شاتر

پمپ های حرارتی در سراسر جهان که مجبور است انتشار کربن را به سرعت کاهش دهد و در عین حال هزینه های انرژی را کاهش دهد، در حال تبدیل شدن به خشم است. در ساختمان ها، آنها جایگزین گرمایش فضا و آب گرم می شوند - و سرمایش را به عنوان یک امتیاز ارائه می دهند.

یک پمپ حرارتی گرما را از بیرون استخراج می کند، آن را متمرکز می کند (با استفاده از کمپرسور الکتریکی) دما را بالا می برد و گرما را به جایی که لازم است پمپ می کند. در واقع، میلیون‌ها خانه استرالیایی در حال حاضر دارای پمپ‌های حرارتی به شکل یخچال و تهویه مطبوع چرخه معکوس هستند که برای خنک‌سازی خریداری شده‌اند. آنها همچنین می توانند گرم کنند، و در مقایسه با سایر اشکال گرمایش، پول زیادی را صرفه جویی می کنند!

حتی قبل از محدودیت های عرضه گاز روسیه، بسیاری از کشورهای اروپایی حتی در آب و هوای سرد، پمپ های حرارتی راه اندازی می کردند. اکنون، سیاست های دولت تغییر را سرعت می بخشد. جو بایدن، رئیس جمهور آمریکا، که در سال های اخیر گاز بسیار ارزانی داشته است، به این عجله پیوسته است. اظهار شده پمپ‌های حرارتی «برای دفاع ملی ضروری هستند» و دستور داده شده تا تولید افزایش یابد.

دولت ACT برقی سازی ساختمان ها را با استفاده از پمپ های حرارتی تشویق می کند و همینطور است در نظر گرفتن قانون برای الزام این امر در توسعه مسکن جدید. دولت ویکتوریا اخیراً یک نقشه راه تعویض گاز و در حال تنظیم مجدد برنامه های تشویقی خود به سمت پمپ های حرارتی است. سایر ایالت ها و مناطق نیز در حال بررسی سیاست ها هستند.

صرفه جویی در هزینه انرژی چقدر است؟

نسبت به یک بخاری برقی فن دار یا سرویس آب گرم برقی سنتی، من محاسبه می کنم که یک پمپ حرارتی می تواند 60-85٪ در هزینه های انرژی صرفه جویی کند، که محدوده مشابهی با برآوردهای دولت ACT.

مقایسه با گاز دشوار است، زیرا راندمان و قیمت انرژی بسیار متفاوت است. به طور معمول، یک پمپ حرارتی تقریباً نصف قیمت گاز برای گرمایش است. اگر به جای صادرات مازاد خروجی خورشیدی پشت بام خود، از آن برای راه اندازی یک پمپ حرارتی استفاده کنید، من محاسبه می کنم که تا 90٪ ارزان تر از گاز خواهد بود.

پمپ های حرارتی نیز برای آب و هوا مفید هستند. محاسبات من نشان می‌دهد که یک پمپ حرارتی معمولی با استفاده از برق استرالیایی از شبکه، انتشار گازهای گلخانه‌ای را تا حدود یک چهارم نسبت به گاز و سه چهارم نسبت به یک فن برقی یا بخاری پانل کاهش می‌دهد.

اگر یک پمپ حرارتی با راندمان بالا جایگزین گرمایش گاز ناکارآمد شود یا عمدتاً با انرژی خورشیدی کار کند، کاهش می تواند بسیار بزرگتر باشد. این شکاف در حال افزایش است زیرا برق تجدیدپذیر با انتشار صفر جایگزین تولید زغال سنگ و گاز می شود و پمپ های حرارتی حتی کارآمدتر می شوند. داده ها: نقشه راه جایگزینی گاز ایالت ویکتوریا 2022, CC BY

پمپ های حرارتی چگونه کار می کنند؟

پمپ های حرارتی موجود امروزی بازدهی 300 تا 600 درصد را به دست می آورند - یعنی به ازای هر واحد برق مصرفی، سه تا شش واحد گرما تولید می کنند. پمپ های حرارتی می توانند در شرایط انجماد نیز کار کنند.

در حالی که حداکثر راندمان بخاری های برقی و گازی سنتی 100 درصد است و هوای سرد سرد است چگونه این امکان وجود دارد؟

این جادو نیست. به یخچال خود فکر کنید که یک پمپ حرارتی کوچک است. داخل یخچال یک پنل سرد به نام اواپراتور وجود دارد. گرما را از غذای گرم و سایر منابع جذب می کند، زیرا گرما به طور طبیعی از یک جسم گرمتر به یک جسم سردتر جریان می یابد. موتور الکتریکی زیر یخچال کمپرسوری را به حرکت در می آورد که گرما را به دمای بالاتری متمرکز می کند و آن را به آشپزخانه شما می ریزد. کناره ها و پشت یک یخچال معمولی با این اتفاق گرم می شود. بنابراین یخچال شما غذا را خنک می کند در حالی که آشپزخانه را کمی گرم می کند.

یک پمپ حرارتی از قوانین ترمودینامیک پیروی می کند، که به آن اجازه می دهد از نظر تئوری با راندمان 200٪ تا بیش از 1,000٪ کار کند. اما هر چه اختلاف دما بیشتر باشد، پمپ حرارتی کارایی کمتری دارد.

 اگر یک پمپ حرارتی نیاز به جذب گرما از محیط داشته باشد، چگونه می تواند در هوای سرد کار کند؟ به یاد داشته باشید که یخچال شما در حالی که گرما را به آشپزخانه شما پمپاژ می کند، محفظه فریزر را سرد نگه می دارد. قوانین فیزیک در بازی هستند. آنچه ما به عنوان دمای سرد تجربه می کنیم در واقع بسیار گرم است: همه چیز نسبی است.

فضای بیرونی نزدیک به دمایی است که به عنوان صفر مطلق، صفر درجه کلوین یا -273؟ شناخته می شود. پس دمای 0؟ (که در آن آب یخ می زند)، یا حتی دمای توصیه شده فریزر 18-؟، در واقع نسبت به فضای بیرونی بسیار گرم است.

مشکل اصلی یک پمپ حرارتی در هوای "سرد" این است که یخ می تواند روی مبدل حرارتی آن تشکیل شود، زیرا بخار آب موجود در هوا سرد و متراکم می شود و سپس یخ می زند. این یخ جریان هوایی را که معمولاً هوای «گرم» را به پمپ حرارتی می‌رساند، مسدود می‌کند. پمپ های حرارتی را می توان برای به حداقل رساندن این مشکل طراحی کرد.

چگونه پمپ حرارتی مناسب خانه خود را انتخاب کنید؟

انتخاب یک پمپ حرارتی مناسب (که بیشتر به عنوان تهویه مطبوع چرخه معکوس شناخته می شود) می تواند مشکل باشد، زیرا اکثر مشاوران برای بحث در مورد گزینه های گاز استفاده می کنند. منابعی مانند yourhome.gov.au, Choice.com.au و صفحه محبوب فیس بوک خانه الکتریکی کارآمد من می تواند کمک کند.

همه واحدهای خانگی باید دارای برچسب انرژی باشند (نگاه کنید به Energyrating.gov.au): هر چه تعداد ستاره ها بیشتر باشد بهتر است. مستقل FairAir ماشین حساب وب به شما اجازه می دهد تا نیازهای گرمایش و سرمایش یک خانه و اندازه مورد نیاز برای حفظ راحتی را برآورد کنید.

پمپ های حرارتی بزرگتر گران تر هستند، بنابراین بزرگ کردن غیر ضروری می تواند هزینه بسیار بیشتری داشته باشد. همچنین، عایق کاری، آب بندی پیش نویس ها و سایر اقدامات بازده ساختمان به شما این امکان را می دهد که یک پمپ حرارتی کوچکتر و ارزان تر خریداری کنید که حتی انرژی کمتری مصرف می کند و راحتی بهتری را فراهم می کند.

هنگام استفاده از پمپ حرارتی، تمیز کردن فیلتر آن هر چند ماه یکبار بسیار مهم است. فیلتر مسدود شده راندمان و خروجی گرمایش و سرمایش را کاهش می دهد. اگر پمپ حرارتی قدیمی‌تری دارید که دیگر گرما (یا سرمایش) زیادی ارائه نمی‌کند، ممکن است مقداری مبرد از دست داده باشد و نیاز به شارژ داشته باشد.

درباره نویسنده

آلن پیرز، کارشناس ارشد صنعت، دانشگاه RMIT

این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.