سیستم پمپ حرارتی یا هیت پمپ در واقع یک سیکل تبرید می باشد که قادر است توسط کنترل ویژه ای، حرارت را به سمت دلخواه منتقل کند. بدین ترتیب اواپراتور و کندانسور این سیکل تبرید به اقتضای فصل، متناوبا نقش یکدیگر را ایفا خواهند کرد. این سیستم برای کشورهایی که در آن ها قیمت برق ارزانتر از سوختهای فسیلی است، مقرون به صرفه می باشد و از این نظر دارای جذابیت خاصی است. تمام سیستم های تهویه مطبوع را می توان به سیستم هیت پمپ یا پمپ حرارتی تبدیل نمود. با استفاده از مکانیزم هیت پمپ می توان آب گرم، آب سرد و یا هوای گرم و سرد را به اقتضای فصل به وسیله ماشین برودتی و بدون نیاز به دیگ تهیه کرد. استفاده از این سیستم باعث میشود که هزینه اولیه تاسیسات و نیز فضای مورد نیاز در موتورخانه کاهش یابد. همچنین به دلیل کاهش مصرف سوخت های فسیلی باعث کاهش آلودگی هوا و افزایش ایمنی ساختمان در قبادل خطراتی از قبیل آتش سوزی و … می گردد
ساختار پمپ حرارتی تفاوت چندانی با یک سیستم تراکمی تبرید ندارد. به جزء این که دارای شیر چهار راهه خصوصی است که متناسب با فصل جهت جریان مبرد را معکوس می کند. در واقع در فصل سرما، کوئل رو به داخل دستگاه نقش کندانسور را بازی کرده و مبرد در آن تقطير می شود تا طی این فرایند گرماده، هوای اتاق گرم شود و برعکس عمل تبخیر در کوئل رو به خارج اتفاق می افتد. در تابستان نیز همچون یک واحد تراکمی یکپارچه مانند کولر گازی با تجهیزات مشابه فضای مورد نظر را خنک می کند. پمپ حرارتی با منبع آبی نیز در گروه سیستم یک منطقه ای حجم ثابت طبقه بندی می شود.
پمپ های حرارتی هم به صورت محلی مرکزی مورد استفاده قرار می گیرند و کندانسور آنها ممکن است آبی، هوایی و یا زمینی باشد، منظور از زمینی استفاده از ثبات دمایی زمین برای خنک کردن کندانسور است. در عین حال پمپ های حرارتی ممکن است آب یا هوا را خنک کنند. در تصویر بالا نوعی پمپ حرارتی با انبساط مستقیم که هوا را خنک می کند نمایش داده شده است اما کندانسور آن از نوع آبی است. این نوع پمپ حرارتی با منبع آبی خوانده می شود.
در مورد پمپ های حرارتی استفاده از اصطلاحات کندانسور و اواپراتور چندان درست نیست. زیرا هریک از این واحدها در دو فصل زمستان و تابستان نقش دیگری را بازی می کنند. به همین دلیل بهتر است از آنها با نام واحدهای داخلی و خارجی یاد شود و هرگاه در مورد آنها به صورت سهوی از اصطلاح کندانسور با اواپراتور استفاده میشود. منظور حالت تابستانی آنهاست. به عنوان مثال پمپ حرارتی نمایش داده شده در تصویر بالا دارای دو مبدل هوایی و آبی است. در حالت تابستانی، مبدل مبرد هوا نقش اواپراتور را بازی نموده و گرما را از هوا می گیرد. در این حالت مدل مبرد – آب عملکردی همچون کندانسور دارد که در آن گرمای مبرد به آب داده می شود.
در حالت زمستانی با عملکرد شیر چهارراهه معکوس کننده شرایط درست عکس می شود. یعنی مبدل مبرد – هوا عملکردی مشابه کندانسور پیدا می کند و گرمای خود را به هوای عبوری می دهد تا اتاق به وسیله آن گرم شود و مبدل مبرد – آب مانند اواپراتور عمل می کند و گرما را از آب می گیرد تا مبرد تبخیر شود.
در پمپ های حرارتی منبع آبی، ثبات دمایی آب در طول سال از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است. زیرا تنها در صورت ثابت بودن دمای آب و تغییر وضعیت مبدل، امکان فرایند گرمادهی و گرماگیری طی فصول مختلف ممکن می شود.
در حالت گرمادهی باید دمای مبرد بیشتر از آب و در حالت گرماگیری باید دمای مبرد کمتر از آب باشد. در سیستم های سنتی پمپ حرارتی آبی، از یک برج خنک کننده و دیگ آب گرم به منظور تعدیل دمای آب استفاده می شود.
در حالت تابستانی که قرار است پمپ های حرارتی فضای مورد نظر را خنک کنند، باید مبدل مبرد – آب قابلیت گرمادهی از سوی مبرد به آب را داشته باشد. بنابراین لازم است که آب، خنک تر از مبرد باشد تا این مبدل نقش کندانسور را بازی کند. تحت این شرایط برج خنک کننده دمای آب در گردش را پائین نگه می دارد تا تبادل حرارت انجام شود.
در حالت زمستانی که قرار است پمپ حرارتی فضاها را گرم کند؛ مبدل مبرد آب باید از آب گرما بگیرد تا مبرد تبخیر شود. یعنی این مبدل نقش اواپراتور را بازی خواهد کرد. بنابراین لازم است دمای آب بیشتر از مبرد باشد. به این منظور از یک دیگ آب گرم استفاده می شود تا دمای آب همواره بالاتر از مبرد بماند. در این سیستم دیگ و برج زمانی به کار می آیند که دمای آب نسبت به حالت کارکرد زمستانی یا تابستانی کم یا زیاد باشد. بنابراین دیگ و برج متناسب با نیاز، دمای آب را تعدیل می کنند.
در طول سال ممکن است شرایطی به وجود آید که برخی از فضاها گرم و بعضی دیگر خنک شوند. بنابراین لازم است که برخی از پمپ های حرارتی در حالت زمستانی و برخی دیگر در حالت تابستانی باشند. در این صورت دیگ و برج هر دو می توانند خاموش باشند تا گرمای اخذ شده از برخی واحدها نیاز گرمایی بعضی دیگر را فراهم کند.
آب برج خنک کننده به طور مستقیم در مبدل های مبرد آب پمپ های حرارتی جاری می شود. زیرا مشکلاتی مانند خوردگی و گرفتگی را به همراه خواهد داشت. برای انتقال گرمای آب به برج از یک مبدل حرارتی صفحه ای استفاده می شود این سیستم نیز در گروه یک منطقه ای حجم ثابت قرار می گیرد، زیرا در اینجا هم هریک از واحدها متناسب با نیازهای یک منطقه یا فضای خاص عمل می کنند.
این تصویر نیز نمایشگر استفاده از پمپ حرارتی با منبع آبی است که دمای آب در آنها توسط دیگ و برج خنک کننده تنظیم می شود. با این اختلاف که در این چیدمان از یک هواساز هوای تازه نیز استفاده شده و پمپ های حرارتی در سقف کاذب نصب شده و با کانال به فضاهای مورد تهویه مرتبط شده اند.
ثبات دمایی زمین یا آبهای زیرزمینی نیز می توانند منبع خوبی برای جذب یا دفع گرما باشند. بنابراین با نصب مدل های زمین گرمایی می توان از این ثبات دمایی برای کار کرد زمستانی و تابستانی پمپ های حرارتی استفاده کرد. در این سیستم زمین به تنهایی همان نقش برج خنک کننده و دیگ را بدون صرف انرژی زیادی بازی می کند. در تابستان پمپ حرارتی گرما را از ساختمان جذب کرده و از طریق مبدل حرارتی دفن شده در زمین دفع می کند. در زمستان نیز مبدل حرارتی دفن شده در زمین گرما را از زمین می گیرد.
تحریریه تیم خدمات فنی مهندسی به فیکس
بسیار عالی