هیت پمپ ( پمپ حرارتی )‌ چیست +‌ انواع، کاربرد و مزایا

تماس با کارشناسان فراسرد

پمپ حرارتی یا هین پمپ (Heat pump) دستگاهی است که با مصرف انرژی الکتریکی، گرما را از منبعی با دمای پایین تر گرفته و به منبع با دمای بالاتر منتقل می کند. گرما به طور طبیعی از مکانی با دمای بالاتر به فضا با دمای پایین تر منتقل می شود.

بنابراین پمپ حرارتی با مصرف انرژی الکتریکی، جریان طبیعی گرما را معکوس کرده، در واقع بر اساس چرخه تبرید، گرما را به نحوی انتقال می دهد که موجب سرمایش محیط سرد و نیز گرمایش محیط گرم شود. پمپ های حرارتی یک تکنولوژی تایید شده اند که دهه هاست به طور کارآمد برای تامین گرما، سرما و نیز آب گرم ساختمان ها به کار می روند.

در این مقاله، اصول عملکرد، انواع و کاربردهای پمپ حرارتی بیان شده. برای دست یافتن به اطلاعاتی موثر در این زمینه، تا انتهای مقاله با ما همراه باشید.

عملکرد پمپ حرارتی

با خروج انرژی از منبع، دمای آن کاهش می یابد. حال اگر خانه به عنوان منبع در نظر گرفته شود، با گرفتن انرژی گرمایی از آن، فضای ساختمان سرد خواهد شد. این همان مبنای عمل دستگاه های تهویه مطبوع است.

شما میتوانید برای آگاهی از قیمت چیلر تهویه مطبوع صفحه چیلر تهویه مطبوع را ببینید.

پمپ حرارتی در حالت سرمایشی، بر همین اساس عمل میکند. به طور عکس اگر انرژی به محیط داده شود دمای آن افزایش می یابد. اگر خانه شما فضایی باشد که انرژی به آن افزوده می شود، محیط خانه گرم شده و یک پمپ حرارتی گرمایشی داریم.

پمپ حرارتی می تواند کاملا معکوس عمل کند و قادر است هم گرما و هم سرما را برای منزل شما فراهم کند. به بیانی دیگر، در تمام طول سال قابل استفاده است.

اجزای پمپ حرارتی

پمپ حرارتی چند جزء اصلی دارد که به ترتیب زیر هستند:

مبرد (Refrigerant) سیالی است که درون پمپ حرارتی در گردش است، به صورت متناوب گرما را جذب کرده، انتقال داده و آزاد می کند. بسته به مکان سیال درون پمپ، این سیال می تواند به حالت های مایع، گاز یا مخلوط گاز/ بخار باشد.
سوپاپ معکوس (Reversing valve) جهت جریان مبرد را تغییر داده و پمپ حرارتی را از حالت سرمایشی به گرمایشی و برعکس تبدیل می کند.
کویل، حلقه هایی از لوله است که گرما را بین دو محیط جابهجا می کند. این لوله ها ممکن است برای افزایش سطح تبادل گرما، دارای پره باشند.
کمپرسور مبرد را در چرخه تبرید حرکت می دهد.
کندانسور بخشی است که مبرد در آن، گرمای خود را از دست داده و به حالت مایع در می آید.
شیر انبساط (Expansion valve) فشار ایجاد شده توسط کمپرسور را کاهش می دهد. این کاهش فشار، موجب افت دما شده و مبرد به یک مخلوط گاز/ بخار با دمای پایین تبدیل می شود.

بیشتر بخوانید: سیستم سرمایشی چیست معرفی انواع و کاربردهای آن

انواع پمپ حرارتی

پمپ حرارتی با دو بخش مرتبط است: .1 بخش تامین کننده انرژی (اصطلاحا Source) .2 بخش دریافت کننده انرژی (اصطلاحا Sink)

نوع Source و Sink در کارایی، قیمت و هزینه های کارکرد سیستم تعیین کننده هستند. بر اساس Source، دو نوع اصلی پمپ حرارتی شامل Air-source و Ground-source است.

پمپ حرارتی منبع هوا یا Air-source

این نوع، در حالت سرمایشی، گرما را به هوای بیرون منتقل کرده و در حالت گرمایشی، گرمای را از هوای بیرون گرفته و به درون ساختمان منتقل می کند. شاید جالب به نظر برسد که در فصول سرد، زمانی که دمای هوای بیرون از خانه پایین است، هوای سرد بیرون، همچنان یک منبع خوب انرژی برای تامین گرمای درون ساختمان است.

برای مثال محتوای گرمای هوا در -18 درجه سانتی گراد برابر 85% محتوای گرمای هوای 21 درجه سانتی گراد است. این موضوع یک پمپ حرارتی را قادر می سازد که حتی در هوای سرد، گرمایش مناسبی برای ساختمان ایجاد کند. رایج ترین مدل پمپ حرارتی منبع هوا است که گرما را بین هوای درون ساختمان و هوای بیرون جا به جا می کند.

امروزه پمپ های حرارتی می توانند مصرف برق را در مقایسه با دیگر وسایل گرمایشی مانند هیتر الکتریکی تا 65% کاهش دهند. پمپ های حرارتی با بازده بالا نسبت به دستگاه های تهویه مطبوع مرکزی استاندارد، بهتر رطوبت زدایی می کنند در نتیجه مصرف انرژی کمتری داشته و سرمای بیشتری فراهم خواهند کرد.

بیشتر بخوانید: بهترین سیستم تهویه مطبوع برای ساختمان مسکونی کدام اند؟

پمپ حرارتی منبع هوا در نوع بدون مجرا موجودند که Mini-split نامیده می شوند. نوعی خاص از پمپ های حرارتی Air-source، که Chiller چرخه معکوس گفته می شوند، آب گرم و سرد تولید می کنند.

پمپ حرارتی زمین‌گرمایی یا Ground-source (Geothermal)

این نوع پمپ حرارتی از زمین، منبع آب زمینی یا هر دو، به عنوان منبع تامین گرما در زمستان و نیز دریافت کننده گرما در تابستان استفاده می کند. پمپ حرارتی Ground-source نسبت به نوع Air-source کمتر رایج است.

مزیت بارز این پمپ های حرارتی آن است که نوسانات شدید دمایی ندارند زیرا از زمین به عنوان یک منبع دما ثابت استفاده می کنند بنابراین کارآمدترین نوع پمپ حرارتی بوده و بازده بالاتری دارند. اگر چه هزینه نصب آن ها بالاست، به دلیل نسبتا ثابت بودن دمای زمین یا منبع آب مورد استفاده، هزینه عملکردی پایینی دارند.

این پمپ ها می توانند مصرف انرژی را تا 70% یا 80% کاهش دهند، رطوبت را کنترل می کنند، از نظر استحکام قابل اطمینان هستند و برای طیف وسیعی از ساختمان ها مناسبند. اینکه آیا پمپ حرارتی زمین گرمایی برای منزل شما مناسب است یا خیر به نوع خاک و فضای اطراف ساختمان بستگی دارد.

پمپ های حرارتی Ground-source برای مناطقی با آب و هوای نامتعادل (بسیار گرم یا بسیار سرد)، مناسب تر از نوع Air-source هستند و در این مناطق، رضایت مصرف کنندگان از این پمپ های حرارتی بالاتر است.

بیشتر بخوانید: بهترین دستگاه تهویه مطبوع برای اقلیم گرم و خشک چیست؟

بازده پمپ حرارتی

بویلرها گرما را از طریق احتراق سوختی مانند گاز طبیعی یا نفت تامین می کنند. بازده آن ها در کارآمدترین حالت، کمتر از 100% است به این معنی که تمام انرژی حاصل از احتراق سوخت نمی تواند برای ایجاد گرمایش به کار گرفته شود.

اصول عملکرد پمپ های حرارتی متفاوت است. انرژی الکتریکی ورودی پمپ حرارتی برای انتقال گرما بین دو محیط به کار گرفته می شود. این موضوع به پمپ حرارتی اجازه می دهد با بازده بالاتری کار کند به طوری که اغلب پمپ های حرارتی بازدهی بیش از 100% دارند یعنی انرژی گرمایی تولید شده بیش از انرژی الکتریکی است که پمپ حرارتی مصرف می کند.

بیان این نکته اهمیت دارد که بازده یک پمپ حرارتی به میزان بالایی به دمای Source و Sink وابسته است. اگر اختلاف دمای بین Source و Sink بالا باشد پمپ حرارتی باید انرژی بیشتری مصرف کرده و سختتر کار کند و به این ترتیب بازده آن کاهش می یابد. انتخاب پمپ حرارتی با اندازه مناسب، در دست یافتن به بیشترین بازده پمپ، اهمیت دارد.

سخن آخر

انتخاب پمپ حرارتی مناسب برای کاربری مورد نظر، کاری تخصصی است و بر اساس ارزیابی های مختلف مهندسی صورت می گیرد. شرکت فراسرد تولیدکننده انواع تجهیزات برودتی، با بهره گیری از دانش کارشناسان و مهندسین مجرب، آماده ارائه خدمات مشاوره در خصوص انتخاب و راه اندازی انواع پمپ های حرارتی برای کاربری مورد نظر است. به این منظور می توانید با کارشناسان شرکت فراسرد در ارتباط باشید تا از انتخابی مناسب و مطمئن تر بهره مند شوید.