پمپ حرارتی

پمپ‌ حرارتی 

• مزایای استفاده از پمپ‌های حرارتی
• معایب استفاده از پمپ‌های حرارتی
• انواع پمپ‌های حرارتی
• کاربردهای پمپ‌های حرارتی
• نحوه عملکرد پمپ‌های حرارتی
• نحوه عملکرد پمپ حرارتی هوا به هوا
• پمپ‌های حرارتی استفاده شده بر روی سقف خانه‌ها
• پمپ حرارتی EQ-Air

پمپ‌ های حرارتی یا Heat Pumps یک نوع تجهیزات حرارتی هستند که به منظور انتقال گرما از یک منبع حرارتی به محلی دیگر با در نظر گرفتن یک تفاوت دمایی، کار می‌کنند. این تجهیزات به طور معمول از الکتریسیته برای کارکرد خود استفاده می‌کنند، اما می‌توانند با استفاده از سوخت‌های گازی و یا مایع نیز کار کنند.

عملکرد پمپ‌های حرارتی بر پایه اصل دوگانه یا بالانس انرژی استوار می‌باشد. با استفاده از این اصل، حرارت از یک منبع با درجه حرارت کمتر مثل هوا، آب زیرزمینی یا خاک استخراج می‌شود و به یک محیط با درجه حرارت بالاتر مثل سیستم گرمایش خانه یا آب گرم شهری منتقل می‌گردد.

مزایای استفاده از پمپ‌های حرارتی

1. بازدهی انرژی بالا: پمپ‌های حرارتی برای تولید حرارت از منابع طبیعی استفاده می‌کنند، بنابراین بازدهی آن‌ها به طور کلی بیشتر از سیستم‌های تولید حرارت متداول است.
2. کاهش مصرف انرژی: با استفاده از حرارت موجود در محیط، نیاز به مصرف انرژی برای تولید حرارت کاهش می‌یابد و این موضوع می‌تواند به کاهش هزینه‌های انرژی کمک کند.
3. تنوع کاربرد: پمپ‌های حرارتی می‌توانند همزمان برای سیستم‌های گرمایش و سرمایش استفاده شوند و نیاز به دو سیستم مجزا را از بین می‌برند.
4. حفظ محیط زیست: استفاده از این نوع تجهیزات کمترین آسیب را به محیط زیست وارد می‌کند زیرا برای کارکرد آنها از منابع تجدیدپذیر استفاده می‌شود.

معایب استفاده از پمپ‌های حرارتی

1. هزینه نصب اولیه: هزینه نصب اولیه پمپ‌های حرارتی نسبت به سیستم‌های گرمایشی عادی، معمولاً بالاتر است. اما با توجه به کاهش هزینه‌های انرژی در طول زمان، معمولاً استفاده از پمپ‌های حرارتی در طولانی مدت به صرفه است.
2. وابستگی به دمای محیط: عملکرد پمپ‌های حرارتی بستگی به دمای محیط دارد. در مکان‌هایی با دماهای بسیار پایین، بازدهی این پمپ‌ها ممکن است کاهش یابد.
3. نیاز به فضای کافی: پمپ‌های حرارتی به هنگام نصب، نیاز به فضای کافی برای اجرای سیستم خنک‌کننده و مبدل حرارتی دارند که ممکن است در برخی از محیط‌ها محدودیت‌های فضایی وجود داشته باشد.

هرچند پمپ‌های حرارتی به عنوان یک تکنولوژی پویا و مفید شناخته می‌شوند، اما توجه به شرایط جغرافیایی و اقلیمی محیطی که در آن مورد استفاده قرار می‌گیرند، ضروری است. همچنین، قبل از نصب پمپ حرارتی در یک مکان، باید به نیازمندی‌های حرارتی آن محیط توجه شود تا بهترین نتیجه به دست آید.

انواع پمپ‌های حرارتی

1. پمپ‌های حرارتی هوا به آب: (Air-to-Water Heat Pumps) این نوع پمپ‌ها از هوا به عنوان منبع حرارتی استفاده می‌کنند و حرارت را به یک سیستم گرمایشی آبی منتقل می‌کنند. این نوع پمپ‌ها به طور معمول برای گرمایش خانه‌ها و یا سیستم‌های گرمایشی مرکزی به کار می‌روند.
2. پمپ‌های حرارتی آب به آب: (Water-to-Water Heat Pumps) در این نوع پمپ‌ها، آب زیرزمینی یا منابع آبی دیگر به عنوان منبع حرارتی استفاده می‌شود و حرارت آن به آب سیستم گرمایشی یا سرمایشی منتقل می‌شود. این نوع پمپ‌ها برای سیستم‌های گرمایش و سرمایش سالن‌ها و استخرها استفاده می‌شوند.
3. پمپ‌های حرارتی هوا به هوا: (Air-to-Air Heat Pumps) این نوع پمپ‌ها از هوا به عنوان منبع حرارتی استفاده کرده و حرارت را به هوا منتقل می‌کنند. این نوع از پمپ‌های حرارتی بیشتر برای سیستم‌های سرمایشی و تهویه هوا در خانه‌ها و ساختمان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

کاربردهای پمپ‌های حرارتی

1. گرمایش خانه‌ها و ساختمان‌ها: یکی از کاربردهای اصلی پمپ‌های حرارتی، گرمایش خانه‌ها و ساختمان‌ها است. این پمپ‌ها می‌توانند در فصل سرما، گرما را از منابع حرارتی طبیعی استخراج کنند و به داخل ساختمان منتقل کنند.
2. سرمایش: برخی پمپ‌های حرارتی قابلیت کارکرد در حالت معکوس را دارند و در فصل گرما به عنوان سیستم‌های سرمایشی هوا به هوا عمل می‌کنند.
3. گرمایش آب: پمپ‌های حرارتی آب به آب می‌توانند برای گرمایش آب مورد استفاده قرار گیرند. این کاربرد برای ارائه آب گرم سریع و اقتصادی در خانه‌ها و ساختمان‌ها مناسب است.
4. سیستم‌های تهویه هوا: پمپ‌های حرارتی هوا به هوا می‌توانند برای تهویه هوا در خانه‌ها و ساختمان‌ها به کار روند.
5. استخرها: پمپ‌های حرارتی می‌توانند برای گرمایش آب استخرها و حفظ درجه حرارت آنها مورد استفاده قرار ‌گیرند.
6. صنایع: در برخی صنایع، مانند صنایع غذایی و فرآوری، پمپ‌های حرارتی جهت انتقال و تنظیم حرارت در فرآیندهای تولید استفاده می‌شوند.

نحوه عملکرد پمپ‌های حرارتی

همانطور که قبل تر توضیح داده شد، پمپ‌های حرارتی بر اساس اصل دوگانه حرارتی کار کرده و با مصرف انرژی، حرارت را از منبع حرارتی با دمای پایین‌تری به یک محیط هدف با دمای بالاتر انتقال می‌دهند. این پمپ‌ها با استفاده از یک سیال مبرد، حرارت را از یک محیط (هوای محیط بیرون ساختمان، زمین یا آب) گرفته و به فضایی دیگر مانند داخل ساختمان منتقل می‌کنند.

تصویر سیکل یک پمپ حرارتی

نحوه عملکرد پمپ حرارتی هوا به هوا

1. اواپراتور: هوای محیط اطراف پمپ حرارتی وارد واحد تبخیر و مبدل حرارتی می‌شود. در این مبدل حرارتی، ماده خنک‌کننده (معمولاً یک سیال مبرد مثل فرئون) حرارت هوا را به خود جذب کرده و دمای هوا را کاهش داده و سپس از حالت مایع به حالت گاز تبدیل می‌شود.
2. کمپرسور: سیال مبرد در حالت گاز وارد کمپرسور می‌شود. در این مرحله، فشار گاز به طور قابل توجهی بالا می‌رود و حرارت نیز افزایش می‌یابد. به این ترتیب، عمل انتقال دما به محیط داخلی ساختمان آسان‌تر می‌شود.
3. کندانسور: سیال مبرد از کمپرسور خارج شده و وارد مبدل حرارتی دیگری به نام کندانسور می‌شود که در قسمت داخلی ساختمان قرار دارد. در این مرحله، سیال مبرد حرارت خود را به هوا با دمای بالاتر منتقل می‌کند و از حالت گاز به حالت مایع تبدیل می‌شود. این عمل باعث انتقال حرارت به هوا می‌شود و هوا گرم می‌شود.
4. شیر انبساط (Expansion Valve): باعث می‌شود که فشار و دمای سیال مبرد قبل از وارد شدن دوباره به اواپراتور کاهش یافته تا چرخه پمپ حرارتی کامل شود.

این چرخه حرارتی تکرار می‌شود تا زمانی که محیط هدف (هوای سرد یا گرم محیط) به دمای مطلوب برسد. این فرآیند انتقال حرارت از هوا با دمای کمتر به هوا با دمای بالاتر به صورت چرخه‌ای ادامه می‌یابد و به این صورت، از پمپ حرارتی هوا به هوا برای سیستم‌های سرمایش و گرمایش در خانه‌ها و ساختمان‌ها استفاده می‌شود.

در ادامه به بررسی یک پروژه انجام شده برای استفاده از پمپ‌های حرارتی هوا به هوا در سقف ساختمان پرداخته می‌شود.

پمپ‌های حرارتی استفاده شده بر روی سقف خانه‌ها

در هلند، استفاده از فناوری فتوولتائیک (فتوولتائیک : فناوری تبدیل نور به الکتریسیته از راه استفاده از نیم‌رساناها) و گرمایش خورشیدی روی پشت‌بام‌ها پدیده‌ای معمول است. ایده استفاده از سقف خانه‌ها در هلند، چندین مشکل را به طور همزمان حل کرده است.

کشور هلند مشکل فضا و مکان دارد. بیشتر مردم به دنبال مسکن ارزان قیمت هستند، اما تقریباً هیچ منطقه‌ای برای ساخت و ساز جدید وجود ندارد، و به همین دلیل است که ساختمان‌ها و سازه‌های قدیمی جای خود را به ساختمان‌های جدید می‌دهند. این ساختمان‌ها مدرن‌تر، دارای عایق‌بندی بهتر و سیستم‌های گرمایشی کم مصرف هستند، اما فضای بیشتری نسبت به ساختمان‌های قدیمی ندارند. بنابراین فضای کافی به منظور نصب پمپ‌های حرارتی که به دلیل قوانین سختگیرانه حفاظت (جلوگیری) از صدا باید در فواصل معین ازهمسایگان قرار گیرند، وجود ندارد.

به منظور حل این مشکل، مهندسان هلندی راه حل استفاده از پشت بام خانه‌ها را پیشنهاد داده‌اند.

سزار دی یانگ در شرکت Breman Installatiefabriek کار می‌کند، یک بخش در مجموعه برمان که تجهیزات گرمایشی مانند پمپ‌های حرارتی را تولید کرده و توسعه می‌دهد. پروژه استفاده از فضای پشت‌بام‌ها در سال 2016 آغاز شد. از شرکت خواسته شد تا یک دستگاه بیرونی پمپ حرارتی هوا به آب را روی سقف شیروانی قرار دهد. مقررات سروصدا در هلند ایجاب می‌کند که پمپ‌های حرارتی باید در فاصله کافی و معینی از خانه قرار گیرند. به گفته یانگ، آن‌ها حدود 30 سال است که دودکش نصب می‌کنند و قرار دادن موارد این‌چنینی روی پشت بام برای آن‌ها مورد تازه‌ای نیست. اما طراحی یک دستگاه پمپ حرارتی بیرونی برای سقف‌هایی با شیب‌های مختلف برای شرکت برمان یک چالش ویژه بود که در نتیجه‌ی همه‎ی این‌ها خواسته‌ها، دستگاه EQ-Air طراحی و ساخته شد.

تصویر زیر یک سامانه EQ-Air را نشان می‌دهد که در آن از یک فن محوری سری HyBlade ساخت شرکت ebm استفاده شده است.

EQ-Air از Breman Installatiefabriek، فن محوری HyBlade در بالای بدنه قرار دارد.

پمپ حرارتی EQ-Air

EQ-Air یک پمپ حرارتی هوا به هوا است. یک فن محوری  HyBlade ساخت ebm، هوای بیرون را از سه طرف جذب کرده و آن را از کنار یک مبدل حرارتی به داخل می‌فرستد و از آنجا در سراسر ساختمان پخش می‌کند شرایط ویژه حاکم بر روی پشت بام (نزدیک بودن به محل زندگی انسان‌ها) الزامات ویژه‌ای را برای فن محوری استفاده شده در پمپ حرارتی ایجاد می‌کند. به گفته یانگ، آن‌ها به یک فن بی‌سروصدا و با دوام نیاز داشتند که بتواند در برابر آب و هوا مقاومت کند و برای زوایای مختلف سقف کاربرد داشته باشد. علاوه بر این، آن‌ها زمان زیادی برای توسعه و ارتقا یک فن جدید را نداشته و همچنین یک محصول ساخت اروپا می‌خواستند.

اینگونه بود که در سال 2018، یانگ با استفاده از سری فن‌ های AxiCool ساخت شرکت  ebm که در آن‌ها از تیغه‌های فن محوری سری HyBlade استفاده شده است، مشکلات گفته شده را برطرف نمود. این فن محوری EC در واقع برای استفاده‌های سنگین در مکان‌هایی مانند قطار و راه آهن طراحی شده است. این به این معنی است که مقاوم و انعطاف پذیر است و با گرما، سرما یا نوسانات دائمی دما مشکلی ندارد. همچنین به لطف طراحی تیغه‌اش، حتی در هنگام کار کردن در بالاترین سرعت خود، بسیار بی‌صدا است. به منظور کسب اطلاعات بیشتر در مورد طراحی تیغه‌های فن‌ های محوری شرکت ebm و همچنین کسب اطلاعات بیشتر در مورد سری فن‌ های محوری HyBlade، می‌توانید به مقاله معرفی و کاربرد تیغه‌های فن موجود در وب سایت شرکت مهر تهویه توس مراجعه نمایید.

 سری فن‌ های محوری HyBlade شرکت ebm دارای یک شرایط عالی برای کار روی سقف است: «با قطر 50 سانتی‌متر، HyBlade می‌تواند حجم هوای بیشتری را با سرعت کمتری نسبت به اندازه‌های کوچک‌تر تولید کند، که همچنین صدای هوای در حال حرکت را به حداقل می‌رساند». در نتیجه، سری فن‌ های محوری HyBlade استفاده شده در پمپ حرارتی، با 55 درصد از حداکثر توان خود می‌توانند کار کنند درحالیکه میزان صدای تولید شده توسط فن محوری HyBlade تنها 28 دسیبل است که بسیار ناچیز است.

EQ-Air همچنین می تواند با سیستم های فتوولتائیک ترکیب شود. 

در حال حاضر، هلند اولین پروژه توسعه و پیشرفت مسکن خود را دارد که با پمپ‌های حرارتی هوا به هوای پشت بام کار می‌کند که این پمپ‌های حرارتی به صورت ویژه از سری فن‌ های محوری HyBlade ساخت شرکت ebm استفاده می‌کنند. همچنین با گذشت زمان، اعتماد مشتریان به محصول نیز در حال افزایش است. در ابتدای امر، استفاده از پمپ‌های حرارتی که بر روی پشت‌بام خانه‌ها نصب شده باشند و سر و صدای کمی تولید کنند برای مشتریان امری غیر قابل تصور بود. با این حال شرکت ebm موفق شده است تا با تولید سری فن‌ های محوری HyBlade خود، این امر را مسجل کند.

استفاده از پمپ‌های حرارتی در توسعه مسکن بسیار راضی‌کننده هستند و ساکنان از وجود آن خوشحال هستند. و باعث شده تا شرکت برمن سفارش‌های بیشتری برای نصب پمپ‌های حرارتی دریافت کند. تقاضا برای پمپ‌های حرارتی کارآمد که همچنین باعث صرفه جویی در فضا می‌شوند، به طور تصاعدی در حال افزایش است.

با توجه به اینکه شرکت مهر تهویه توس به صورت دوره‌ای فن‌ های مورد نیاز در بازار ایران را بر حسب نیاز صنایع موجود می‌کند‌، جهت اطلاع از موجود بودن فن‌ های شرکت ebm و همچنین قیمت محصولات لطفا با شماره‌های زیر (بخش مهندسی فروش) تماس برقرار نمایید:

تلفن: 58949-021 داخلی 132

ایمیل:info@tahviehtoos.com

یا با چت آنلاین داخل وب سایت تماس برقرار نمایید.

یا از فرم درخواست مشاوره و فروش  برای ارسال درخواست خرید یا طرح سوال خود  و آگاهی از فن های موجود استفاده فرمایید.