پمپ حرارتی
پمپ حرارتی چیست؟
پمپ حرارتی (Heat Pump) وسیله ایست که حرارت را در جهت مخالف حرکت همیشگی آن منتقل می کند. (یعنی از جسم یا فضای سرد به جسم یا فضای گرم تر)
گرما همیشه از سمت جسم گرم تر به سمت جسم سرد تر در حال حرکت است ولی پمپ حرارتی گرما را از جسم یا فضای سرد گرفته و به جسم یا فضای گرم تر منتقل می کند.
در سیکل پمپ حرارتی مایع مبرد در داخل سیکل با گذر از اواپراتور تبخیر شده و پس از ورود به کمپرسور فشار و بالطبع دمای آن افزایش می یابد . سپس با ورود به کندانسور حرارت خود را از دست داده (مورد استفاده قرار می گید) و مایع می گردد. این مایع مبرد به شیر انبساط فرستاده می شود تا با انبساط آن، درجه حرارتش کاهش پیدا کند.
همان طور که ملاحظه می شود سیکل پمپ حرارتی مشابه با سیکل یخچال می باشد.
پمپ حرارتی یا گرمایش انجام می دهد یا سرمایش .
زمانی که یک پمپ حرارتی برای گرمایش مورد استفاده قرار می گیرد مشابه یک سیستم چرخه یخچال عمل می کند .
به این ترتیب که پمپ حرارتی گرما را از یک منبع بیرونی ( که درجه حرارت آن کمتر از درجه حرارت محیط است مانند زمین) گرفته و آن را به داخل هدایت می کند. یعنی کویل هایی که با اواپراتور در ارتباط هستند گرما را از منبع سرد گرفته و کویل هایی که با کمپرسور در ارتباط هستند گرما را به محیط مورد نظر ما انتقال می دهند.
زمانی که یک پمپ حرارتی برای سرمایش مورد استفاده قرار می گیرد جای کویل ها در اواپراتور و کندانسور عوض می شود ولی در خود چرخه تغییری حاصل نمی شود.
این بدان معناست که کویل های مرتبط با اواپراتور سرما را به محیط مورد نظر منتقل می کنند و کندانسور گرما را به منبع بیرونی ارسال می کند و تلف می شود.
در پمپ های حرارتی الکتریکی تا ۳ برابر انرژی گرفته شده از الکتریسیه ، انرژی گرمایی به محیط منتقل می شود. که می توان در فصل زمستان انتخاب مناسبی برای گرمایش محیط باشد
یعن ضریب عملکرد یا همان COP آن برابر با ۳ یا ۴ است.
مثال عملکرد پمپ حرارتی
فرض کنید ۲ منبع آب داریم که یکی ۱ متر مکعب و دیگری ۱۰ متر مکعب آب ۱۰ درجه سانتی گرادی را در خود جای داده اند.
با یک پمپ حرارتی آب داخل منبع بزرگتر را سرد می کنیم و گرمای گرفته شده از آن را به منبع کوچکتر منتقل می کنیم.
به این ترتیب درجه حرارت منبع کوچکتر ۵۰ درجه سانتی گراد خواهد شد و دمای منبع بزرگ به ۶ درجه سانتی گراد کاهش می یابد .
حال اگر این منبع بزرگ دریاچه یا خود زمین مجاور ساختمان باشد که همیشه دارای درجه حرارت ثابتی است ، آنگاه می توان از آن به عنوان یک سیستم گرمایش بی نظیر بهره برد.
نمودار T-S برای پمپ حرارتی
نمودار T-Sبرای پمپ حرارتی
همان طور که در بالا ذکر شد چرخه پمپ های حرارتی و یخچال مشابه هستند . در زیر نمودار T-S برای یک یخچال (یا به نوعی یک پمپ حرارتی) آورده شده است.
نمودار T-Hبرای پمپ حرارتی
این نمودرا در زیر آورده شده است که نشان دهنده این است که مبرد بعد از خروج از کمپرسور در حالت بخار سوپر هیت می باشد و سپس در کندانسور درجه حرارت خود را از دست می دهد تا به مرحله ۳ برسد.
