پمپ حرارتی چیست و چگونه کار می کند؟

پمپ حرارتی بخشی از سیستم گرمایش و سرمایش است و در خارج از خانه شما نصب می شود. مانند یک تهویه مطبوع، می تواند خانه شما را خنک کند، اما همچنین قادر به تامین گرما است. در ماه‌های خنک‌تر، یک پمپ حرارتی گرما را از هوای سرد بیرون می‌کشد و به داخل خانه منتقل می‌کند و در ماه‌های گرم‌تر، گرما را از هوای داخل بیرون می‌کشد تا خانه شما خنک شود. آنها با برق کار می کنند و گرما را با استفاده از مبرد انتقال می دهند تا راحتی را در تمام طول سال فراهم کنند. از آنجا که آنها هم سرمایش و هم گرمایش را انجام می دهند، ممکن است صاحبان خانه نیازی به نصب سیستم های جداگانه برای گرم کردن خانه های خود نداشته باشند. در آب و هوای سردتر، برای قابلیت‌های بیشتر، می‌توان یک نوار حرارتی الکتریکی به فن کویل داخلی اضافه کرد. پمپ های حرارتی مانند کوره ها سوخت فسیلی را نمی سوزانند و آنها را دوستدار محیط زیست می کند.

پمپ حرارتی چگونه خنک و گرم می شود؟

پمپ های حرارتی گرما ایجاد نمی کنند. آنها گرما را از هوا یا زمین دوباره توزیع می کنند و از مبردی استفاده می کنند که بین فن کویل داخلی (هواگیر) و کمپرسور بیرونی برای انتقال گرما در گردش است.

در حالت خنک کننده، یک پمپ حرارتی گرمای داخل خانه شما را جذب کرده و آن را در فضای باز آزاد می کند. در حالت گرمایش، پمپ حرارتی گرما را از هوای زمین یا هوای بیرون (حتی هوای سرد) جذب کرده و در داخل خانه آزاد می کند.

چه نوع پمپ های حرارتی وجود دارد؟

دو نوع رایج پمپ های حرارتی منبع هوا و منبع زمین هستند. پمپ های حرارتی منبع هوا گرما را بین هوای داخل و هوای بیرون منتقل می کنند و برای گرمایش و سرمایش منازل محبوب ترند.

پمپ های حرارتی منبع زمینی که گاهی اوقات پمپ های حرارتی زمین گرمایی نامیده می شوند، گرما را بین هوای داخل خانه و زمین بیرون منتقل می کنند. نصب آنها گرانتر است، اما معمولاً کارآمدتر هستند و به دلیل ثبات دمای زمین در طول سال، هزینه عملیاتی کمتری دارند.

پمپ های حرارتی کجا بهتر کار می کنند؟

پمپ های حرارتی در آب و هوای معتدل تر، جایی که دما معمولاً به زیر صفر نمی رسد، رایج تر است. در مناطق سردتر، می‌توان آن‌ها را با کوره‌ها ترکیب کرد تا گرمایش کم‌مصرف انرژی در همه روزها به جز سردترین روزها انجام شود. هنگامی که دمای بیرون برای عملکرد موثر پمپ حرارتی بسیار پایین می‌آید، سیستم در عوض از کوره برای تولید گرما استفاده می‌کند. این نوع سیستم اغلب سیستم سوخت دوگانه نامیده می شود - بسیار کارآمد انرژی و مقرون به صرفه است.

اجزای یک سیستم پمپ حرارتی چیست؟

اجزای اصلی یک سیستم پمپ حرارتی:

• یونیت خارجی با کویلی که در حالت سرمایش به عنوان کندانسور و در حالت گرمایش به عنوان اواپراتور عمل می کند.
• یونیت داخلی که شامل یک کویل (درست مانند واحد خارجی) و یک فن برای انتقال هوا در خانه شما است.
• مبردی که گرما را هنگام گردش در سیستم جذب و آزاد می کند
• کمپرسوری که مبرد را تحت فشار قرار می دهد
• سوپاپ معکوس که جهت مبرد را در سیستم تغییر می دهد تا امکان جابجایی بین گرمایش و سرمایش را فراهم کند.
• شیر انبساط که جریان مبرد را در سیستم تنظیم می کند.

چگونه یک پمپ حرارتی کار می کند - حالت خنک کننده

یکی از مهم ترین چیزهایی که باید در مورد عملکرد پمپ حرارتی و فرآیند انتقال گرما بدانیم این است که انرژی گرمایی به طور طبیعی می خواهد به مناطقی با دمای پایین تر و فشار کمتر منتقل شود. پمپ های حرارتی به این خاصیت فیزیکی متکی هستند و گرما را با محیط های خنک تر و با فشار کمتر در تماس قرار می دهند تا گرما به طور طبیعی منتقل شود. پمپ حرارتی اینگونه عمل می کند.

مرحله 1

مبرد مایع از طریق یک دستگاه انبساط در سیم پیچ داخلی، که به عنوان اواپراتور عمل می کند، پمپ می شود. هوا از داخل خانه در سراسر سیم پیچ ها دمیده می شود، جایی که انرژی گرمایی توسط مبرد جذب می شود. هوای خنک حاصل در سراسر مجاری خانه دمیده می شود. فرآیند جذب انرژی گرمایی باعث شده است که مبرد مایع گرم شده و به شکل گاز تبخیر شود.

مرحله 2

مبرد گازی اکنون از یک کمپرسور عبور می کند که گاز را تحت فشار قرار می دهد. فرآیند تحت فشار قرار دادن گاز باعث گرم شدن آن می شود (ویژگی فیزیکی گازهای فشرده). مبرد داغ و تحت فشار از طریق سیستم به سمت کویل در واحد خارجی حرکت می کند.

مرحله 3

یک فن در یونیت بیرونی، هوای بیرون را در میان کویل‌ها، که به عنوان کویل‌های کندانسور در حالت خنک‌کننده عمل می‌کنند، حرکت می‌دهد. از آنجایی که هوای بیرون از خانه خنک‌تر از مبرد گاز فشرده داغ در کویل است، گرما از مبرد به هوای بیرون منتقل می‌شود. در طی این فرآیند، مبرد با سرد شدن به حالت مایع برمی‌گردد. مبرد مایع گرم از طریق سیستم به شیر انبساط در یونیت های داخلی پمپ می شود.

مرحله 4

دریچه انبساط فشار مبرد مایع گرم را کاهش می دهد که آن را به میزان قابل توجهی خنک می کند. در این مرحله، مبرد در حالت خنک و مایع است و آماده پمپاژ مجدد به کویل اواپراتور در واحد داخلی برای شروع دوباره چرخه است.

چگونه یک پمپ حرارتی کار می کند - حالت گرمایش

یک پمپ حرارتی در حالت گرمایش درست مانند حالت خنک کننده عمل می کند، با این تفاوت که جریان مبرد توسط شیر معکوس که به درستی نامیده می شود معکوس می شود. معکوس شدن جریان به این معنی است که منبع گرمایش به هوای بیرون تبدیل می شود (حتی وقتی دمای بیرون پایین است) و انرژی گرمایی در داخل خانه آزاد می شود. سیم پیچ بیرونی اکنون عملکرد اواپراتور را دارد و کویل داخلی اکنون نقش کندانسور را دارد.

فیزیک فرآیند یکسان است. انرژی گرمایی در واحد بیرونی توسط مبرد مایع خنک جذب شده و آن را به گاز سرد تبدیل می کند. سپس به گاز سرد فشار وارد می شود و آن را به گاز داغ تبدیل می کند. گاز داغ در واحد داخلی با عبور هوا، گرم کردن هوا و متراکم کردن گاز به مایع گرم خنک می شود. مایع گرم با ورود به واحد خارجی از فشار خارج می شود و آن را به مایع خنک تبدیل می کند و چرخه را تجدید می کند.

چگونه یک پمپ حرارتی کار می کند - بررسی

پمپ حرارتی یک سیستم سرمایش و گرمایش همه کاره و کارآمد است. به لطف یک شیر معکوس، یک پمپ حرارتی می تواند جریان مبرد را تغییر دهد و خانه را گرم یا خنک کند. هوا روی یک کویل تبخیر کننده دمیده می شود و انرژی گرمایی را از هوا به مبرد منتقل می کند. این انرژی گرمایی در مبرد به یک کویل کندانسور منتقل می‌شود و در آنجا با دمیدن هوا توسط یک فن در کویل آزاد می‌شود. از طریق این فرآیند، گرما از مکانی به مکان دیگر پمپ می شود.