پمپ حرارتی چیست و چگونه کار می کند
نحوه کار پمپ حرارتی به این صورت است که گرما را تولید نمی کند، بلکه فقط جابجایش می کند. مثل اینکه آب را از یک طرف استخر به طرف دیگر ببرید. این کار خیلی کم مصرف تر از این است که بخواهید گرما را از اول درست کنید، مثل بخاری های برقی یا گازی.
پمپ حرارتی یا هیت پمپ مثل یک جابجا کننده گرماست. فرض کنید وسیله ای دارید که می تواند گرمای هوا را از یک مکان بردارد و به مکان دیگری منتقل کند. پمپ حرارتی دقیقا همین کار را انجام می دهد. در زمستان، گرما را از هوای بیرون (حتی اگر هوا خیلی سرد باشد) می گیرد و به داخل خانه می آورد تا خانه گرم شود.
نحوه کار هیت پمپ به این صورت است که گرما را تولید نمی کند، بلکه فقط جابجایش می کند. مثل اینکه آب را از یک طرف استخر به طرف دیگر ببرید. این کار خیلی کم مصرف تر از این است که بخواهید گرما را از اول درست کنید، مثل بخاری های برقی یا گازی. به خاطر همین، پمپ های حرارتی خیلی به صرفه تر هستند و پول برق و گاز کمتری مصرف می کنند. به نظر شما پمپ حرارتی برای چه نوع خانه هایی مناسب تر است و در چه جاهایی بیشتر به درد می خورد؟
در تابستان هم برعکس، گرمای داخل خانه را می گیرد و به بیرون می فرستد تا خانه خنک شود. تا به حال به این فکر کرده اید که چطور ممکن است گرما را از هوای سرد بیرون گرفت و خانه را گرم کرد؟ اگر به این موضوعات فنی و نحوه کارکرد سیستم های سرمایشی و گرمایشی علاقه دارید، آموزشگاه فن آموزان دوره آموزش تعمیرات کولر گازی و آموزش نصب کولر گازی را برگزار می کند که شروع خوبی برای یادگیری تخصصی این حوزه میباشد.
اگر دوست دارید نصاب و تعمیرکار کولرهای‌گازی و اسپلیت باشید میتوانید در دوره تعمیرات و نصب کولر گازی شرکت کنید.
عناوین این نوشته:
پمپ حرارتی چیست؟
پمپ حرارتی یک سیستم ترمودینامیکی است که برای انتقال حرارت از یک منبع حرارتی با دمای پایین تر به یک منبع حرارتی با دمای بالاتر طراحی شده است. بر خلاف سیستم های گرمایشی سنتی که حرارت را از طریق احتراق سوخت یا مقاومت الکتریکی تولید می کنند، پمپ حرارتی با استفاده از کار مکانیکی، حرارت موجود در محیط را استخراج و به مکان مورد نظر منتقل می کند.
به عبارت دیگر، پمپ حرارتی با معکوس کردن جهت جریان طبیعی حرارت (از گرم به سرد)، امکان گرمایش و سرمایش فضاها را فراهم می آورد. این سیستم ها از اجزایی مانند کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و شیر انبساط تشکیل شده اند که در یک سیکل بسته با ماده ای به نام مبرد کار می کنند.
اساس کار پمپ حرارتی بر مبنای سیکل سرد کننده یا سیکل معکوس کارنو ( انتقال گرما از محیط سرد به محیط گرم ) استوار است. در این سیکل، بخش سرمایشی با جذب حرارت در اپراتور از حالت مایع به گاز تبدیل می شود و سپس توسط کمپرسور فشرده شده و دمای آن افزایش می یابد.
هوای پرفشار و داغ وارد کندانسور شده و در آنجا حرارت خود را به محیط گرم تر (مانند هوای داخل ساختمان در زمستان) منتقل کرده و به مایع تبدیل می شود. در نهایت، مبرد مایع از شیر انبساط عبور کرده و فشار و دمای آن کاهش می یابد و دوباره وارد اواپراتور شده و سیکل تکرار می شود. این فرآیند مداوم انتقال حرارت، امکان گرمایش و سرمایش کارآمد را با مصرف انرژی نسبتاً کم فراهم می سازد.
انواع پمپ حرارت
- پمپ های حرارتی تراکمی بخار
- پمپ های حرارتی جذبی
پمپ های حرارتی تراکمی بخار
این نوع هیت پمپ، که رایج ترین نوع پمپ حرارتی است، بر اساس سیکل تراکمی بخار کار می کند. در این سیستم، مبرد نقش مهمی را ایفا می کند. مبرد در یک چرخه بسته جریان دارد و با تغییر فاز خود (تبخیر و میعان)، حرارت را منتقل می کند.
در اواپراتور، مبرد با جذب گرما از یک منبع سرد (مثلاً هوای بیرون در زمستان) تبخیر شده و به گاز تبدیل می شود. سپس یک کمپرسور مکانیکی، بخار مبرد را فشرده می کند، که باعث افزایش دما و فشار آن می گردد.
این بخار داغ و پرفشار مبرد وارد کندانسور می شود و در آنجا حرارت خود را به محیط گرم تر (مثلاً هوای داخل خانه) منتقل کرده و میعان می شود، یعنی دوباره به مایع تبدیل می گردد. در نهایت، مبرد مایع از یک شیر انبساط عبور می کند که فشار و دمای آن را کاهش می دهد و دوباره آماده جذب گرما در اواپراتور و تکرار چرخه می شود. این چرخه مداوم گردش مبرد، گرما را به طور موثر از منبع سرد به منبع گرم منتقل می کند.
پمپ های حرارتی تراکمی بخار به دلیل کارایی بالا و قابلیت استفاده در شرایط مختلف آب و هوایی، بسیار پرکاربرد هستند. آن ها در سیستم های گرمایش و سرمایش خانگی، تجاری و صنعتی استفاده می شوند. مزیت اصلی این سیستم ها، راندمان بالای آن ها در تبدیل انرژی الکتریکی به حرارت منتقل شده است، به طوری که با مصرف یک واحد انرژی الکتریکی، چندین واحد انرژی حرارتی تولید میکنند. به همین دلیل، این نوع پمپ حرارتی به عنوان یک گزینه مقرون به صرفه و سازگار با محیط زیست برای گرمایش و سرمایش فضاها شناخته می شود، چرا که استفاده از مبرد در یک سیکل بسته، از هدر رفتن آن جلوگیری می کند و به حفظ محیط زیست کمک می کند.
پمپ های حرارتی جذبی
در هیت پمپ های جذبی، به جای استفاده از کمپرسور مکانیکی برای فشرده سازی مبرد، از یک فرآیند شیمیایی جذب و دفع استفاده می شود. این سیستم ها از دو ماده اصلی تشکیل شده اند: یک مبرد (آمونیاک یا آب) و یک جاذب (مانند لیتیوم بروماید یا آب). در این چرخه، بخار مبرد که در اواپراتور تولید شده، توسط جاذب جذب می شود. سپس محلول مبرد و جاذب به یک مولد (ژنراتور) پمپ می شود و در آنجا با استفاده از یک منبع حرارتی (مانند گاز طبیعی، گرمای خورشیدی یا گرمای اتلافی صنعتی)، مبرد از جاذب جدا شده و بخار مبرد به کندانسور می رود.
در کندانسور، بخار مبرد میعان شده و گرمای خود را به محیط گرم تر منتقل می کند. مبرد مایع سپس از طریق شیر انبساط به اواپراتور باز می گردد و جاذب نیز به جاذب کننده (ابزوربر) بازگردانده می شود تا چرخه دوباره تکرار شود. در این سیستم نیز، مبرد نقش مهمی در انتقال حرارت را بر عهده دارد، اما فرآیند به گردش درآوردن آن به جای کمپرسور مکانیکی، از طریق جذب و دفع شیمیایی انجام می پذیرد.
پمپ های حرارتی جذبی مزایای خاص خود را دارند، به ویژه اینکه می توانند از منابع حرارتی کم کیفیت مانند گرمای اتلافی یا انرژی خورشیدی به عنوان منبع انرژی اصلی استفاده کنند و نیاز به انرژی الکتریکی را کاهش دهند.
با این حال، راندمان آن ها کمتر از پمپ های حرارتی تراکمی بخار است و سیستم های پیچیده تری دارند. کاربردهای پمپ های حرارتی جذبی بیشتر در مواردی است که دسترسی به منابع حرارتی ارزان یا اتلافی وجود دارد و یا در سیستم های سرمایش و گرمایش بزرگ مقیاس صنعتی و تجاری که استفاده از گرمای اتلافی مقرون به صرفه است، دیده می شود. در این کاربردها، انتخاب نوع مبرد و جاذب نیز بر اساس شرایط عملکرد و منابع حرارتی موجود، اهمیت ویژه ای پیدا می کند.
موارد استفاده از پمپ های حرارتی یا هیت پمپ
این سیستم ها با قابلیت تنظیم دقیق دما در تمام فصول سال، امکان گرمایش و سرمایش یکپارچه را فراهم می کنند. توزیع یکنواخت هوا، کنترل هوشمند دما و رطوبت و کاهش مصرف انرژی از ویژگی های این سیستم ها در کاربردهای مسکونی است.
استفاده در صنایع و کارخانجات یکی دیگر از کاربردهای مهم پمپ های حرارتی است. این سیستم ها با بازیافت حرارت اتلافی از فرآیندهای صنعتی، نقش مهمی در بهینه سازی مصرف انرژی ایفا می کنند. با جمع آوری گرمای حاصل از فرآیندهای تولیدی که به هدر می رود، امکان استفاده مجدد از این انرژی در بخش های دیگر کارخانه فراهم می شود. این کار علاوه بر کاهش هزینه های انرژی، به بهبود راندمان کلی سیستم و کاهش اثرات زیست محیطی فعالیت های صنعتی کمک می کند.
کاربرد در استخرها و مراکز تفریحی از دیگر موارد استفاده گسترده پمپ های حرارتی است. این سیستم ها با قابلیت تنظیم دقیق دمای آب و محیط، شرایط مطلوبی را برای استفاده کنندگان فراهم می آورند. کنترل همزمان دما و رطوبت محیط، حفظ دمای مطلوب آب استخر در تمام فصول سال و کاهش قابل توجه هزینه های عملیاتی نسبت به سیستم های گرمایشی سنتی از مزایای استفاده از این سیستم ها در مراکز تفریحی است.
استفاده در گلخانه ها و مراکز کشاورزی کاربرد دیگر پمپ های حرارتی است که به افزایش بهره وری تولید کمک می کند. این سیستم ها با تنظیم دقیق شرایط محیطی در گلخانه ها، امکان کشت محصولات را در تمام فصول سال فراهم می سازند. کنترل دما و رطوبت محیط، جلوگیری از یخ زدگی محصولات در فصول سرد و حفظ شرایط بهینه برای رشد گیاهان از قابلیت های مهم این سیستم ها در بخش کشاورزی است.
مزایای استفاده از پمپ حرارتی
صرفه جویی در مصرف انرژی یکی از مهمترین مزایای پمپ های حرارتی است. این سیستم ها با استفاده از انرژی موجود در محیط، می توانند به ازای هر واحد انرژی الکتریکی مصرفی، چندین برابر انرژی حرارتی تولید کنند.
این قابلیت باعث کاهش هزینه های مصرف انرژی می شود و با کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی، به حفظ منابع انرژی کمک می کند. همچنین، بازگشت سرمایه سریع تر و کاهش هزینه های جاری از دیگر مزایای اقتصادی این سیستم ها است.
سازگاری با محیط زیست مزیت دیگر پمپ های حرارتی است. این سیستم ها با کاهش مصرف سوخت های فسیلی و انتشار گازهای گلخانه ای، نقش مهمی در حفاظت از محیط زیست ایفا می کنند. حالت بدون آلودگی، کاهش میزان کربن تولید شده کربن از ویژگی های زیست محیطی این سیستم ها است که آنها را به گزینه ای مناسب برای ساختمان های سبز و پروژه های دوستدار محیط زیست تبدیل کرده است.
قابلیت استفاده دوگانه از ویژگی های پمپ های حرارتی است. این سیستم ها با توانایی تأمین همزمان گرمایش و سرمایش، نیاز به نصب سیستم های جداگانه را برطرف می کنند.
عمر طولانی و نگهداری آسان از دیگر مزایای پمپ های حرارتی است. این سیستم ها با طراحی پیشرفته و استفاده از قطعات با کیفیت، عمر مفید بالایی دارند و نیاز به تعمیرات کمتری نسبت به سیستم های سنتی دارند. هزینه های نگهداری پایین، قابلیت اطمینان بالا و عملکرد پایدار در شرایط مختلف آب و هوایی از ویژگی های این سیستم ها است که آنها را به گزینه ای مقرون به صرفه برای مصرف کنندگان تبدیل کرده است.
آموزشگاه فن آموزان در دپارتمان تاسیسات خود دوره های تخصصی ویژه بازار کار از جمله دوره آموزش تعمیرات پکیج، آموزش نصب پکیج ، آموزش لوله کشی ساختمان و… را بصورت کاملا عملی در کارگاههای مجهز و با ارائه مدرک فنی حرفه ای برگزار میکند. تمامی دوره تحت نظارت سازمان فنی حرفه ای و با هدف آماده سازی کارآموزان جهت ورود به بازار کار و کسب درآمد ارائه می شود. برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با ما تماس بگیرید.
جهت دریافت مشاوره رایگان شماره تماس خود را وارد کنید. "*" فیلدهای الزامی را نشان می دهد
