کارایی پمپ های حرارتی منبع هوا

پمپ های حرارتی منبع هوا به دلیل سازگاری با محیط زیست معروف هستند. اما یکی دیگر از مزایای کلیدی آنها راندمان انرژی بسیار بالا است. این مقاله همه چیزهایی را که باید در مورد بهره وری انرژی پمپ حرارتی بدانید را بررسی می کند - از نحوه عملکرد موثر پمپ های حرارتی گرفته تا اهمیت آنها.

1. پمپ های حرارتی منبع هوا چقدر کارآمد هستند؟

پمپ های حرارتی تقریباً سه تا چهار برابر کارایی بیشتری نسبت به دیگ های گاز دارند.

در واقع کارآمدترین بویلرها می توانند حدود 98 درصد راندمان را به دست آورند. اما پمپ های حرارتی منبع هوا می توانند بازدهی حدود 300٪ را داشته باشند!

اگر تعجب می کنید که چگونه این کار می کند، به یاد داشته باشید که پمپ های حرارتی در واقع گرما تولید نمی کنند. در عوض، از مقدار کمی الکتریسیته برای انتقال گرما از مکانی به مکان دیگر استفاده می کنند.

این نسبت به تولید گرما از ابتدا از نظر انرژی کارآمدتر است.

2. یک پمپ حرارتی منبع هوا در ماه چقدر برق مصرف می کند؟

پمپ های حرارتی معمولاً برق بسیار کمی مصرف می کنند.

در واقع، پمپ های حرارتی بیشتر از برقی که برای تامین انرژی آنها استفاده می کنیم، گرما تولید می کنند.

دلیل این امر این است که پمپ های حرارتی منبع هوا معمولاً تنها 25 درصد انرژی خود را از الکتریسیته مصرف می کنند و مابقی آن از انرژی محیطی موجود در هوا تأمین می شود.

مصرف برق دقیق پمپ حرارتی منبع هوا بسته به عوامل مختلفی متفاوت است. با این حال، به طور کلی، یک پمپ حرارتی منبع هوا می تواند 1.5 تا 4 کیلووات (کیلووات) گرما به ازای هر 1 کیلووات (کیلووات) برق مصرفی تولید کند.

3. ضریب عملکرد (COP) یک پمپ حرارتی چیست؟

COP یک پمپ حرارتی منبع هوا معیاری برای کارایی عملکرد آن است.

در اصل، COP نسبت ظرفیت گرمایش به کل توان ورودی است.

به عنوان مثال، COP 2.5 به این معنی است که، تحت شرایط حالت پایدار، 1 کیلو وات توان الکتریکی می تواند 2.5 کیلو وات ظرفیت گرمایشی تولید کند. در اینجا، فرض می‌کنیم که پمپ حرارتی توسط یک موتور الکتریکی به حرکت در می‌آید، که معمولاً چنین است.

بسته به شرایط آب و هوایی، COP یک پمپ حرارتی می تواند به حدود 4 برسد.

یکی دیگر از معیارهای عملکرد مشابه، ضریب عملکرد فصلی (SCOP) است که به عنوان تسهیلات عملکرد فصلی (SPF) نیز شناخته می‌شود.

برخلاف COP، SCOP تأثیر دمای خارجی را بر راندمان پمپ حرارتی در نظر می گیرد. روش محاسبه شامل جمع کردن گرمای تولید شده سالانه و سپس تقسیم بر کل مصرف برق است.

برای پمپ های حرارتی منبع هوا، روش محاسبه، محدوده دمای کل محیط را به چندین زیر منطقه تقسیم می کند و مدت زمان هر زیر منطقه را تعیین می کند.

به طور کلی، مقدار SCOP یک پمپ حرارتی باید به 2.5 یا بالاتر برسد. این بدان معنی است که مقدار COP سالانه باید به 2.5 یا بالاتر برسد.

4- چه عواملی کارایی پمپ حرارتی منبع هوا را تعیین می کند؟

همانطور که قبلاً اشاره کردیم، عوامل مختلفی بر راندمان پمپ حرارتی تأثیر می‌گذارند.

در اینجا برخی از مسائل کلیدی وجود دارد:

1) دمای محیط

با افزایش دمای هوای بیرون، ضریب عملکرد پمپ حرارتی (COP) نیز افزایش می یابد.

این به این دلیل است که کمپرسور داخل پمپ حرارتی منبع هوا برای رسیدن به دمای هوای مورد نیاز نیازی به تلاش زیادی ندارد.

با در نظر گرفتن این موضوع، دو سیستم پمپ حرارتی یکسان عملکرد متفاوتی در دو منطقه آب و هوایی متفاوت خواهند داشت.

این نشان می دهد که چقدر مهم است که شرایط پشت COP اسمی یک پمپ حرارتی را بررسی کنیم تا مطمئن شویم که تحت دمای واقعی محیط آزمایش شده است.

2) طراحی و نصب سیستم

سیستم های پمپ حرارتی منبع هوا باید به طور دقیق طراحی شوند تا نیازهای منحصر به فرد ساختمان و ساکنان آن را در نظر بگیرند.

بنابراین، طراحان سیستم با تجربه ما، یک سیستم سفارشی بر اساس نیازهای خاص شرکت شما ایجاد خواهند کرد.

این تضمین می کند که کل سیستم شما با شما هماهنگ است و بالاترین ضریب عملکرد ممکن (COP) را تضمین می کند - از جمله زیرساخت های گسترده تر ساختمان شما، مانند منابع انتشار.

3) امیتر

به طور کلی، هر چه دمای خروجی پمپ حرارتی منبع هوا بیشتر باشد، کمپرسور داخل پمپ باید کار بیشتری انجام دهد تا به دمای مورد نیاز برسد.

این باعث کاهش ضریب عملکرد پمپ حرارتی (COP) می شود.

به همین دلیل است که پمپ های حرارتی معمولاً هنگام استفاده با رادیاتورهای بزرگتر یا گرمایش از کف بهترین عملکرد را دارند، زیرا رادیاتورها یا گرمایش از کف به دمای آب ورودی کمتری نیاز دارند تا همان اثر گرمایش فضا را مانند دیگ های معمولی ایجاد کنند.

با این حال، استثناهایی وجود دارد.

با توجه به خواص ترمودینامیکی منحصر به فرد دی اکسید کربن، تمام پمپ های حرارتی دی اکسید کربن ما در دمای خروجی بالا کارایی بیشتری دارند. ما از این مزیت برای ارائه دمای تا 80 درجه سانتی گراد با COP بیش از 3.0 استفاده می کنیم. به مشاهده محصولات پمپ حرارتی Acer و Maple ما خوش آمدید تا منظور ما را بدانید.

4) نیازهای گرمایشی

نحوه استفاده از سیستم پمپ حرارتی منبع هوا و الزامات شما برای آن بر ضریب عملکرد آن (COP) تأثیر می گذارد.

به عنوان مثال، آیا تقاضای گرمایش قابل توجهی در یک زمان خاص از روز وجود دارد؟ آیا برای گرمایش اتاق فقط به یک پمپ حرارتی نیاز دارید یا هم برای گرمایش اتاق و هم برای آب گرم خانگی به یک پمپ حرارتی نیاز دارید؟

این عوامل بر نوع سیستم پمپ حرارتی مورد نیاز شما و میزان تلاش پمپ حرارتی شما برای تامین گرمای خروجی مورد نیاز تاثیر می گذارد.

5) مبرد

انتخاب مبرد نیز بر راندمان پمپ حرارتی منبع هوا تأثیر می گذارد.

مبردهای طبیعی به ویژه در پمپ های حرارتی کارآمد هستند زیرا لغزش را نشان نمی دهند.

این یک رفتار ترمودینامیکی است که در برخی از مبردهای مصنوعی یافت می شود که برای تبرید و سرمایش مناسب است، اما برای گرمایش مناسب نیست.

در واقع در پمپ های حرارتی، مبردهای طبیعی دارای ضریب عملکرد (COP) بالاتری نسبت به مبردهای مصنوعی در دمای پایین محیط و دمای جریان بالا هستند.

در Leomon، ما فقط از مبردهای طبیعی استفاده می کنیم. به هر حال، آنها هم کارآمد و هم دوستدار محیط زیست هستند - بهترین انتخاب برای مردم و کره زمین.

5. چرا راندمان پمپ حرارتی منبع هوا اهمیت دارد؟

اکنون که درک اولیه ای از راندمان پمپ حرارتی دارید، به نظر می رسد زمان پاسخ به یک سوال ساده است ... چرا این همه مهم است؟

راندمان پمپ حرارتی تأثیر قابل توجهی بر چندین عامل کلیدی دارد.

1) قبوض انرژی

اولاً، هرچه بازده پمپ حرارتی شما بیشتر باشد، قبض انرژی شما کمتر خواهد بود.

در مورد آن فکر کنید: هرچه پمپ حرارتی شما برای گرم و راحت نگه داشتن خانه از برق کمتری استفاده کند، باید هزینه برق کمتری را برای قبض برق خود بپردازید.

برقی کردن سیستم گرمایش با پمپ های حرارتی همچنین فرصتی برای استفاده کامل از مکانیسم های قیمت گذاری دینامیک برق فراهم می کند. این فناوری که به عنوان انعطاف پذیری شبکه شناخته می شود، به یک جزء کلیدی در توسعه انرژی آینده ما تبدیل خواهد شد.

2) انتشار کربن

پمپ های حرارتی منبع هوا هیچگونه انتشار کربنی در حین کار تولید نمی کنند.

با این حال، بخش بزرگی از برق بریتانیا هنوز از سوخت‌های فسیلی تولید می‌شود (اگرچه نسبت انرژی‌های تجدیدپذیر عرضه‌شده به شبکه ملی در حال افزایش است).

بنابراین، مگر اینکه از منابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی یا باد برای تامین انرژی پمپ حرارتی خود استفاده کنید، همچنان به طور غیرمستقیم مقدار کمی انتشار کربن تولید خواهید کرد.

با در نظر گرفتن این موضوع، هر چه راندمان پمپ حرارتی بیشتر باشد، مصرف برق کمتری دارد و اثرات زیست محیطی آن کمتر می شود.

6. کارآمدترین پمپ های حرارتی منبع هوا کدامند؟

Leomon برخی از کارآمدترین پمپ های حرارتی تجاری را در بازار ارائه می دهد.

پمپ‌های حرارتی منبع هوا معمولاً دارای COP (ضریب عملکرد) بین 3 تا 4 هستند که بسته به شرایط گاهی اوقات حتی بالاتر است.

عملکرد بالای پمپ های حرارتی ما عمدتا به دلیل تجربه 35 ساله ما در تولید پمپ های حرارتی و تجهیزات تبرید است.

اما این به لطف انتخاب مبرد ما نیز هست.

در Leomon، ما فقط از مبردهای طبیعی استفاده می کنیم که در مقایسه با مبردهای مصنوعی تمایل به دستیابی به مقادیر COP بالاتر در دمای محیط کمتر و دمای جریان بالاتر دارند.

به طور خاص، بسیاری از پمپ های حرارتی منبع هوای ما از دی اکسید کربن (همچنین به عنوان R744 شناخته می شود) به عنوان سیال کار استفاده می کنند. دی اکسید کربن دارای فشار بالاتری نسبت به بسیاری از مبردهای دیگر است، بنابراین حرارت با کیفیت بالاتر و COP بالاتری ارائه می دهد.

این بدان معنی است که پمپ های حرارتی دی اکسید کربن می توانند گرمایش خانه (برای آب گرم و رادیاتور) را تا 85 درجه سانتیگراد فراهم کنند و در عین حال COP بالا را حفظ کنند.

7. راندمان گرمایش پمپ حرارتی چقدر مهم است؟

شاید قبلا متوجه شده باشید که انتخاب یک پمپ حرارتی کارآمد بسیار مهم است.

با این حال، این تنها عاملی نیست که باید در نظر گرفته شود.

به عنوان مثال، خرید یک پمپ حرارتی فوق کارآمد که در عمل عملکرد ضعیفی دارد، آسان است.

به طور مشابه، می توانید با اتصال یک واحد قدیمی تر و کارآمدتر به یک سیستم برتر، به نتایج عالی برسید.

با در نظر گرفتن این موضوع، رتبه SCOP بالا به طور خودکار با کارآمدترین سیستم و کمترین هزینه های عملیاتی برابری نمی کند.

علاوه بر این، عوامل دیگری نیز باید در نظر گرفته شوند که می توانند راندمان پمپ حرارتی را افزایش یا کاهش دهند.

8. موثرترین راه برای کارکرد پمپ حرارتی منبع هوا چیست؟

در اینجا چند مرحله برای بهبود کارایی پمپ حرارتی آورده شده است.

1) سیستم توزیع گرمایش خود را بهینه کنید

پمپ‌های حرارتی با دیگ‌های گاز متفاوت هستند و بنابراین برای عملکرد در حداکثر راندمان به سیستم‌های توزیع یا گرمایش متفاوتی نیاز دارند.

تطبیق سیستم گرمایش با پمپ حرارتی انتخابی ضروری است، زیرا آنها باید با هم کار کنند تا گرما را به طور موثر ارائه کنند.

سطح رادیاتور و کنترل جریان هر دو حیاتی هستند. بنابراین، طراحان باید پمپ های فرکانس متغیر، شیرهای کنترل و شیرهای متعادل کننده را برای دستیابی به عملکرد مطلوب ترکیب کنند. پس از نصب، صرف زمان برای رفع اشکال و بهینه سازی عملکرد سیستم بسیار مهم است.

هیچ سیستمی از ابتدا کامل نیست. بنابراین، تیم باید برای تجزیه و تحلیل داده ها و تنظیم دقیق سیستم برای عملکرد بهینه وقت بگذارد.

2) مسئله مخزن بافر را با دقت در نظر بگیرید

مخزن بافر (که به آن مخزن بافر یا مخزن ذخیره حرارت نیز گفته می شود) آب گرم را برای استفاده بعدی ذخیره می کند. به آن مانند یک باتری فکر کنید!

هدف این است که اطمینان حاصل شود که در صورت نیاز، آب گرم به طور مستقیم به رادیاتورها یا سیستم گرمایش از کف شما می رسد.

این مزیت های زیادی دارد—پمپ حرارتی منبع هوای شما نیازی به راه اندازی و توقف مکرر برای پاسخگویی به تقاضا ندارد. علاوه بر این، سیستم بافر زمان مورد نیاز برای راه اندازی پمپ حرارتی و جذب گرمای اضافی در طول زمان خاموشی را جبران می کند، بنابراین از اتلاف انرژی جلوگیری می کند.

با این حال، در صورت استفاده نادرست، یک مخزن بافر در واقع می تواند کارایی پمپ حرارتی را کاهش دهد. این به این دلیل است که دما را حدود 10٪ کاهش می دهد.

اگر مخزن بافر همیشه در جریان کامل باشد، این بدان معناست که پمپ حرارتی باید در دمای 10 درصد بالاتر از حد لازم کار کند و هزینه های عملیاتی را افزایش دهد.

در عوض، اگر از مخزن بافر جداگانه استفاده می کنید، بهتر است آن را تنها با دو لوله وصل کنید. این به عنوان یک بای پس عمل می کند و فقط در صورت نیاز فعال می شود. این منجر به…

3) از مخلوط کردن آب ورودی و خروجی خودداری کنید.

پمپ های حرارتی منبع هوا به طور خاص با دمای آب خروجی بالاتر و دمای آب خروجی کمتر طراحی شده اند.

با در نظر گرفتن این موضوع، هر بخشی از سیستم گرمایشی که اجازه می دهد آب گرمتر با آب خروجی سردتر مخلوط شود (بدون جذب گرمای مفید از آن)، به طور کلی بازده پمپ حرارتی را کاهش می دهد.

این امر در سیستم‌هایی با مخازن بافر چهار متصل (همانطور که در بالا ذکر شد) و همچنین در واحدهای ذخیره‌سازی گرما با نرخ جریان نامتعادل و منیفولدهای کم تلفات رایج است.

4) از استفاده از پمپ های کوچک متعدد خودداری کنید.

پمپ ها به گردش مبرد در سیستم کمک می کنند و همچنین آب گرم را به رادیاتورهای ساختمان می رسانند.

با این حال، هر چه راندمان پمپ حرارتی بالاتر باشد، مصرف برق توسط این پمپ ها بیشتر می شود.

با در نظر گرفتن این موضوع، به طور کلی بهتر است از نصب چندین پمپ کوچک پراکنده در سراسر سیستم خودداری کنید.

در عوض، پمپ های کمتر اما با اندازه مناسب معمولا انرژی کمتری مصرف می کنند. علاوه بر این، یک مزیت اضافه نیز وجود دارد: آنها معمولاً در حین کار بی صداتر هستند.