخدام كهرباء أقل بنحو 40% لكل وحدة تبريد[36].
يُعد توفير التكاليف أيضًا عامل جذب رئيسي. بالنسبة للمطورين، فإن الاتصال بشبكة تبريد المناطق يلغي التكلفة الأولية الضخمة ومتطلبات المساحة لتركيب المبردات في كل مبنى[3][13][11][3][11][13][17][16]. كما يتحرر أصحاب المباني من التكاليف المستمرة ومتاعب صيانة محطات المبردات المعقدة[3][6][13][11][33]. تترجم كفاءة الطاقة مباشرة إلى فواتير كهرباء أقل بشكل عام[6][12][41][14]. بالنسبة لمزود خدمة تبريد المناطق، فإن استخدام مياه الصرف الصحي المعالجة (TSE) الأرخص لأبراج التبريد يقلل من تكاليف المياه بشكل كبير[7][37][6]. ومع ذلك، بالنسبة للمستخدم النهائي (مثل المستأجر)، فإن هيكل الفوترة مختلف. عادةً ما تدفع رسوم استهلاك بناءً على الاستخدام (طن تبريد-ساعة RT-hr) ورسوم طلب ثابتة تتعلق بالسعة المخصصة لوحدتك، بالإضافة إلى رسوم عداد محتملة أو رسوم إضافية للوقود[5][42][38][42]. يمكن أن تجعل رسوم الطلب هذه أحيانًا تبريد المناطق يبدو أكثر تكلفة شهريًا مقارنة بالمباني "الخالية من المبردات" حيث يتم تضمين تكاليف التبريد في الإيجار، مما يمثل مقايضة بين التكلفة المباشرة والكفاءة البيئية الشاملة[5][38].
مشهد تبريد المناطق في دبي: كبار المزودين والتنفيذ
دبي لا تستخدم تبريد المناطق فحسب؛ بل هي رائدة عالميًا في هذا المجال، فهي موطن لأكبر مزود خدمة في العالم وشبكات واسعة عبر مشاريعها التطويرية الشهيرة
[4][8][15][42]. يهيمن عدد قليل من اللاعبين الرئيسيين على الساحة. شركة إمباور (Empower) (مؤسسة الإمارات لأنظمة التبريد المركزي)، التي تأسست عام 2003 والمملوكة جزئيًا لهيئة كهرباء ومياه دبي (DEWA) ودبي القابضة، هي العملاق العالمي[4]
[40]. تخدم أكثر من 110,000 عميل وأكثر من 1,400 مبنى بسعة هائلة تتجاوز 1.4 مليون طن تبريد[40]. ستجد إمباور (Empower) تقوم بتبريد مناطق رئيسية مثل أبراج بحيرات جميرا (JLT)، والخليج التجاري (Business Bay) (الذي يحمل رقمًا قياسيًا في موسوعة غينيس لشبكة تبريد المناطق الخاصة به)، ومركز دبي المالي العالمي (DIFC)، ونخلة جميرا، وغيرها الكثير[5][12][16][19][43][2][19]
[34][43][19][23][43]. وهي معروفة بريادتها التكنولوجية، بما في ذلك مركز التحكم والقيادة الذكي الخاص بها[1].
شركة إيميكول (Emicool) (الإمارات لتبريد المناطق)، وهي الآن مشروع مشترك بين دبي للاستثمار وأكتيس (Actis)، هي قوة رئيسية أخرى
[25][7]. تخدم حوالي 42,000 عميل بسعة تبلغ حوالي 355,000 طن تبريد، وتهدف إلى النمو بشكل كبير[25]
[28]. تغطي شبكتها مناطق مثل مجمع دبي للاستثمار (DIP)، وموتور سيتي، وداماك هيلز، كما أنها تقوم بتبريد محطات مترو هيئة الطرق والمواصلات (RTA) على خط إكسبو[12][25][26][27][28][21]. تتعاون إيميكول (Emicool) بنشاط في الابتكارات التكنولوجية، مثل العدادات الذكية مع كامستروب (Kamstrup)[28]. ثم هناك إعمار لتبريد المناطق (EDC). بينما تعمل إمباور (Empower) وإيميكول (Emicool) بشكل أشبه بالمرافق العامة، أنشأت شركة التطوير العقاري إعمار شركة إعمار لتبريد المناطق (EDC) في عام 2004 لخدمة مجتمعاتها الضخمة بشكل أساسي مثل وسط مدينة دبي (بما في ذلك برج خليفة)، ومرسى دبي، والمرابع العربية[12][26]
[39][12][39].
كيف يتم تنفيذه؟ عادةً ما يتم التخطيط لتبريد المناطق في المشاريع التطويرية الرئيسية الجديدة الكبيرة منذ البداية، مع دمج المحطة وشبكة الأنابيب في البنية التحتية للمرافق[2][8][22]. يعمل المزودون بشكل وثيق مع المطورين، ويوقعون اتفاقيات لتوريد التبريد
[44][2][25][2]. في بعض الأحيان، يتم منح امتيازات لمناطق خدمة حصرية. عادةً ما يقوم المستخدمون النهائيون، سواء كانوا مالكين أو مستأجرين، بالتسجيل مباشرة لدى المزود المعين لمنطقتهم، تمامًا مثل الاشتراك في الكهرباء والمياه[5][40][4]. هذا النهج المتكامل هو مفتاح هدف دبي المتمثل في تلبية 40% من احتياجاتها من التبريد عن طريق تبريد المناطق بحلول عام 2030، مما يدفع كفاءة الطاقة في جميع أنحاء المدينة[8][15][2][14].
المستقبل أكثر برودة وذكاءً: ابتكارات في الأفق
دبي لا تتوقف عند هذا الحد. فالابتكار المستمر يدفع كلًا من إدارة التبريد والمياه نحو قدر أكبر من الكفاءة والذكاء. في مجال تبريد المناطق، تعمل إمباور (Empower) مع الجمعية الأمريكية لمهندسي التدفئة والتبريد وتكييف الهواء (ASHRAE) على أنظمة "الجيل الثالث"، والتي من المحتمل أن تستخدم الذكاء الاصطناعي (AI) وطرق نقل الطاقة الحرارية الجديدة لخفض استهلاك الطاقة بشكل أكبر
[18]. توقع المزيد من الذكاء الاصطناعي (AI) والتعلم الآلي في مراكز التحكم للصيانة التنبؤية والتحسين في الوقت الفعلي، مما يجعل الأنظمة أكثر ذكاءً
[10]
[20]
[29]. يعد دمج مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية (الكهروضوئية والحرارية PV and thermal)، والطاقة الحرارية الأرضية، أو الحرارة المهدرة محور تركيز رئيسي لتشغيل المحطات المركزية بشكل أنظف[2][6][9][2][6][18][29][14][36][13]. كما يتم طرح عدادات ذكية متقدمة (AMI)، مما يوفر بيانات أفضل للمستهلكين والمزودين على حد سواء، كما يظهر في شراكة إيميكول (Emicool) مع كامستروب (Kamstrup)[28]. يظل تحسين تخزين الطاقة الحرارية (TES) أمرًا بالغ الأهمية لاستقرار الشبكة وكفاءتها[12][19][31][43]. كما يتم الترويج لبدائل عالية الكفاءة مثل أنظمة التدفق المتغير لغاز التبريد (VRF) حيث لا يكون تبريد المناطق الكامل ممكنًا[36].
على صعيد المياه، تعد التطورات في تقنيات تنقية مياه الصرف الصحي المعالجة (TSE) (مثل المفاعلات الحيوية الغشائية MBR، والترشيح الفائق UF، والتناضح العكسي RO) أساسية لإنتاج مياه معاد تدويرها عالية الجودة للاستخدامات الحساسة مثل أبراج التبريد[7][9][30][6]. وهناك أيضًا أبحاث حول طرق التبريد التي لا تستهلك مياهًا على الإطلاق[29]. يستكشف العلماء استخدامات موسعة لمياه الصرف الصحي المعالجة (TSE) والمواد الصلبة الحيوية، كما هو الحال في الزراعة في البيئات الخاضعة للرقابة (المزارع العمودية)، مما يعزز الأمن الغذائي[27]. وتشمل الصورة الأكبر الإدارة المتكاملة لموارد المياه، باستخدام جميع مصادر المياه (المحلاة، ومياه الصرف الصحي المعالجة TSE، والمياه الرمادية) بشكل استراتيجي بناءً على الحاجة والجودة[32]. ستساعد شبكات المياه الذكية المزودة بأجهزة استشعار على تحسين توزيع مياه الصرف الصحي المعالجة (TSE) وتقليل الفاقد. في نهاية المطاف، ترتبط هذه الابتكارات بطموحات دبي كمدينة ذكية وأهدافها طويلة الأجل الموضحة في خطة دبي الحضرية 2040، مما يخلق بيئة حضرية أكثر استدامة وكفاءة في استخدام الموارد[10][20][2].
نقاط رئيسية: استراتيجية دبي للتبريد المستدام
إذًا، ما هي الخلاصة؟ يُعد تبريد المناطق وإعادة تدوير مياه الصرف الصحي المعالجة (TSE) ركيزتين حيويتين للغاية تدعمان طموحات النمو والاستدامة في دبي. فهما يحققان كفاءة كبيرة في استخدام الطاقة، ويسهمان في توفير التكاليف الإجمالية (على الرغم من اختلاف هياكل الفوترة للمستخدم النهائي)، ويحافظان بشكل حاسم على موارد المياه الثمينة[1][14][37]. وبقيادة كبار المزودين مثل إمباور (Empower) وإيميكول (Emicool)، وبدفع من الاستراتيجية الحكومية، توقع استمرار التوسع والابتكار في هذه الأنظمة الأساسية حيث تبني دبي مستقبلًا أكثر برودة وذكاءً[4][25][36].
جربه مجاناً