تاسیسات ساختمان-51
 
پمپ حرارتی چیست؟
پمپ حرارتی (هیت پامپ) وسیله‌ایست که حرارت را در جهت مخالف حرکت همیشگی آن‌ منتقل می‌کند. (یعنی از جسم یا فضای سرد به جسم یا فضای گرم‌تر) گرما همیشه از سمت جسم گرم‌تر به سمت جسم سرد‌تر در حال حرکت است ولی پمپ حرارتی گرما را از جسم یا فضای سرد گرفته و به جسم یا فضای گرم‌تر منتقل می‌کند.
در سیکل پمپ حرارتی مایع مبرد در داخل سیکل با گذر از اواپراتور تبخیر شده‌ و پس از ورود به کمپرسور فشار و دمای آن افزایش می‌یابد سپس با ورود به کندانسور حرارت خود را از دست داده (مورد استفاده قرار می‌گیرد) و مایع می‌گردد. این مایع مبرد به شیر انبساط فرستاده می‌شود تا با انبساط آن، درجه حرارتش کاهش پیدا کند.
همان‌طور که ملاحظه می‌شود سیکل پمپ حرارتی مشابه با سیکل یخچال می‌باشد. پمپ حرارتی یا گرمایش انجام می‌دهد یا سرمایش زمانی که یک پمپ حرارتی برای گرمایش مورد استفاده قرار می‌گیرد مشابه یک سیستم چرخه یخچال عمل می‌کند.
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 می‌کند. یعنی کویل‌هایی که با اواپراتور در ارتباط هستند گرما را از منبع سرد گرفته و کویل‌هایی که با کمپرسور در ارتباط هستند گرما را به محیط مورد نظر ما انتقال می‌دهند.
زمانی که یک پمپ حرارتی برای سرمایش مورد استفاده قرار می‌گیرد جای کویل‌ها در اواپراتور و کندانسور عوض می‌شود ولی در خود چرخه تغییری حاصل نمی‌شود.
بازده انرژی سیستم پمپ گرمایی ۳۰۰ تا ۴۰۰ درصد است. درحالی‌که پیشرفته‌ترین سیستم‌های گازی بازده ۹۸ درصدی دارند. این یعنی ۳ تا ۴ واحد صرفه‌جویی به ازای هر ۱ واحد برقی که مصرف می‌شود. سیستم پمپ‌های حرارتی به‌گونه‌ای است که یک سیستم به‌تنهایی کار دو سیستم گرمایشی و سرمایشی را انجام می‌دهد و نسبت به سیستم‌های سنتی و معمول تولید سرما و گرما حدود ۷۵ درصد مصرف برق کمتری دارد. استفاده از این سیستم‌ها تا 66 درصد انتشار گازهای گلخانه‌ای را کاهش می‌دهد.
پمپ‌های حرارتی، بر اساس محل و مورد استفاده انواع محتلفی دارند این پمپ‌ها از نظر چرخه حرارتی به دو نوع تقسیم می‌شوند:
پمپ حرارتی با سیستم تراکمی
پمپ حرارتی با سیستم جذبی
پمپ‌های حرارتی بسته به منبع مبادله گرما و سرما نیز به دو نوع تقسیم می‌شوند:
پمپ حرارتی هوایی
پمپ حرارتی زمینی
 
پمپ حرارتی با سیستم تراکمی
اکثر پمپ‌های حرارتی با سیستم تراکمی، از نوع پمپ حرارتی با سیستم تراکم بخار است. ساختار اصلی پمپ حرارتی با سیستم تراکم بخار از تبخیر‌کننده، چگالنده، کمپرسور و شیر انبساط تشکیل شده است.
 
پمپ حرارتی باسیستم جذبی:
فرق پمپ حرارتی جذبی با پمپ حرارتی تراکمی، به غیر از کندانسور و تبخیر‌کننده (اواپراتور) معمولی در این است که پمپ حرارتی جذبی دارای دو نوع مبدل حرارتی بنام مولد و جاذب است که در واقع کار کمپرسور را انجام می‌دهند.
 
پمپ‌های حرارتی با منبع هوایی:
در زمستان، گرما را از هوای بیرون دریافت کرده و در تابستان، گرما را به محیط بیرون می‌دهد دو نوع اصلی از پمپ‌های حرارتی هوایی وجود دارد که متداول‌ترین نوع ان پمپ حرارتی "هوا به هوا‌" می‌باشد. این سیستم در زمستان، حرارت را از هوای محیط دریافت کرده، و آن را به هوای داخل ساختمان، و تابستان‌، حرارت را از هوای ساختمان به هوای محیط، انتقال می‌دهد.
نوع دیگر، پمپ حرارتی "هوا به آب" می‌باشد که در ساختمان‌های، با سیستم توزیع حرارت رادیاتوری یا فن‌کویل، کار می‌کند. در فصل سرد، پمپ حرارتی، گرما را از هوای خارج دریافت کرده، و آنرا به آب سیستم گرمایش می‌دهد. در فصل گرم، پمپ حرارتی، گرما را از سیستم توزیع آب داخل ساختمان به محیط انتقال می‌دهد. یک پمپ حرارتی هوایی در سه سیکل کار می‌کند: سیکل ‌گرمایش، سیکل سرمایش و سیکل دیفراست.
 
سیکل گرمایش:
در سیکل گرمایش، حرارت از هوای خارج، گرفته شده و به فضای داخل داده می‌شود. در ابتدا مبرد مایع، از شیر انبساط عبور کرده و به یک مخلوط مایع بخار فشار کم تبدیل می‌شود. سپس این مخلوط با عبور از کویل خارجی (کویل اواپراتور)، گرم شده، و در فشار کم به مایع و بخار تبدیل می‌گردد. در اکومولاتور، بخش ‌مایع مبرد دو فاز، جدا شده و بخش بخار، پس از تراکم در کمپرسور، به کندانسور ارسال می‌شود. گرمای دفع شده از مبرد داغ در کندانسور، هوای خانه را گرم می‌نماید.
 
سیکل سرمایش:
برای سرمایش در تابستان، پمپ حرارتی، حرارت را از هوای داخل ساختمان جذب نموده و آن را به محیط انتقال می‌دهد. مشابه سیکل گرمایش، مبرد مایع، از شیر انبساط عبور کرده و به مخلوط مایع‌ بخار فشار کم، تبدیل می‌شود. مبرد سپس به کویل داخلی‌ که به عنوان اواپراتور عمل می‌کند رفته، و با جذب حرارت ‌داخل اطاق، مبرد به بخار با دمای کم تبدیل می‌گردد. شیر معکوس‌کننده، این بخار را به یک اکومولاتور می‌فرستد، در آنجا، قسمت مایع جریان دو فازی، جدا شده و بخار اشباع یا قدری سوپر‌هیت، در کمپرسور متراکم می‌شود. سرانجام شیر معکوس‌کننده، گازی را که اکنون گرم است به یک کویل خارجی که به عنوان کندانسور عمل می‌کند‌ می‌فرستد. گرمای منتقل شده به هوای خارج در کندانسور، باعث می‌شود که بخار مبرد به مایع تبدیل شود. این مایع به شیر انبساط برمی‌گردد و سیکل تکرار می‌گردد. در طول سیکل سرمایش، رطوبت موجود در هوا پس از عبور از روی کویل داخلی، تقطیر شده و در ظرفی درزیر کویل جمع‌آوری می‌شود و یا از خانه خارج می‌گردد.
 
سیکل دیفراست (برفک زدا)
اگر دمای هوای خارج، وقتی که پمپ حرارتی در حالت گرمایش کار می‌کند، نزدیک یا کم‌تر از نقطه انجماد برسد، رطوبت موجود در هوای عبوری از روی کویل خارجی، تقطیر شده و روی کویل مربوطه، برفک‌تشکیل می‌شود. برفک تولید شده، به دلیل اینکه انتقال حرارت به مبرد را کاهش می‌دهد، باعث کاهش بازده کویل می‌گردد.
برای دفع برفک، پمپ حرارتی باید در حالت دیفراست عمل کند. ابتدا دستگاه توسط شیر معکوس‌کننده، در حالت سرمایش قرار می‌گیرد. این عمل، گاز داغ را برای ذوب کردن برفک، به کویل خارجی می‌فرستد، و فن خارجی نیز خاموش می‌شود. در این حالت پمپ حرارتی، هوای سرد را به خانه می‌دهد. قبل از اینکه این هوا در سرتاسر خانه پخش شود، سیستم گرمایشی کمکی برای گرم کردن آن به کارمی‌رود.
 
پمپ حرارتی زمین گرمایی:
اگر منحنی تغییرات دمای هوا و دمای زمین در اعماق را در طول یک سال رسم نماییم مشاهده می شود که هرچه به عمق زمین بیشتر شود، میزان تغییرات دمای زمین در طول سال دارای تغییرات کمتری خواهد بود. به طوری که از حدود عمق 3 الی 4 متری از سطح زمین تغییرات دما و نوسانات آن در طول یک سال بسیار ناچیز می‌باشد. این در حالی است که میزان تغییرات دمای هوا دارای نوسانات بسیار زیادی می‌باشد. این امر بدین معنی است که زمین منبع خوبی برای تامین گرمایش در ماه‌های سرد سال است و می‌توان از حرارت زمین برای تامین گرمایش ساختمان‌ها استفاده نمود و همچنین از آن می‌توان برای تامین سرمایش در ماه‌های گرم سال استفاده بهینه نمود.
با این توضیحات مختصر در خصوص پمپ‌های حرارتی و استفاده روز‌افزون از این تکنولوژی در منازل و خصوص آپارتمان‌های بلند قطعا مجموعه‌ای از سوالات به ذهن می‌رسد، باعث افتخار است بتوانم در حد وسع خود پاسخگوی این سوالات باشم.
ایام به کام.