معرفی انواع پمپ حرارتی و کارکرد آنها

پمپ حرارتی وسیله ای است که برای انتقال گرما از مکانی به مکان دیگر استفاده می شود. می توان از پمپ حرارتی برای گرمایش و سرمایش استفاده کرد. این پمپ می تواند گرما را از داخل بگیرد و به بیرون بفرستد (سرد کردن) یا می تواند گرما را از بیرون بگیرد و به داخل هدایت کند (گرمایش). راندمان پمپ های حرارتی بسیار بالاتر از بخاری های مقاومت الکتریکی است. اما یک مشکل وجود دارد. این راندمان با شروع گرادیان دما یا افزایش اختلاف بین دمای بیرون و داخل خانه کاهش می یابد، استفاده از اصطلاح "پمپ حرارتی" اکثرا تصور می شود که این دستگاه ها فقط می توانند فضای داخلی را گرم کنند و آن را خنک نمی کنند. اما، آن ها می توانند هر دو کار را اغلب از طریق یک دستگاه انجام دهند. این امر از طریق استفاده از "دریچه معکوس" در مورد تهویه مطبوع به دست می آید. از طریق این مکانیسم، سیم پیچ های کندانسور و اواپراتور را می توان با یکدیگر تعویض کرد، یعنی کندانسور می تواند به اواپراتور تبدیل شود و اواپراتور می تواند در صورت لزوم تبدیل به کندانسور شود. در ادامه این پست به معرفی انواع پمپ های حرارتی می پردازیم.

پمپ های حرارتی هوا به هوا

همانطور که مشخص است، پمپ های حرارتی هوا به هوا با استفاده از هوا به عنوان یک منبع حرارتی و منبع گرما کار می کنند. نمونه های رایج این گونه سیستم ها کولرهای خانگی و تجاری می باشد. این سیستم ها همچنین برگشت پذیر هستند، به این معنی که می توان از آن ها برای گرمایش یا سرمایش استفاده کرد، پمپ های حرارتی هوا به هوا، سیستم های تهویه مطبوع کم مصرف هستند، با نصب ارزان تر و هزینه های اولیه کمتر نسبت به سایر سیستم های پمپ حرارتی هستند. آن ها می توانند گرمایش و سرمایش کافی را در مناطق آب و هوایی فراهم کنند و بنابراین برای استفاده در بخش های بزرگی از کشور مناسب هستند. در ادامه به انواع پمپ های حرارتی هوا به هوا می پردازیم.

پمپ حرارتی مینی اسپلیت (پمپ حرارتی بدون کانال)

محبوبیت پمپ های حرارتی مینی اسپلیت در بین مصرف کنندگان مسکونی و در واقع تجاری به دلیل سهولت نصب، انعطاف پذیری و بهره وری انرژی به سرعت در حال افزایش است، در واقع، زمانی که با یک کنترلر هوشمند AC همراه شوند، می توان آن ها را حتی در مصرف انرژی بهینه کرد، این نوع پمپ های حرارتی به شبکه گسترده ای از کانال ها یا دریچه ها نیاز ندارند و برای مقاوم سازی در جایی که سازه های قدیمی نیاز به نصب سیستم تهویه مطبوع مدرن دارند مناسب هستند، این سیستم ها از دو قسمت یونیت داخلی و یونیت خارجی تشکیل شده اند، یونیت بیرونی کندانسور را در خود جای داده است که گرمای نامطلوب را از بیرون خارج می کند، در حالی که واحد داخلی هوای خنک یا گرم را به داخل اتاق می ریزد، از یک مینی اسپلیت بیرونی نیز می توان برای تامین انرژی چندین واحد داخلی استفاده کرد که باعث ایجاد مینی اسپلیت چند منطقه ای می شود. از طریق این روش، واحدهای منفرد را می توان به طور مستقل در چیزی که به عنوان "منطقه بندی" شناخته می شود، کنترل کرد.

 پمپ حرارتی هوای خروجی

 نوع کمتر شناخته شده پمپ های حرارتی هوا به هوا، پمپ های حرارتی هوای خروجی است که از هوای خروجی از یک فرآیند جداگانه استفاده می کند و گرما را از آن استخراج می کند، الزامات چنین نوع پمپ حرارتی این است که باید نزدیک یک سیستم اگزوز با جریان ثابت و همچنین دماهای ثابت قرار گیرد.

 پمپ های حرارتی زیر آب یا زیرزمینی

همانطور که  توضیح داده شد، یک نقطه ضعف پمپ های حرارتی هوا به هوا، تغییرات دمایی است که در محیط مشاهده می شود، در بین انواع مختلف پمپ های حرارتی، پمپ های حرارتی زیرزمینی یا زیر آب این مشکل را برطرف می کنند زیرا زمین در طول سال دمای تقریباً ثابتی دارد، از این رو پمپ های حرارتی زیرزمینی یا زیر آب، هوای خنک یا گرم کارآمد را در تمام طول سال فراهم می کنند، همچنین راندمان پمپ حرارتی برای این نوع به دلیل مصرف انرژی پایین بسیار بیشتر از انواع دیگر است.انواع پمپ هوای زیر آب یا زیر زمینی به ذکر زیر می باشد.

 پمپ های حرارتی منبع آب

 پمپ های حرارتی زیر آب از منبع آب به عنوان وسیله تبادل حرارت استفاده می کنند. اما یک پیش نیاز البته این است که یک منبع آب در نزدیکی آن قرار داشته باشد. این پمپ های حرارتی می توانند به عنوان پمپ های حرارتی برگشت پذیر نیز کار کنند و گرمای آب را برای گرم کردن محیط داخلی جذب کنند و همچنین گرمای جذب شده از داخل را به بدنه آب آزاد کنند، این امر از طریق مجموعه ای از سیم پیچ ها یا حلقه هایی که در زیر بدنه آب قرار می گیرند به دست می آید. مبرد، در برخی موارد، خود آب، از طریق آن کویل ها پمپ می شود و سپس برای تامین گرمایش یا سرمایش به داخل خانه هدایت می شود، همانطور که قبلا ذکر شد، دمای زیر آب در طول سال ثابت می ماند و پمپ های حرارتی منبع آب می توانند در آب و هوای شدید نیز بدون افت عملکرد به خوبی مورد استفاده قرار گیرند، حتی اگر سیستم‌های زیر آب به آماده‌ سازی گسترده با حفر زمین نیازی ندارند (همانطور که در مورد سیستم‌های زمین گرمایی وجود دارد)، هنوز در ابتدا در مقایسه با سیستم‌های هوا به هوا هزینه ‌بر هستند. تمایز بیشتری در سیستم های زیر آب می توان ایجاد کرد.

پمپ های حرارتی منبع زمینی

این سیستم ها به پمپ های حرارتی زمین گرمایی نیز معروف هستند، از گرمای زمین به جای آب برای گرم کردن یا خنک کردن فضای داخلی استفاده می کنند. زمین همچنین یک منبع گرمای تقریباً ثابت در طول سال است و می تواند برای نیازهای گرمایش و سرمایش به آن وابسته باشد. همانند پمپ های حرارتی زیر آب، مبرد از طریق سیم پیچ ها و حلقه هایی که در زیر زمین قرار می گیرند عبور می کند. این مبرد سپس به داخل خانه پمپ می شود، جایی که گرما تبادل می شود، در تابستان، این بدان معنی است که سرد کن، مبرد خنک را به داخل خانه منتقل می کند، جایی که گرما را از فضای داخلی جذب می کند و گرم می شود، در حالی که خانه خنک می شود. برعکس  آن در طول زمستان ها صادق است، زمانی که مبرد گرما را از داخل اتاق خارج می کند در حالی که خودش خنک می شود. لوله های زیرزمینی را می توان در تعدادی پیکربندی قرار داد، آن ها را می توان در حلقه های افقی زیر زمین قرار داد یا می توان آن ها را به صورت عمودی تا عمق بیشتری در لوله ها سوراخ کرد. این لوله‌های U شکل در پایین به هم متصل شده‌اند و یک شبکه به هم پیوسته را تشکیل می‌ دهند.

 پمپ های حرارتی هیبریدی

در آب و هوای بسیار سرد، یک پمپ حرارتی ممکن است به دلیل اختلاف دمای زیاد بین دمای بیرون و دمای مطلوب داخلی با مشکل مواجه شود، این امر به ویژه در مورد سیستم‌های هوا به هوا صادق است، که می‌توانند در دمای نزدیک به انجماد کار خود را متوقف کنند و نیاز به استفاده از کوره‌ها را داشته باشند که هزینه‌های اضافی را به همراه دارند، علاوه بر این، اگرچه پمپ های حرارتی زمین گرمایی و زیر آب می توانند در محدوده دمایی وسیع تری کار کنند، اما در سرمایش بهتر از گرمایش هستند، برای مقابله با این مشکل می توانید از پمپ های حرارتی هیبریدی استفاده کنید، این سیستم ها ترکیبی از دو نوع پمپ حرارتی مختلف هستند که هر کدام برای شرایط آب و هوایی و شرایط مختلف مناسب هستند، نمونه ای از چنین آرایشی، پمپ های حرارتی خورشیدی است، آن ها از انرژی خورشیدی به عنوان منبع انرژی برای تامین انرژی سیستم‌های گرمایش اضافی استفاده می‌ کنند یا می ‌توانند مستقیماً برای تامین گرمایش با استفاده از انرژی خورشید استفاده شوند.

 کدام نوع پمپ حرارتی بهترین انتخاب است؟

هر سیستمی که از بین انواع مختلف پمپ های حرارتی انتخاب می کنید، مطمئن شوید که مناسب منطقه آب و هوایی که در آن قرار دارید، بودجه، نیازمندی ها و البته محل پمپ حرارتی خود باشد. اگر در حال بازسازی یک ساختمان قدیمی هستید، بهتر است به سراغ پمپ حرارتی مینی اسپلیت بروید. اما اگر در نزدیکی حجم وسیعی از آب در یک منطقه روستایی زندگی می کنید، یک پمپ حرارتی زمین گرمایی یا زیر آب ممکن است ارزش داشته باشد، جدا از اولویت های شخصی و محدودیت های جغرافیایی، توجه به هزینه های نصب وعملیات بسیار مهم است. همانطور که قبلاً بحث شد، نصب یک سیستم زمین گرمایی پرهزینه خواهد بود، اما هزینه های عملیاتی می تواند در مقایسه با یک پمپ حرارتی بدون کانال بسیار کم باشد. اما از سوی دیگر، خرید و نصب یک سیستم بدون کانال با حداقل زمان نصب نیز بسیار ارزان‌ تر خواهد بود.