وظیفه پمپ حرارتی منبع هوا چیست؟

پمپ حرارتی منبع هوا (ASHP) نوعی سیستم گرمایش و سرمایش است که از اصول ترمودینامیک برای انتقال گرما از هوای بیرون برای تامین گرمایش یا سرمایش فضاهای داخلی استفاده می کند. ASHP با استفاده کارآمد از هوای محیط به عنوان منبع گرما یا سینک، جایگزینی مقرون به صرفه و سازگار با محیط زیست برای سیستم‌های گرمایش و سرمایش سنتی است. 

وظیفه اصلی ASHP استخراج گرما از هوای بیرون در طول فصل گرما و انتقال آن به داخل خانه است. این امر از طریق فرآیندی شامل چهار جزء اصلی به دست می آید: اواپراتور، کمپرسور، کندانسور و شیر انبساط.

اولین گام در عملکرد ASHP، جذب گرما از هوای بیرون است. واحد خارجی پمپ حرارتی که به اواپراتور معروف است از یک سیم پیچ حاوی مبرد تشکیل شده است. مبرد با دمای پایین انرژی گرمایی هوای محیط را جذب می کند که باعث تبخیر آن به گاز می شود.

جزء بعدی، کمپرسور، با افزایش فشار و دمای گاز مبرد، نقش محوری را ایفا می کند. این گاز مبرد کم فشار را به حالت فشار بالا فشرده می کند و انرژی حرارتی آن را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. این فرآیند انتقال گرما را در دمای بالاتر تسهیل می کند و آن را برای نیازهای گرمایش داخلی مناسب می کند.

سپس مبرد گرم شده از طریق کندانسور دچار تغییر فاز می شود. در واحد داخلی پمپ حرارتی، سیم پیچ کندانسور گرما را به محیط داخلی آزاد می کند که باعث گرم شدن هوای گردش شده در سیستم می شود. همانطور که مبرد گرمای خود را آزاد می کند، دوباره به حالت مایع متراکم می شود.

پس از آزاد کردن گرما، فشار مبرد باید کاهش یابد تا چرخه تکرار شود. اینجاست که شیر انبساط وارد عمل می شود. با ایجاد یک افت فشار، شیر انبساط به مبرد اجازه انبساط و خنک شدن می دهد و آن را به حالت کم فشار و دمای پایین برمی گرداند. سپس مبرد به اواپراتور بازگردانده می شود تا فرآیند جذب گرما تکرار شود.

فرآیند گرمایشی که در بالا توضیح داده شد می تواند معکوس شود تا در هوای گرم خنک شود. با استفاده از یک شیر معکوس، ASHP ها می توانند جهت جریان مبرد را تغییر دهند. در حالت خنک کننده، یونیت داخلی به عنوان اواپراتور عمل می کند و گرما را از فضاهای داخلی خارج می کند و واحد خارجی به عنوان کندانسور عمل می کند و گرما را به هوای اطراف آزاد می کند.

عملکرد کلی یک ASHP به فرآیندهای ترمودینامیکی در اجزای سیستم محدود نمی شود. این سیستم ها همچنین به منبع تغذیه الکتریکی برای کار با اجزای مختلف مانند فن ها، پمپ ها و شیرها متکی هستند. علاوه بر این، آنها به سیستم‌های کنترل و سنسورها برای نظارت و تنظیم عملیات سیستم نیاز دارند و از عملکرد و کارایی بهینه اطمینان می‌دهند.

پمپ حرارتی منبع هوا چندین مزیت و عملکرد را ارائه می دهند که آنها را به انتخابی جذاب برای نیازهای گرمایش و سرمایش تبدیل می کند:

بهره وری انرژی: یکی از کارکردهای اولیه ASHP راندمان بالای انرژی آنها است. آنها از فرآیندهای انتقال حرارت برای انتقال گرما از یک مکان به مکان دیگر به جای تولید مستقیم گرما استفاده می کنند. این می تواند در مقایسه با سیستم های گرمایش معمولی، مانند بخاری های مقاومت الکتریکی یا دیگ های نفتی، در مصرف انرژی صرفه جویی قابل توجهی داشته باشد. طبق گفته وزارت انرژی ایالات متحده، ASHP می تواند دو تا سه برابر کارآمدتر از سیستم های گرمایش با مقاومت الکتریکی باشد.

صرفه جویی در هزینه: با توجه به کارایی انرژی، ASHP می تواند منجر به کاهش مصرف انرژی و کاهش هزینه های عملیاتی شود. اگرچه هزینه های نصب اولیه ممکن است در مقایسه با سیستم های گرمایش سنتی بیشتر باشد، اما پس انداز طولانی مدت می تواند این هزینه ها را جبران کند. با گذشت زمان، کاهش مصرف انرژی می تواند منجر به صرفه جویی قابل توجهی در هزینه شود.

مزایای زیست‌محیطی: ASHP در مقایسه با سیستم‌هایی که برای گرمایش و سرمایش به سوخت‌های فسیلی متکی هستند، اثرات زیست‌محیطی کمتری دارند. آنها گازهای گلخانه ای کمتری تولید می کنند زیرا منبع اصلی استفاده از انرژی برق است. با این حال، در نظر گرفتن منبع برق ضروری است، زیرا اثرات زیست محیطی ممکن است بسته به اینکه از منابع تجدید پذیر یا غیر قابل تجدید باشد، متفاوت باشد.

تطبیق پذیری: پمپ حرارتی منبع هوا همه کاره است و می تواند در برنامه ها و تنظیمات مختلف استفاده شود. آنها برای خانه های مسکونی، ساختمان های تجاری و فضاهای صنعتی مناسب هستند. ASHP در اندازه ها و پیکربندی های مختلف برای پاسخگویی به نیازهای مختلف گرمایش و سرمایش وجود دارد و آنها را با طیف گسترده ای از تاسیسات سازگار می کند.

گرمایش تکمیلی: ASHP همچنین می تواند به عنوان سیستم گرمایش مکمل در ارتباط با سیستم های گرمایشی موجود استفاده شود. در مناطقی با آب و هوای بسیار سرد، جایی که ASHP ممکن است کارایی خود را از دست بدهد، می توان آنها را با سایر منابع گرمایشی ترکیب کرد تا از گرمای ثابت اطمینان حاصل شود.

راحتی در تمام طول سال: از آنجایی که ASHP قابلیت گرمایش و سرمایش را ارائه می دهد، راحتی و کنترل دما را در تمام طول سال ارائه می دهد. با یک سیستم واحد، کاربران می‌توانند به راحتی بین حالت‌های گرمایش و سرمایش جابه‌جا شوند تا شرایط بهینه داخل خانه را در طول سال حفظ کنند.

کاهش نویز: ASHP معمولاً نسبت به سیستم های گرمایش و سرمایش سنتی، مانند تهویه مطبوع پنجره ای یا کوره های هوای اجباری، صدای کمتری تولید می کند. واحد داخلی بی سر و صدا کار می کند و محیطی آرام و راحت را فراهم می کند.

توجه به این نکته حائز اهمیت است که عملکرد و کارایی واقعی یک ASHP می تواند تحت تأثیر عوامل مختلفی از جمله دمای بیرونی، عایق بندی ساختمان و سیستم توزیع مورد استفاده برای انتقال گرما به فضاهای داخلی باشد. نصب حرفه ای توسط تکنسین های ماهر برای اندازه، پیکربندی و بهینه سازی مناسب سیستم بسیار مهم است.

در نتیجه، وظیفه اصلی پمپ حرارتی منبع هوا استخراج گرما از هوای بیرون و انتقال آن به داخل در طول فصل گرما است که یک راه حل گرمایشی با انرژی کارآمد و سازگار با محیط زیست ارائه می دهد. علاوه بر این، ASHP می تواند عملکرد خود را معکوس کند تا در هوای گرم خنک شود. پمپ حرارتی منبع هوا با بهره وری انرژی، صرفه جویی در هزینه، مزایای زیست محیطی، تطبیق پذیری و راحتی در طول سال به عنوان یک جایگزین مناسب برای سیستم های گرمایش و سرمایش سنتی در کاربردهای مختلف محبوبیت پیدا کرده اند.