چه عواملی باعث کاهش راندمان پمپ حرارتی می‌شوند؟
فناوری پمپ حرارتی که به عنوان یک راه حل کلیدی برای جایگزینی گرمایش با سوخت فسیلی مورد استقبال قرار گرفته است، به سرعت در سراسر جهان در حال گسترش است. با این حال، از آنجایی که بسیاری از تأسیسات در عملکرد واقعی به سطوح راندمان نظری دست نمی‌یابند، علل اصلی آن مورد بررسی دقیق قرار گرفته است.
یک نظرسنجی توسط سازمان صرفه‌جویی انرژی بریتانیا (EST) یک واقعیت تکان‌دهنده را آشکار کرد: ۸۳ درصد از پمپ‌های حرارتی نصب‌شده در بریتانیا عملکرد ضعیفی دارند، که ۸۷٪ آنها نتوانستند حداقل معیار بهره‌وری انرژی یعنی رتبه‌بندی ۳ ستاره را کسب کنند.
تحقیقات انجام شده توسط اتریوم زوریخ، با همکاری چندین دانشگاه، داده‌های عملیاتی دنیای واقعی را از ۱۰۲۳ پمپ حرارتی در ۱۰ کشور اروپای مرکزی تجزیه و تحلیل کرد. آنها دریافتند که عملکرد واحدها - تحت شرایط دمایی یکسان - تفاوت‌های قابل توجهی دارد. شکاف ضریب عملکرد (پلیس) بین برخی از دستگاه‌ها به ۲-۳ برابر رسیداین یافته، صنعت را بر آن داشته است تا عوامل حیاتی مؤثر بر راندمان پمپ حرارتی را مجدداً بررسی کند.
01 مشکلات مربوط به تجهیزات و نصب
مقصر اصلی راندمان پایین پمپ حرارتی، خود تجهیزات و کیفیت نصب است. بررسی EST مشخص کرد مدیریت صنعت نامنظم در بخش نصب به عنوان یک مشکل اساسی.
سیمون گرین، رئیس توسعه کسب و کار در EST، رک و پوست کنده اظهار داشت: دد ...
در بریتانیا، شورای صنعت گرمایش و آب گرم (HHIC)، مسئول نصب پمپ‌های حرارتی مسکونی، علناً اذعان کرد کمبود نیروی انسانی کافی برای کمک به مصرف‌کنندگان در انتخاب محصولات مناسباین فقدان راهنمایی‌های تخصصی منجر به اشتباهات مکرر در انتخاب می‌شود، به طوری که کاربران اغلب تجهیزاتی را خریداری می‌کنند که با ویژگی‌های ساختمان آنها مطابقت ندارد.
فرسودگی تجهیزات یکی دیگر از عوامل کاهش‌دهنده‌ی راندمان است. تولیدکنندگان مدرن پمپ‌های حرارتی منبع هوا در راهنماهای نگهداری خود خاطرنشان می‌کنند که اجزای کلیدی مانند کمپرسورها و مبدل‌های حرارتی به مرور زمان فرسوده می‌شوند.آب‌بندی ضعیف باعث نشت مبرد و کاهش راندمان گرمایش/سرمایش می‌شود، در حالی که سیستم‌های الکتریکی قدیمی مستقیماً بر پایداری عملیاتی تأثیر می‌گذارند.
02 عوامل محیطی و طراحی
شرایط محیطی دومین متغیر اصلی مؤثر بر راندمان هستند. دمای محیط به طور قاطع بر راندمان گرمایش پمپ‌های حرارتی منبع هوا تأثیر می‌گذارد - دمای پایین‌تر منجر به کاهش قابل توجه راندمان می‌شود.
محل نصب نیز به همان اندازه مهم است. قرار دادن در نزدیکی منابع گرما یا رادیاتورها جریان هوا را محدود می‌کند و مستقیماً به راندمان تبادل گرما آسیب می‌رساند. رطوبت داخل ساختمان و کیفیت هوا نیز اثرات آبشاری بر عملکرد گرمایش ایجاد می‌کنند.
تجزیه و تحلیل داده‌های گسترده اتریوم زوریخ نشان داد که پمپ‌های حرارتی منبع زمینی به طور متوسط پلیس 4.90 را به دست آوردند که بسیار بیشتر از میانگین 4.03 برای واحدهای منبع هوایی است.نکته مهم این است که راندمان منبع زمینی کمتر تحت تأثیر نوسانات دمای بیرون قرار می‌گیرد و عملکرد پایدارتری را نشان می‌دهد.
این تحقیق همچنین یک نقص کلیدی در طراحی را آشکار کرد: تقریباً ۷ تا ۱۱ درصد از سیستم‌های پمپ حرارتی بیش از حد بزرگ هستند، در حالی که حدود ۱ درصد کوچک‌تر از حد معمول هستند.این عدم تطابق اندازه مانع از عملکرد در شرایط بهینه می‌شود و باعث اتلاف انرژی می‌گردد.
03 عملیات و نگهداری نامناسب
وضعیت نگهداری سیستم پمپ حرارتی مستقیماً بر راندمان بلندمدت آن تأثیر می‌گذارد. نگهداری منظم، کلید تضمین عملکرد طبیعی استبا این حال، این الزام اساسی اغلب در عمل نادیده گرفته می‌شود.
نگهداری ضعیف می‌تواند باعث گرفتگی یا آسیب به قطعات شود، در حالی که روش‌های نگهداری غیر استاندارد مشکلات جدیدی را ایجاد می‌کنند. میزان نادرست شارژ مبرد - چه بیش از حد شارژ شده باشد و چه کمتر از حد - به طور قابل توجهی راندمان گرمایش را کاهش می‌دهد. استفاده از مواد تمیزکننده نامناسب در مبدل‌های حرارتی نیز به طور مشابه به عملکرد آسیب می‌رساند.
تحقیقات اروپایی نشان می‌دهد که کاهش ۱ درجه سانتیگرادی تنظیمات منحنی گرمایش می‌تواند میانگین راندمان پمپ حرارتی را ۰.۱۱ پلیس افزایش داده و مصرف انرژی خانگی را ۲.۶۱٪ کاهش دهد.بسیاری از کاربران از چنین روش‌های بهینه‌سازی بی‌اطلاع هستند و این امر منجر به عملکرد طولانی مدت و غیربهینه می‌شود.
مشکلات مربوط به مبرد یکی دیگر از دلایل رایج کاهش راندمان است. ظرفیت ناکافی انتقال حرارت مبرد، تبادل حرارت مؤثر در هر چرخه را کاهش می‌دهد. برخی از تولیدکنندگان برای کاهش هزینه‌ها از مبردهای بی‌کیفیت استفاده می‌کنند، یا در حین حمل و نقل نشتی رخ می‌دهد که منجر به عدم دستیابی به دمای طراحی شده آب می‌شود.
04 مشکلات پیکربندی و اندازه سیستم
پیکربندی نامناسب سیستم، دلیل ریشه‌دار ناکارآمدی است. پمپ‌های حرارتی اختصاص داده شده به تولید آب گرم خانگی (آب گرم مصرفی)، مقادیر پلیس به طور قابل توجهی پایین‌تری نسبت به پمپ‌های حرارتی مورد استفاده برای گرمایش فضا نشان می‌دهند، زیرا آب گرم مصرفی به دمای جریان بالاتری نیاز دارداین تفاوت در ویژگی‌های تقاضای انرژی اغلب در طول طراحی نادیده گرفته می‌شود.
مشکلات مربوط به اندازه به ویژه در کاربردهای مسکونی حاد هستند. تیم اتریوم زوریخ معیارهای استفاده را برای ارزیابی تناسب اندازه توسعه داد و دریافت که سیستم‌های بزرگ یا کوچک به طرز چشمگیری رایج هستند.
در صنعت، روش‌های یکپارچه‌سازی سیستم به طور قابل توجهی بر کارایی کلی تأثیر می‌گذارند. مطالعات انجام شده در پروژه‌های جذب شرکت₂ کارخانه سیمان نشان می‌دهد که ادغام پمپ‌های حرارتی با دمای بالا می‌تواند هزینه افزایشی کلینکر را تا 32٪ کاهش دهد.با این حال، دستیابی به چنین بهینه‌سازی نیازمند طراحی دقیق سیستم و قابلیت‌های یکپارچه‌سازی است که چالش‌هایی را برای بسیاری از نصاب‌ها ایجاد می‌کند.
سیستم‌های محبوب ددد ...
05 راهکارها و چشم‌انداز آینده
پرداختن به چالش‌های بهره‌وری پمپ‌های حرارتی نیازمند نوآوری‌های تکنولوژیکی و تعدیل سیاست‌ها است. دستاورد محققان دانشگاه علم و فناوری هنگ کنگ (دانشگاه هنگ کنگ) شامل آلیاژ الاستیک تی₇₈توجه₂₂ است.، دستیابی به راندمان تغییر دما 20 برابر بیشتر از فلزات معمولی، و رسیدن به 90٪ از حد راندمان کارنو.
این ماده از طریق تغییر شکل الاستیک گرم و سرد می‌شود و مسیر جدیدی را برای فناوری پمپ حرارتی حالت جامد باز می‌کند. این تیم در حال حاضر در حال توسعه نمونه اولیه پمپ حرارتی صنعتی بر اساس این آلیاژ است.
نظارت عملیاتی و تنظیم هوشمند، افزایش بهره‌وری عملی را ارائه می‌دهند. محققان اروپایی توصیه می‌کنند که رویه‌های استاندارد ارزیابی عملکرد پس از نصب و توسعه ابزارهای دیجیتال برای کمک به کاربران در بهینه‌سازی تنظیمات. تنظیمات ساده، مانند پایین آوردن منحنی گرمایش، باعث صرفه‌جویی قابل توجهی در مصرف انرژی می‌شود.
طراحی سیاست نیاز به اصلاح دارد. تجربه آلمان نشان می‌دهد که قیمت بالای برق می‌تواند مانع از پذیرش پمپ حرارتی شودتعدیل‌های منطقی در ساختارهای مالیات انرژی، که برق را در برابر گاز طبیعی رقابتی‌تر می‌کند، جایگزینی گرمایش با سوخت فسیلی را تسریع خواهد کرد.
کاربردهای صنعتی پتانسیل گسترده‌ای دارند. پروژه‌های جذب شرکت₂ کارخانه سیمان با ادغام پمپ‌های حرارتی دما بالا، توانایی این فناوری را در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و در عین حال کاهش هزینه‌های کلینکر تا ۳۲ درصد نشان می‌دهند. با گسترش برق تجدیدپذیر و بلوغ فناوری پمپ حرارتی دما بالا، چنین راه‌حل‌هایی می‌توانند به فناوری‌های اصلی کربن‌زدایی برای صنایع انرژی‌بر تبدیل شوند.
مسیر توسعه آینده فناوری پمپ حرارتی روشن‌تر می‌شود. آلیاژ الاستیک تی₇₈توجه₂₂ که توسط دانشمندان مواد دانشگاه هنگ کنگ توسعه داده شده است، در آزمایشگاه عملکرد فوق‌العاده‌ای دارد. زمینه‌های صنعتی در حال کشف مرزهای جدید هستند. پروژه‌های جذب کربن کارخانه سیمان که پمپ‌های حرارتی دما بالا را با فشرده‌سازی مجدد بخار مکانیکی (ام وی آر) ترکیب می‌کنند، ... هزینه جذب شرکت₂ به ۱۲۵.۹ یورو در هر تن می‌رسدبا انتقال این نوآوری‌ها از آزمایشگاه به بازار، پمپ‌های حرارتی واقعاً به نیرویی محوری در گذار جهانی انرژی تبدیل خواهند شد.