با آمدن فصول سرد سال همه به فکر بهینه کردن سیستم­ های گرمایشی هستند. شاید هیچ ­چیز لذت­ بخش تر از آن نباشد که در منزل گرم و نرم خود بنشینیم و از دیدن یک منظره برفی و سرد زمستانی لذت ببریم. یا، چه چیز بهتر از یک نسیم خنک در یک ظهر تابستانی و نوشیدن یک لیوان آب پرتقال که چند حبه یخ در آن غوطه ­ور است می­تواند ما را سر کیف بیاورد؟ امروزه انواع و اقسام متفاوتی از سیستم­های گرمایشی و سرمایشی با درجات متفاوت بهینگی و قیمت­های مختلف در بازار یافت می­شود تا بدین شکل زندگی ما انسان ­ها را آرامش­ بخش ­تر کنند. اما در این نوشتار قصد داریم در مورد یکی از پیشرفته­ ترین و بهینه ­ترین سیستم­های گرمایشی و سرمایشی به نام هیت پمپ یا پمپ حرارتی صحبت کنیم.

هیت پمپ یا پمپ حرارتی چیست؟

همانطور که پیش از این اشاره کردیم، هیت پمپ یا پمپ حرارتی یک سیستم گرمایشی است. در واقع یک پمپ حرارتی ابتدا به ساکن برای گرم کردن ساختمان­های مسکونی، تجاری و اداری استفاده می­شود. علاوه بر آن، از هیت پمپ می­توان برای گرم کردن آب استفاده کرد. اشتباه نکنید، درست است که هیت پمپ بیشتر معنای گرم کردن را در خود دارد، اما از هیت پمپ برای خنک کردن نیز استفاده می­شود. بنابراین بر خلاف تصور، هیت پمپ یک وسیله گرمایشی و سرمایشی به حساب می­ آید. چگونه؟ در ادامه توضیح خواهیم داد.

در واقع، پمپ ­های حرارتی یک جایگزین با مصرف انرژی بسیار بهینه نسبت به کولرهای مرسوم و کوره ­ها هستند که در تمامی اقلیم­ ها قابل استفاده هستند. پمپ­ های حرارتی از انرژی الکتریسیته استفاده می­ کنند تا حرارت را از یک مکان خنک به یک مکان گرم منتقل کنند. بدین شکل مکان خنک، خنک­تر و مکان گرم، گرمتر می­شود. در طول فصول سرد، پمپ­های حرارتی حرارت را از هوای خنک بیرون به درون منزل شما منتقل می­کنند. در طول فصول گرم نیز پمپ­ های حرارتی، حرارت را از منزل شما به بیرون هدایت می­کند. چرا گفته می­شود پمپ­ های حرارتی نسبت به دیگر وسائل گرمایشی و سرمایشی بازدهی بالاتری دارد؟ به این دلیل که پمپ ­های حرارتی به جای تولید حرارت، آن را تنها منتقل می­کنند.

سازوکار پمپ حرارتی چیست؟

پمپ حرارتی بدین شکل عمل می­کند که انرژی حرارتی (thermal energy) با استفاده از چرخه ­ای به نام چرخه ­ی تبرید (refrigeration cycle) از یک مکان خنک به مکانی گرم­تر منتقل می­شود. نکته جالب و حائز اهمیت در مورد سازوکار پمپ حرارتی این است که در انتقال انرژی گرمایی به نیروی بیرونی متکی نیست. در واقع سازوکار هیت پمپ نقطه مقابل انتقال گرما (heat transfer) است. در انتقال گرما، برخلاف هیت پمپ شما برای انتقال گرما به یک منبع نیروی خارجی نیاز دارید. به علت مقرون به صرفه بودن و کارایی بالای پمپ­ های حرارتی، از آن­ها در سیستم­ های گرمایشی شهری استفاده می­شود.

هیت پمپ ­ها چند نوع هستند؟

بطور کلی می­توان پمپ­ های حرارتی را به چهار دسته تقسیم­ بندی کرد. این چهار نوع شامل پمپ ­های حرارتی با منبع هوای مجرا دار (ducted air-source heat pumps)، پمپ های حرارتی با مبنع هوای بدون مجرا (ductless air-source heat pumps)، پمپ­ های حرارتی زمین گرمایی (geothermal heat pumps) و پمپ­ های حرارتی جذبی (absorption heat pumps) هستند. نکته مثبتی که باید در مورد تمامی انواع پمپ­ های حرارتی گفت از این قرار است که نسبت به سیستم­های گرمایشی مرسوم که از سوخت­های فسیلی یا گاز طبیعی استفاده می­کنند، اثر منفی بسیار کمتری در گرمایش جهانی دارند.

پمپ ­های حرارتی با منبع هوای مجرادار

سه نوع از پمپ های حرارتی وجود دارد که توسط مجراها به هم متصل می­شوند. این سه نوع شامل هوا به هوا، با منبع آب و زمین­ گرمایی می­شود. آن ­ها حرارت را از هوا، آب و زمین بیرون از محل زندگی شما گرفته و آن را به داخل ساختمان هدایت می­کنند. معمول ­ترین نوع هیت پمپ، پمپ حرارتی با منبع هوا است که می­تواند میزان استفاده از الکتریسیته را تا 50 درصد کاهش دهد.

پمپ­ های حرارتی زمین گرمایی

این پمپ ­ها کارایی بالایی داشته اما هزینه بالاتری برای نصب آن ­ها می بایست پرداخت شود. در عوض، هزینه نگهداری پایین می­آید و استفاده از انرژی نیز به میزان 30 الی 60 درصد کاهش می ­یابد و البته رطوبت نیز کنترل می­شود. خاک محل زندگی و اندازه محل زندگی شما از جمله عوامل مؤثر در انتخاب این پمپ حرارتی است.

قطعات سازنده یک هیت پمپ چیست؟

بطور کلی، فارغ از برند سازنده و نوع پمپ حرارتی، 14 قطعه اجزای اصلی یک پمپ حرارتی را تشکیل می­دهند. این 14 قطعه شامل کمپرسور (compressor)، سیم ­­پیچ مبدل حرارت (تبخیرکننده یا کندانسور) (heat exchanger coil)، مایع خنک ­کننده (refrigerant)، انباشتگر (accumulator)، بخاری میل ­لنگ (crankcase heater)، موتورهای دمنده الکتریکی (electronically commutated blower motors)، سوپاپ معکوس (reversing valve)، دستگاه گسترش (expansion device)، کنترل الکتریکی (electronic control)، شیر استنباط ترموستاتیک (thermostatic expansion valve)، ترموستات­ها (thermostats)، سیستم یخ­زدا (defrost system)، پروانه (fan) و موتورها (motors). در ادامه به بررسی عملکرد و وظایف برخی از این قطعات می­پردازیم.

کمپرسور (compressor)

کمپرسور پمپ حرارتی به عنوان قلب یک پمپ حرارتی مطرح است. مهم­ترین نقش کمپرسور  به گردش درآوردن مایع خنک کننده است. در واقع این وسیله جهت تبدیل بخار با فشار پایین به بخار با فشار بالا طراحی شده است. سپس آن را از بخارگر به کندانسور منتقل می کند. در کندانسور چه اتفاقی می­افتد؟ در کندانسور مایع خنک ­کننده از بخار به مایع تبدیل می­شود.

کمپرسور  می­تواند در بیرون یا درون ساختمان نصب شود.

سیم ­پیچ مبدل حرارت(heat exchanger coil)

سیم­ پیچ ­های بخارگر و کندانسور به عنوان مبدل ­های گرمایی عمل می­کنند. یک سیم ­پیچ مجموعه ­ای از لوله ­های خرچشی هستند که در آن­ها انتقال حرارت رخ می­دهد.

مایع خنک ­کننده

مایع خنک­ کننده یک ماده به حالت مایع یا شبه­ گاز است که به منظور جذب، انتقال و رهاسازی حرارت عمل می­کند. سه عمل جذب، انتقال و رهاسازی حرارت همگی هنگامی رخ می­دهد که مایع خنک­ کننده درون هیت پمپ در جریان است. بسیاری از شرکت ­ها به دلیل اینکه ازون مشکلات زیست­ محیطی فراوانی ایجاد می­کند دیگر از این ترکیب در مایع خنک­ کننده استفاده نمی­ کنند.

سوپاپ معکوس

سوپاپ معکوس به منظور کنترل اتوماتیک جهت جریان مایع­ خنک ­کننده استفاده می­شود. وظیفه سوپاپ معکوس این است که پمپ حرارتی را از حالت سرمایشی به گرمایشی تبدیل می­کند. سوپاپ معکوس در طول یخ­ زدایی توسط کنترل یخ ­زدا و ترموستات کنترل می­شود.

پروانه

پروانه شامل موتور پروانه و پره ­هاست. موتور پروانه وظیفه چرخاندن پره ­ها را برعهده دارد. با توجه به جهتی که پره­ ها در حال چرخش هستند، سیستم هوا را مکیده یا به بیرون می­­راند و با استفاده از سیم­ پیچ بیرونی حرارت بین مایع­ خنک ­کننده و هوای اطراف جابجا می­شود.

برندهای سازنده پمپ­ های حرارتی

اگر قصد دارید یکی از انواع پمپ ­های حرارتی را خریداری کنید، باید بهترین برندهای موجود در بازار را بشناسید.

برندهای LENNOX، TRANE و CARRIER سه عدد از معروف­ترین برندهای موجود در بازار هستند. برند LENNOX یکی از دقیق­ترین و کارآمدترین تولیدکنندگان پمپ­ های حرارتی هستند درحالیکه برند TRANE ادعا دارد با انجام چند کار ساده می­توان از پمپ های حرارتی این شرکت برای چند سال بدون مشکل استفاده کرد. از سوی دیگر، پمپ­ های حرارتی شرکت CARRIER نیز از جمله پمپ ­هایی است که کاملاً سازگار با محیط است. با نگاهی به کارایی، هزینه و ارزیابی مصرف­ کنندگان می­توانید انتخاب مناسبی داشته باشید.

نتیجه ­گیری

همه به دنبال استفاده از سیستم ­های سرمایشی و گرمایشی با بالاترین میزان راندمان و کمترین هزینه می­ باشند. پمپ ­های حرارتی از جمله جدیدترین فناوری­ هایی هستند که می­توانند هم به عنوان وسیله­ ای سرمایشی و هم گرمایشی مورد استفاده قرار گیرند. در این مقاله در ابتدا تعریف ساده­ ای ارائه دادیم از پمپ­ های حرارتی و سپس سازوکار آن را مرور کردیم. پس از آن به بررسی قطعات بکار رفته در این دستگاه پرداختیم. در نهایت نیز انواع متفاوت پمپ ­های حرارتی را از منظر گذراندیم و سه تا از معروف ­ترین برندها در زمینه تولید پمپ­های حرارتی را نیز معرفی کردیم.

ویدیو آموزشی “هیت پمپ”