طرز کار پمپ حرارتی
فشرده‌سازی بخار از یک مبرد مایع در گردش به‌عنوان وسیله‌ای استفاده می‌کند که گرما را از یک فضا جذب می‌کند، آن را فشرده می‌کند و در نتیجه دمای آن را قبل از انتشار در فضای دیگر افزایش می‌دهد. سیستم به طور معمول دارای ۸ جزء اصلی است: یک کمپرسور، یک مخزن، یک شیر معکوس که بین حالت گرمایش و سرمایش انتخاب می‌کند، دو شیر انبساط حرارتی (یکی در حالت گرمایش و دیگری در حالت سرمایش استفاده می‌شود) و دو مبدل حرارتی. یکی مربوط به منبع/سینک گرمای خارجی و دیگری با فضای داخلی. در حالت گرمایش مبدل حرارتی خارجی اواپراتور و مبدل داخلی کندانسور است. در حالت خنک کننده، نقش ها برعکس می شوند.
مبرد در حال گردش در حالت ترمودینامیکی که به عنوان بخار اشباع شناخته می شود وارد کمپرسور می شود و تا فشار بالاتری فشرده می شود و در نتیجه دمای بالاتری نیز ایجاد می شود. بخار داغ و فشرده سپس در حالت ترمودینامیکی قرار می گیرد که به عنوان بخار فوق گرم شناخته می شود و در دما و فشاری است که می تواند با آب خنک کننده یا هوای خنک کننده که در سراسر سیم پیچ یا لوله ها جریان دارد متراکم شود. در حالت گرمایش از این گرما برای گرم کردن ساختمان با استفاده از مبدل حرارتی داخلی استفاده می شود و در حالت سرمایش این گرما از طریق مبدل حرارتی خارجی دفع می شود.
مبرد مایع تغلیظ شده، در حالت ترمودینامیکی که به عنوان مایع اشباع شناخته می شود، در مرحله بعدی از طریق یک شیر انبساط هدایت می شود که در آن فشار ناگهانی کاهش می یابد. این کاهش فشار منجر به تبخیر فلاش آدیاباتیک بخشی از مبرد مایع می شود. اثر تبرید خودکار تبخیر فلاش آدیاباتیک دمای مخلوط مبرد مایع و بخار را تا جایی که سردتر از دمای فضای بسته شده برای یخچال است کاهش می دهد.
مخلوط سرد سپس از طریق سیم پیچ یا لوله های اواپراتور هدایت می شود. یک فن هوای گرم را در فضای بسته در سراسر سیم پیچ یا لوله های حامل مایع مبرد سرد و مخلوط بخار به گردش در می آورد. آن هوای گرم قسمت مایع مخلوط مبرد سرد را تبخیر می کند. در عین حال، هوای در حال گردش خنک می شود و در نتیجه دمای فضای بسته را به دمای مورد نظر کاهش می دهد. اواپراتور جایی است که مبرد در گردش گرما را جذب و حذف می کند که متعاقباً در کندانسور دفع می شود و توسط آب یا هوای استفاده شده در کندانسور به جای دیگری منتقل می شود.
برای تکمیل چرخه تبرید، بخار مبرد از اواپراتور دوباره بخار اشباع شده است و دوباره به کمپرسور هدایت می شود.
با گذشت زمان، اواپراتور ممکن است یخ یا آب را از رطوبت محیط جمع کند. یخ از طریق چرخه یخ زدایی ذوب می شود. در مبدل حرارتی داخلی یا برای گرم کردن/خنک کردن مستقیم هوای داخلی استفاده می شود یا برای گرم کردن آبی که سپس از طریق رادیاتورها یا مدار گرمایش از کف به گردش در می آید تا گرمای ساختمان ها خنک شود.
ضریب عملکرد COP
ضریب عملکرد COP عددی بدون واحد است.
۲ . مقدار ضریب عملکرد چیلر تراکمی آبی (آب خنک) و چیلر تراکمی هوایی (هوا خنک) به دمای اواپراتور و کندانسور بستگی داشته و هر چه مقدار این دو درجه حرارت به یکدیگر نزدیک باشد، COP آن بیشتر خواهد بود.
۳ . ضریب عملکرد چیلر جذبی تک اثره بین ۰٫۶ تا ۰٫۸ و نوع دو اثره آن حدود ۱ است.
۴ . ضریب عملکرد چیلر تراکمی به طور متوسط در حدود ۴ است.
علت پایین تر بودن ضریب عملکرد سیکل جذبی نسبت به سیکل تراکمی این است که در سیکل جذبی به جای استفاده از فرآیند فشرده سازی ، از واکنش های شیمیایی که توسط گرما صورت می گیرد برای پمپاژ گرما از یک جا به جایی دیگر استفاده می شود.
طبق اعلام ASHRAE ضریب عملکرد COP یک چیلر تراکمی برای اینکه در محدوده مناسب قرار بگیرد باید بیشتر از ۳٫۵ باشد و هر چه دستگاه سرمایشی مورد نظر مثل چیلر با راندمان بالاتری طراحی و ساخته شود و تکنولوژی های بیشتری در راستای بهینه سازی مصرف انرژی در آن اعمال شود ، COP بالاتری خواهد داشت و در نتیجه هزینه مصرف انرژی آن کمتر خواهد بود.
به این دلیل محاسبه ضریب عملکرد سیکل تبرید (سیکل تبرید تراکمی یا سیکل جذبی) اهمیت دارد که COP بیشتر نشان دهنده عملکرد بهینه تر آن و COP کمتر نشان دهنده افزایش هزینه مصرف انرژی دستگاه است. مانیتورینگ پیوسته آن می تواند یک تصویر کامل از عملکرد سیستم در تمامی زمان ها در اختیار قرار دهد.
