راهنمای خواندن
پمپ‌های حرارتی این روزها بسیار مد شده‌اند، به خصوص در اروپا، جایی که برخی از کشورها در تلاشند تا نصب اجاق‌ها و دیگ‌های بخار سوخت فسیلی را به نفع گزینه‌های سازگارتر با محیط زیست، از جمله پمپ‌های حرارتی کم‌مصرف، ممنوع کنند. (کوره‌ها هوا را گرم می‌کنند و آن را از طریق لوله‌ها در سراسر خانه توزیع می‌کنند، در حالی که دیگ‌های بخار آب را گرم می‌کنند تا آب گرم یا گرمایش بخار را فراهم کنند.) امسال، دولت ایالات متحده شروع به ارائه مشوق‌های مالیاتی برای نصب پمپ‌های حرارتی کرد که معمولاً هزینه اولیه بیشتری نسبت به کوره‌های سنتی دارند اما در درازمدت بسیار کارآمدتر هستند.
در زمینه خودروهای انرژی نو، به دلیل محدود بودن ظرفیت باتری، این صنعت را نیز به سمت پمپ‌های حرارتی سوق داده است. بنابراین شاید وقت آن رسیده باشد که به سرعت یاد بگیریم پمپ‌های حرارتی به چه معناست و چه کاری انجام می‌دهند.
رایج‌ترین نوع پمپ حرارتی چیست؟
با توجه به جنجال‌های اخیر، ممکن است از شنیدن اینکه شما از قبل از ... استفاده می‌کنید، شگفت‌زده شوید.پمپ حرارتی- احتمالاً شما بیش از یکی در خانه و بیش از یکی در ماشین خود دارید. شما فقط آنها را پمپ حرارتی نمی‌نامید: از اصطلاحات "یخچال" یا "کولر گازی" استفاده می‌کنید.
در واقع، این ماشین‌ها پمپ‌های حرارتی هستند، به این معنی که گرما را از یک مکان نسبتاً سرد به یک مکان نسبتاً گرم منتقل می‌کنند. گرما به طور خود به خود از جای گرم به جای سرد جریان می‌یابد. اما اگر می‌خواهید آن را از سرد به گرم تبدیل کنید، باید آن را "پمپ" کنید. بهترین تشبیه در اینجا آب است که به خودی خود از تپه‌ای پایین می‌آید، اما باید به بالای تپه پمپ شود.
وقتی گرمای موجود در نوعی سردخانه (هوا، آب و غیره) را به گرمخانه پمپ می‌کنید، سردخانه سردتر و گرمخانه گرم‌تر می‌شود. در واقع وظیفه یخچال یا کولر گازی شما همین است - گرما را از جایی که لازم نیست به جای دیگری منتقل می‌کند و شما اهمیتی نمی‌دهید که کمی گرمای اضافی هدر دهید.
چگونه یک چیلر کاربردی با پمپ حرارتی بسازیم؟
بینش کلیدی که منجر بهپمپ‌های حرارتی در اوایل قرن نوزدهم، زمانی که تعدادی از مخترعان، از جمله جیکوب پرکینز، متوجه شدند که می‌توانند چیزی را به این روش خنک کنند، بدون اینکه مایعات فراری که برای رسیدن به خنک‌سازی تبخیر می‌شدند، هدر بروند. آنها استدلال کردند که به جای آزاد کردن این بخارات در جو، بهتر است آنها را جمع‌آوری، به مایع تبدیل و از آن مایع به عنوان خنک‌کننده استفاده مجدد شود.
یخچال‌ها و کولرهای گازی برای همین کار ساخته شده‌اند. آنها مبردهای مایع را تبخیر می‌کنند و از بخار سرد برای جذب گرما از داخل یخچال یا ماشین استفاده می‌کنند. سپس گاز را فشرده می‌کنند که دوباره به شکل مایع متراکم می‌شود. این مایع اکنون داغ‌تر از زمان شروع به کار است، بنابراین مقداری از گرمایی که در خود نگه می‌دارد می‌تواند به راحتی (احتمالاً با کمک یک فن) به محیط اطراف - چه در فضای باز و چه در جای دیگری در آشپزخانه - جریان یابد.
با این اوصاف: شما با پمپ‌های حرارتی بسیار آشنا هستید؛ فقط مدام از آنها به عنوان کولر گازی و یخچال یاد می‌کنید.
حالا بیایید یک آزمایش فکری دیگر انجام دهیم. اگر کولر گازی پنجره‌ای دارید، حتی می‌توانید آن را به عنوان یک آزمایش واقعی انجام دهید. برعکس نصب کنید. یعنی کنترل‌های آن را بیرون پنجره نصب کنید. این کار را در هوای خنک و خشک انجام دهید. چه اتفاقی می‌افتد؟
همانطور که انتظار می‌رود، این دستگاه هوای سرد را به حیاط خلوت شما می‌دمد و گرما را به خانه شما منتقل می‌کند. بنابراین همچنان گرما را منتقل می‌کند و با گرم کردن خانه شما، آن را راحت‌تر می‌کند. مطمئناً، هوای بیرون را خنک می‌کند، اما وقتی از ویندوز دور باشید، این تأثیر به حداقل می‌رسد.
حالا شما یک پمپ حرارتی برای گرم کردن خانه‌تان دارید. شاید بهترین گزینه نباشد.پمپ حرارتی، اما کار خواهد کرد. علاوه بر این، وقتی تابستان فرا می‌رسد، می‌توانید آن را وارونه کنید و از آن به عنوان تهویه مطبوع استفاده کنید.
البته، واقعاً این کار را نکنید. اگر آن را امتحان کنید، بدون شک در اولین باری که باران ببارد و آب وارد کنترلر شود، از کار خواهد افتاد. در عوض، می‌توانید یک پمپ حرارتی «منبع هوا» تجاری برای خودتان بخرید که از همین اصل برای گرم کردن خانه‌تان استفاده می‌کند.
البته مشکل این است که ودکا گران است و برای خنک کردن شراب به سرعت آن را تمام خواهید کرد. حتی اگر ودکا را با الکل ارزان‌تری جایگزین کنید، خیلی زود از هزینه آن شکایت خواهید کرد.
برخی از این دستگاه‌ها دارای چیزی به نام شیرهای معکوس هستند که به یک دستگاه اجازه می‌دهند نقش دوگانه‌ای را ایفا کند: آنها می‌توانند گرما را از بیرون به داخل یا از داخل به بیرون پمپ کنند و هم گرما و هم تهویه مطبوع را فراهم کنند، همانطور که در زیر توضیح داده شده است.
چرا پمپ‌های حرارتی از بخاری‌های برقی کارآمدتر هستند؟
پمپ‌های حرارتی از بخاری‌های برقی کارآمدتر هستند زیرا برای تولید گرما به برق نیاز ندارند. برق مورد استفاده توسط یکپمپ حرارتیمقداری گرما تولید می‌کند، اما مهم‌تر از آن، گرما را از بیرون به داخل خانه شما پمپ می‌کند. نسبت گرمای آزاد شده به داخل خانه به انرژی ارسال شده به کمپرسور الکتریکی، ضریب عملکرد یا COP نامیده می‌شود.
یک بخاری برقی ساده که تمام گرمای تولید شده توسط المنت گرمایشی برقی را تأمین می‌کند، ضریب عملکرد (COP) برابر با ۱ دارد. از سوی دیگر، ضریب عملکرد یک پمپ حرارتی می‌تواند بسیار بالاتر باشد.
با این حال، ضریب عملکرد (COP) یک پمپ حرارتی مقدار ثابتی نیست. این ضریب با اختلاف دمای بین دو منبعی که گرما در آنها پمپ می‌شود، نسبت معکوس دارد. با این اوصاف، اگر گرما را از یک منبع نه چندان سرد به یک ساختمان نه چندان گرم پمپ کنید، ضریب عملکرد (COP) مقدار بزرگی خواهد بود، به این معنی که پمپ حرارتی شما در استفاده از برق بسیار کارآمد است. اما اگر سعی کنید گرما را از یک منبع بسیار سرد به یک ساختمان از قبل گرم پمپ کنید، مقدار ضریب عملکرد کاهش می‌یابد، به این معنی که راندمان کاهش می‌یابد.
نتیجه همان چیزی است که شما به طور شهودی انتظار دارید: بهتر است از گرمترین چیزی که می‌توانید پیدا کنید به عنوان مخزن گرمای فضای باز استفاده کنید.
پمپ‌های حرارتی منبع هوا که از هوای بیرون به عنوان مخزن گرما استفاده می‌کنند، بدترین گزینه در این زمینه هستند زیرا هوای بیرون در طول فصل گرمایش زمستان بسیار سرد است. پمپ‌های حرارتی منبع زمین (که به عنوان پمپ‌های حرارتی زمین‌گرمایی نیز شناخته می‌شوند) حتی بهتر هستند، زیرا حتی در زمستان، زمین در اعماق متوسط هنوز کاملاً گرم است.
بهترین منبع گرما برای پمپ‌های حرارتی چیست؟
مشکل منبع زمینیپمپ‌های حرارتیاین است که شما به راهی برای دسترسی به این مخزن گرمای مدفون نیاز دارید. اگر فضای کافی در اطراف خانه خود دارید، می‌توانید گودال‌هایی حفر کنید و تعدادی لوله را در عمق معقولی، مثلاً چند متر، دفن کنید. سپس می‌توانید مایعی (معمولاً مخلوطی از آب و ضد یخ) را از طریق این لوله‌ها به گردش درآورید تا گرما را از زمین جذب کند. از طرف دیگر، می‌توانید سوراخ‌های عمیقی در زمین حفر کنید و لوله‌ها را به صورت عمودی در این سوراخ‌ها نصب کنید. البته همه این کارها گران تمام می‌شود.
یکی دیگر از استراتژی‌های موجود برای تعداد کمی از افراد خوش شانس، استخراج گرما از یک منبع آب نزدیک با فرو بردن یک لوله در عمق مشخصی از آب است. به این پمپ‌های حرارتی، پمپ‌های حرارتی منبع آب گفته می‌شود. برخی از پمپ‌های حرارتی از استراتژی غیرمعمول‌تری برای استخراج گرما از هوای خروجی از ساختمان یا از آب گرم خورشیدی استفاده می‌کنند.
در آب و هوای بسیار سرد، در صورت امکان نصب پمپ حرارتی منبع زمینی منطقی است. احتمالاً به همین دلیل است که اکثر پمپ‌های حرارتی در سوئد (که یکی از بالاترین تعداد پمپ‌های حرارتی سرانه را دارد) از این نوع هستند. اما حتی سوئد نیز درصد زیادی از پمپ‌های حرارتی منبع هوایی دارد که این ادعای رایج (حداقل در ایالات متحده) مبنی بر اینکه پمپ‌های حرارتی فقط برای گرمایش خانه‌ها در آب و هوای معتدل مناسب هستند را رد می‌کند.
بنابراین، هر کجا که هستید، اگر می‌توانید هزینه‌های اولیه بالاتر را بپردازید، دفعه بعد که با تصمیمی در مورد نحوه گرم کردن خانه خود روبرو شدید، به جای اجاق گاز یا دیگ بخار سنتی، استفاده از پمپ حرارتی را در نظر بگیرید.
زمان ارسال: ۱۹ اکتبر ۲۰۲۳