هیت پمپ چگونه کار می کند؟

هیت پمپ یا پمپ حرارتی، یک دستگاه تهویه مطبوع دو منظوره است که با استفاده از یک سیکل تبرید، گرما را از یک مکان به مکان دیگر منتقل می کند. در تابستان، گرما را از داخل خانه گرفته و به بیرون منتقل می کند (مانند کولر گازی) و در زمستان، این فرآیند را معکوس کرده و گرمای موجود در هوای سرد بیرون را جذب و به داخل خانه پمپ می کند. این قابلیت دوگانه، هیت پمپ را به یک راه حل بسیار بهینه و کارآمد برای سرمایش و گرمایش تبدیل کرده است.

من در ادامه، به زبان ساده برای شما توضیح می دهم که این دستگاه هوشمند چگونه با یک فرآیند واحد، هم سرمایش و هم گرمایش را فراهم می کند و با انواع آن آشنا خواهید شد. 👇

هیت پمپ به زبان ساده چیست؟ (یک کولر گازی دو طرفه)

برای اینکه کار هیت پمپ را به سادگی درک کنید، آن را یک کولر گازی در نظر بگیرید که می تواند برعکس هم کار کند. همه ما می دانیم که کولر گازی چگونه کار می کند؛ یک پنل داخلی هوای گرم اتاق را می گیرد و یک یونیت خارجی، آن گرما را به بیرون از خانه منتقل می کند.

حالا تصور کنید که می توانستیم این فرآیند را در زمستان برعکس کنیم. یعنی یونیت خارجی، گرمای (هرچند کم) موجود در هوای سرد بیرون را جذب کند و پنل داخلی، آن گرما را به داخل اتاق بدمد. هیت پمپ دقیقا همین کار را انجام می دهد. این دستگاه گرما تولید نمی کند، بلکه فقط گرما را از یک نقطه به نقطه دیگر “پمپ” می کند. به همین دلیل است که مصرف انرژی آن بسیار بهینه تر از سیستم هایی است که با سوزاندن سوخت گرما تولید می کنند.

سفر در سیکل تبرید: جادوی هیت پمپ چگونه اتفاق می افتد؟

قلب تپنده هیت پمپ، یک چرخه فیزیکی به نام سیکل تبرید تراکمی بخار است. این چرخه که در تمام یخچال ها و کولرهای گازی هم وجود دارد، از چهار قطعه اصلی تشکیل شده است. بیایید سفر یک ماده خاص به نام “مبرد” را در این چرخه دنبال کنیم.

گام اول: کمپرسور (Compressor)

سفر ما از کمپرسور شروع می شود. در اینجا، مبرد که به صورت گاز کم فشار است، به شدت فشرده می شود. این فشرده سازی، دما و فشار گاز را به شدت بالا می برد.

گام دوم: کندانسور (Condenser)

گاز داغ و پرفشار وارد کندانسور می شود. کندانسور مجموعه ای از لوله های مارپیچ است که در معرض هوای محیط قرار دارد. در اینجا، گاز داغ، گرمای خود را به هوای اطراف می دهد، خنک شده و از حالت گاز به مایع تبدیل می شود (تقطیر).

گام سوم: شیر انبساط (Expansion Valve)

مایع مبرد که حالا فشار بالایی دارد، از یک گذرگاه بسیار تنگ به نام شیر انبساط عبور می کند. عبور از این مسیر تنگ باعث افت ناگهانی فشار و در نتیجه، کاهش شدید دمای مبرد می شود. حالا ما یک مایع بسیار سرد و کم فشار در اختیار داریم.

گام چهارم: اواپراتور (Evaporator)

اینجاست که جادوی اصلی اتفاق می افتد. مایع بسیار سرد وارد اواپراتور (که مجموعه دیگری از لوله های مارپیچ است) می شود. این لوله های سرد در معرض هوایی که می خواهیم خنک یا گرم کنیم قرار می گیرند. مبرد با جذب گرمای هوا، شروع به جوشیدن و تبخیر شدن می کند و دوباره به گاز کم فشار تبدیل می شود تا برای تکرار چرخه به کمپرسور بازگردد.

شیر معکوس کننده (Reversing Valve): کلید تبدیل سرمایش به گرمایش

تا اینجا، فرآیندی که توضیح دادیم دقیقا مشابه یک کولر گازی بود. اما سوال اصلی این است که هیت پمپ چگونه این چرخه را در زمستان برعکس می کند؟ راه حل در یک قطعه هوشمندانه به نام شیر معکوس کننده نهفته است.

این شیر یک قطعه چهار راهه است که می تواند مسیر حرکت گاز داغ خروجی از کمپرسور را تغییر دهد.

• در تابستان (حالت سرمایش): شیر معکوس کننده، گاز داغ را به سمت کویل یونیت خارجی (کندانسور) هدایت می کند. در نتیجه، یونیت خارجی داغ شده و گرما را به بیرون می دهد و یونیت داخلی (اواپراتور) سرد شده و اتاق را خنک می کند.
• در زمستان (حالت گرمایش): با یک فرمان از ترموستات، شیر معکوس کننده مسیر را عوض می کند و گاز داغ را به سمت کویل یونیت داخلی هدایت می کند. در این حالت، یونیت داخلی نقش کندانسور را بازی کرده، داغ می شود و اتاق را گرم می کند. همزمان، یونیت خارجی نقش اواپراتور را بازی کرده، سرد می شود و گرمای هوای بیرون را جذب می کند.

این تغییر مسیر ساده، همان چیزی است که به هیت پمپ قابلیت دوگانه سرمایش و گرمایش را می دهد.

انواع اصلی هیت پمپ ها کدامند؟

هیت پمپ ها بر اساس اینکه گرما را از چه منبعی جذب می کنند، به انواع مختلفی تقسیم می شوند. دو نوع اصلی آن ها عبارتند از:

۱. هیت پمپ هوا به هوا (Air-Source Heat Pump)

این رایج ترین و شناخته شده ترین نوع هیت پمپ است که در بیشتر خانه ها استفاده می شود. این سیستم گرما را بین هوای داخل خانه و هوای بیرون جابجا می کند. این هیت پمپ ها خود به دو دسته تقسیم می شوند:

• سیستم های داکتی (Ducted): که در آن یک یونیت مرکزی، هوا را از طریق کانال کشی در کل ساختمان توزیع می کند.
• سیستم های بدون داکت یا مینی اسپلیت (Ductless/Mini-Split): که در آن یک یونیت خارجی به چندین پنل دیواری داخلی متصل می شود. این سیستم برای خانه هایی که کانال کشی ندارند، ایده آل است.

۲. هیت پمپ زمین به هوا یا ژئوترمال (Geothermal Heat Pump)

این نوع هیت پمپ، یک سیستم بسیار کارآمد و پیشرفته است. به جای استفاده از هوای بیرون که دمای آن در طول سال مدام تغییر می کند، این سیستم از دمای تقریبا ثابت زمین در عمق چند متری به عنوان منبع یا چاه حرارتی استفاده می کند.

نحوه کار آن چگونه است؟ در این سیستم، شبکه ای از لوله ها در زیر زمین (به صورت افقی یا عمودی) دفن می شوند. در زمستان، مایعی که در این لوله ها گردش می کند، گرمای زمین را جذب کرده و به هیت پمپ منتقل می کند. در تابستان، این فرآیند برعکس شده و هیت پمپ، گرمای خانه را از طریق همین لوله ها به زمین منتقل می کند. به دلیل دمای ثابت زمین، راندمان هیت پمپ های ژئوترمال بسیار بالاتر از نوع هوا به هوا است، اما هزینه نصب اولیه آن ها به دلیل نیاز به حفاری، بسیار بیشتر است.

مزایا و معایب هیت پمپ چیست؟ (یک مقایسه صادقانه)

حالا که با نحوه کار هیت پمپ آشنا شدیم، بیایید ببینیم استفاده از این سیستم چه مزایا و معایبی دارد.

مهم ترین مزایای هیت پمپ

• راندمان انرژی بسیار بالا: این اصلی ترین مزیت هیت پمپ است. چون این دستگاه گرما تولید نمی کند و فقط آن را جابجا می کند، می تواند با مصرف ۱ کیلووات برق، معادل ۳ تا ۴ کیلووات انرژی حرارتی تولید کند. این راندمان بسیار بالاتر از بخاری های برقی یا حتی گازی است.
• یک سیستم برای دو منظور: شما با نصب یک دستگاه، هم نیاز سرمایش و هم گرمایش خود را برطرف می کنید که این باعث صرفه جویی در هزینه خرید و فضای نصب می شود.
• ایمنی بالا: به دلیل عدم وجود احتراق در داخل خانه، خطر نشت گاز مونوکسید کربن وجود ندارد.
• سازگار با محیط زیست: این سیستم ها با مصرف برق کمتر و عدم تولید گازهای گلخانه ای مستقیم، یک انتخاب سبز محسوب می شوند.

مهم ترین معایب هیت پمپ

• کاهش راندمان در هوای بسیار سرد: این بزرگ ترین نقطه ضعف هیت پمپ های هوا به هوا است. وقتی دمای هوای بیرون به زیر صفر (به خصوص زیر منفی ۵ تا منفی ۱۰ درجه سانتیگراد) می رسد، گرمای کمتری در هوا برای جذب وجود دارد. در این شرایط، راندمان دستگاه به شدت افت کرده و برای جبران آن، به یک سیستم گرمایشی کمکی (معمولا المنت های برقی یا یک کوره کوچک) نیاز پیدا می کند که مصرف برق را بالا می برد.
• هزینه نصب اولیه بالا: هزینه خرید و نصب یک سیستم هیت پمپ، معمولا بیشتر از یک سیستم مجزای کولر گازی و بخاری است.
• گرمای ملایم تر: گرمایی که هیت پمپ تولید می کند، به اندازه گرمای یک بخاری گازی یا رادیاتور داغ نیست. این گرما ملایم تر است و ممکن است برای افرادی که به گرمای شدید عادت دارند، در ابتدا کمی ناخوشایند باشد.

راهنمای خرید و نگهداری از هیت پمپ

اگر قصد خرید هیت پمپ دارید، به دو شاخص اصلی راندمان آن توجه کنید:

• SEER (Seasonal Energy Efficiency Ratio): این شاخص راندمان سرمایشی دستگاه را نشان می دهد. هر چه عدد SEER بالاتر باشد، دستگاه در حالت سرمایش بهینه تر است. به دنبال دستگاهی با SEER حداقل ۱۴ باشید.
• HSPF (Heating Seasonal Performance Factor): این شاخص راندمان گرمایشی را نشان می دهد. هر چه عدد HSPF بالاتر باشد، دستگاه در حالت گرمایش کارآمدتر است. به دنبال HSPF حداقل ۸ باشید.

چگونه از هیت پمپ خود نگهداری کنیم؟

نگهداری صحیح، عمر و راندمان دستگاه شما را تضمین می کند.

• فیلترها را تمیز کنید: مهم ترین کار، تمیز کردن یا تعویض منظم فیلترهای هوای یونیت داخلی (معمولا هر ۱ تا ۳ ماه) است. فیلتر کثیف، جریان هوا را مسدود کرده و راندمان را به شدت کاهش می دهد.
• یونیت خارجی را تمیز نگه دارید: مطمئن شوید که اطراف یونیت خارجی همیشه تمیز و عاری از برگ، گرد و غبار و هرگونه مانع دیگری است تا هوا بتواند به راحتی در آن جریان داشته باشد.
• سرویس سالانه را فراموش نکنید: حتما سالی یک بار از یک تکنسین بخواهید تا کل سیستم، از جمله میزان گاز مبرد، قطعات الکتریکی و کویل ها را به طور کامل بررسی و سرویس کند.

نتیجه گیری: آیا هیت پمپ برای شما مناسب است؟

در نهایت، هیت پمپ یک تکنولوژی فوق العاده کارآمد و یک راه حل عالی برای کاهش مصرف انرژی و هزینه های قبوض است، اما برای همه مناسب نیست. این سیستم برای مناطق با آب و هوای معتدل که زمستان های خیلی سردی ندارند، بهترین عملکرد را دارد. اگر در یک منطقه بسیار سردسیر زندگی می کنید، ممکن است یک سیستم گرمایشی سنتی (مانند پکیج و رادیاتور) در کنار یک کولر گازی مجزا، انتخاب منطقی تری برای شما باشد. اما برای اکثر مناطق ایران، هیت پمپ یک گزینه هوشمندانه است که می تواند آسایش را در تمام طول سال با کمترین هزینه برای شما فراهم کند.