پمپ های حرارتی منبع هوا در هوای سرد

محدودیت اصلی پمپ های حرارتی منبع هوا، افت قابل توجه عملکرد زمانی است که دمای هوای بیرون به محدوده انجماد برسد.

پمپ های حرارتی به عنوان یک راه حل کارآمد برای گرمایش فضا و تهویه مطبوع در حال ظهور هستند، به ویژه هنگامی که در سیستم های جریان مبرد متغیر استفاده می شوند. آنها می توانند با کارآمدترین سیستم های تهویه مطبوع در حالت خنک کننده مطابقت داشته باشند و می توانند با هزینه کم گرمایش احتراق در حالی که فقط از برق استفاده می کنند رقابت کنند. در مقایسه با یک بخاری مقاومتی معمولی، یک پمپ حرارتی بسته به مدل خاص و شرایط کارکرد، در محدوده 40 تا 80 درصد صرفه جویی می کند.

در حالی که پمپ های حرارتی منبع هوا به طور مستقیم با هوای بیرون تبادل گرما می کنند، پمپ های حرارتی منبع زمین از دمای پایدار زیرزمینی برای دستیابی به راندمان بالاتر بهره می برند. با توجه به قیمت بالا و نصب پیچیده سیستم منبع زمینی، پمپ های حرارتی منبع هوا رایج ترین گزینه هستند.

محدودیت اصلی پمپ های حرارتی منبع هوا، افت قابل توجه عملکرد زمانی است که دمای هوای بیرون به محدوده انجماد برسد. مهندسان طراح باید تأثیر آب و هوای محلی را هنگام تعیین یک پمپ حرارتی در نظر بگیرند و اطمینان حاصل کنند که سیستم با اقدامات کافی برای کمترین دمای مورد انتظار مجهز است.

سرمای شدید چگونه بر پمپ های حرارتی منبع هوا تأثیر می گذارد؟

چالش اصلی هنگام استفاده از پمپ حرارتی منبع هوا با دمای انجماد، کنترل تجمع یخ در کویل های بیرونی است. از آنجایی که دستگاه گرما را از هوای بیرون که از قبل سرد است حذف می کند، رطوبت می تواند به راحتی جمع شود و روی سطح کویل های آن منجمد شود.

اگرچه چرخه یخ‌زدایی پمپ حرارتی می‌تواند یخ را روی سیم‌پیچ‌های فضای باز ذوب کند، واحد نمی‌تواند گرمایش فضا را تا زمانی که چرخه طول می‌کشد ارائه دهد. با کاهش دمای بیرون، پمپ حرارتی باید بیشتر وارد چرخه یخ زدایی شود تا تشکیل یخ را جبران کند، و این امر گرمای تحویلی به فضاهای داخلی را محدود می کند.

از آنجایی که پمپ های حرارتی منبع زمینی گرما را با هوای بیرون مبادله نمی کنند، دمای انجماد نسبتاً بر آنها تأثیر نمی گذارد. با این حال، آنها به حفاری هایی نیاز دارند که انجام آنها در زیر ساختمان های موجود، به ویژه آنهایی که در مناطق شلوغ شهری هستند، دشوار است.

تعیین پمپ های حرارتی منبع هوا برای هوای سرد

هنگام استفاده از پمپ های حرارتی منبع هوا با دمای انجماد، دو راه اصلی برای جبران اتلاف گرمایش در طول چرخه های یخ زدایی وجود دارد:

اضافه کردن یک سیستم گرمایش پشتیبان، معمولاً یک مشعل گازی یا بخاری مقاومت الکتریکی.
تعیین یک پمپ حرارتی با اقدامات داخلی در برابر تجمع یخبندان.
سیستم های گرمایش پشتیبان برای پمپ های حرارتی منبع هوا راه حل ساده ای هستند، اما تمایل دارند هزینه مالکیت سیستم را افزایش دهند. ملاحظات طراحی بسته به نوع گرمایش پشتیبان مشخص شده تغییر می کند:

یک بخاری با مقاومت الکتریکی با همان منبع انرژی پمپ حرارتی کار می کند. با این حال، جریان بیشتری را برای یک بار گرمایشی معین می‌گیرد که نیاز به افزایش ظرفیت سیم‌کشی دارد. راندمان کلی سیستم نیز کاهش می یابد، زیرا گرمایش مقاومتی بسیار کمتر از عملکرد پمپ حرارتی است.
یک مشعل گازی هزینه عملیاتی بسیار کمتری نسبت به بخاری مقاومتی دارد. با این حال، به یک منبع گاز و یک سیستم اگزوز نیاز دارد که هزینه نصب را بالا می برد.
هنگامی که یک سیستم پمپ حرارتی از گرمایش پشتیبان استفاده می کند، یک روش توصیه شده تنظیم ترموستات در دمای متوسط ​​است. این امر فرکانس چرخه یخ زدایی و زمان عملکرد سیستم گرمایش پشتیبان را به حداقل می رساند و مصرف کل انرژی را کاهش می دهد.

پمپ های حرارتی با اقدامات داخلی در برابر هوای سرد

پمپ های حرارتی منبع هوا از سازندگان پیشرو معمولاً برای دمای بیرون از -4 درجه فارنهایت درجه بندی می شوند. با این حال، هنگامی که واحدها با اقدامات هوای سرد تقویت می شوند، محدوده عملکرد آنها می تواند به زیر 10- درجه فارنهایت یا حتی -20 درجه فارنهایت برسد. در زیر برخی از ویژگی های طراحی رایج مورد استفاده توسط سازندگان پمپ حرارتی برای کاهش تأثیر چرخه یخ زدایی آورده شده است:

برخی از تولیدکنندگان شامل انباشته‌کننده‌های حرارتی هستند که وقتی پمپ حرارتی وارد چرخه یخ‌زدایی می‌شود، می‌توانند به ارائه گرما ادامه دهند.
همچنین پیکربندی‌های پمپ حرارتی وجود دارد که یکی از خطوط مبرد داغ از طریق واحد بیرونی به گردش در می‌آید تا از یخ زدگی جلوگیری کند. چرخه یخ زدایی فقط زمانی فعال می شود که این اثر گرمایی کافی نباشد.
هنگامی که یک سیستم پمپ حرارتی از چندین واحد خارجی استفاده می کند، می توان آنها را طوری برنامه ریزی کرد که به صورت متوالی و نه همزمان وارد چرخه یخ زدایی شوند. به این ترتیب، سیستم هرگز ظرفیت گرمایش کامل خود را به دلیل یخ زدایی از دست نمی دهد.
واحدهای بیرونی همچنین می توانند به محفظه هایی مجهز شوند که واحد را در برابر بارش مستقیم برف محافظت می کند. به این ترتیب، دستگاه فقط باید با یخی که مستقیماً روی سیم پیچ ها ایجاد می شود مقابله کند.
در حالی که این اقدامات چرخه یخ زدایی را به طور کامل حذف نمی کنند، می توانند تاثیر آن را بر خروجی گرمایش کاهش دهند. برای دستیابی به بهترین نتایج با سیستم پمپ حرارتی منبع هوا، اولین مرحله توصیه شده ارزیابی آب و هوای محلی است. به این ترتیب می توان از همان ابتدا یک سیستم مناسب را مشخص کرد. که نسبت به ارتقاء یک نصب نامناسب ساده تر و کم هزینه تر است.

اقدامات تکمیلی برای افزایش کارایی پمپ حرارتی

وجود یک سیستم پمپ حرارتی کم مصرف هزینه های گرمایش و سرمایش را کاهش می دهد. با این حال، خود ساختمان نیز می تواند به گونه ای طراحی شود که نیازهای سرمایشی در تابستان و نیازهای گرمایشی در زمستان را به حداقل برساند. یک پوشش ساختمانی با عایق و هوابندی کافی در مقایسه با ساختمانی با عایق ضعیف و نشتی هوا، نیاز به گرمایش و سرمایش را به حداقل می رساند.

کنترل‌های تهویه نیز با تنظیم جریان هوا بر اساس نیازهای ساختمان به راندمان گرمایش و سرمایش کمک می‌کنند. هنگامی که سیستم های تهویه همیشه با جریان هوای کامل کار می کنند، حجم هوایی که باید تهویه شود بیشتر است. از طرف دیگر، اگر تهویه با توجه به اشغال تنظیم شود، کل حجم هوایی که باید تهویه شود کمتر است.

طیف گسترده ای از پیکربندی های گرمایش و سرمایش وجود دارد که می توانند در ساختمان ها مستقر شوند. با این حال، کمترین هزینه مالکیت زمانی حاصل می شود که نصب بر اساس نیاز ساختمان بهینه شود.

مقاله مایکل توبیاس
مرجع: Tobias, M. (nd). لطفاً کوکی ها را فعال کنید. StackPath. https://www.contractormag.com/green/article/20883974/airsource-heat-pumps-in-cold-weather.
اگر می خواهید بدون مشکل با مشکل عملکرد پایین در دمای محیط پایین محصولات پمپ حرارتی، ما خوشحالیم که پمپ های حرارتی منبع هوا EVI خود را به شما معرفی کنیم! به جای دمای معمولی -7 تا 43 درجه سانتیگراد، آنها می توانند کمترین دمای محیط را تا -25 درجه سانتیگراد اجرا کنند. برای دریافت اطلاعات بیشتر با خیال آسوده با ما تماس بگیرید!