پمپ حرارتی منبع هوا: تفاوت میان نسخه‌ها

تکنتولوژی به یخچال، فریز یا تهویه مطبوع شبیه است. تاثیرتأثیر متفاوتی از اجزای سیستم‌ها با مکان فیزیکی متفاوت وجود دارد. همانند لوله‌های پشت یخچال که گرم می‌شوند برای سرد نمودن داخل وASHP درون ساختمان خود را گرم می‌کند تا هوای بیرون را خنک کند.

پمپ گرماییِ منبع هوا به طوربه‌طور خاص برای آب و هوایِ بسیار سرد طراحی شده، می‌تواند گرمای مفید را از هوای محیط بسردی -20F یا حتی -25 (-30C) F استخراج کند. تولید کنندگان عبارتند از میتسوبیشی و فوجیتسو.<ref name="Forbes">{{cite web|title=Are Air Source Heat Pumps A Threat To Geothermal Heat Pump Suppliers?|url=http://www.forbes.com/sites/tomkonrad/2014/01/15/are-air-source-heat-pumps-a-threat-to-geothermal-heat-pump-suppliers/|publisher=Forbes|accessdate=15 October 2014}}</ref> یک مدل میتسوبیشی گرما را در -35C فراهم می‌کند، اما ضریب عملکرد (COP) به ۰٫۹ افت می‌کند، که نشان می‌دهد که گرما در آن درجه حرارت کارآمد ترخواهد بود. با توجه به داده‌های سازنده گان در -30C، ضریب عملکرد ۱٫۱است،<ref>{{cite web|title=Mitsubishi ZUBA Cold Climate Air Source Heat Pumps|url=http://encore-geothermal.ca/sustainable-solutions/air-source-heat-pumps/|publisher=Encore Heating and Cooling, Kanata, Ontario|accessdate=15 October 2014}}</ref> هر چند ادبیات بازاریابی سازندگان، گذشته از این ادعا می‌کند که حداقل ضریب عملکرد ۱٫۴ و عملکرد در -30C است.<ref>{{cite web|title=Zuba-Central|url=http://www.mitsubishielectric.ca/en/hvac/PDF/zuba-central/Zuba-Central_Catalogue.pdf|publisher=Mitsubishi Electric|accessdate=15 October 2014|page=5|quote=Zuba-Central’s COP ranges from 1.4 to 3.19}}</ref>

CC-ASHP 60 درصد انرژی را فراهم کرده استکرده‌است<ref name="chba.ca">{{cite web|title=Cold Climate Air Source Heat Pumps: Results from Testing at the Canadian Centre for Housing Technology|url=http://www.chba.ca/uploads/TRC/May%202013/Cold%20Climate%20Air%20Source%20Heat%20Pumps%20Presentation%20-%20May%202013.pdf|publisher=Natural Resources Canada (Government of Canada)|ref=NRC|accessdate=15 October 2014}}</ref>(هر چند هزینه انرژی نیست) که با توجه به تنها بهره‌وری انرژی در خانه فراهم شده است،شده‌است، صرفه جویی در مقایسه با گاز طبیعی است. اگرچه زمانیکه بهره‌وری انرژی در تولید برق لحاظ شود، انرژی بیشتری با CC-ASHP نسبت به حرارت گاز طبیعی استفاده می‌شود، در ایالت یا نواحی (آلبرتا، نوا اسکوشیا، و سرزمین‌های شمال غربی) که در آن تولید برق با سوخت زغال سنگ روش غالب بود. (صرفه جویی انرژی در ایالات کم اهمیت بودند. ایالات دیگر در درجه اول برق آبی و / یا تولید هسته‌ای استفاده می‌کنند)

با وجود صرفه جوییِ انرژیِ قابل توجه نسبت به گاز، عمدتاً درایالات بر زغال سنگ تکیه نمی‌کنند، هزینه بالاتر برق نسبت به گاز طبیعی (با استفاده از قیمت‌های خرده فروشی ۲۰۱۲ در اتاوا، انتاریو) گاز طبیعی را ارزانترین منبع انرژی ساخته است. (این گزارش هزینهٔ بهره‌برداری درایالات کبک را برآورد نکرده است،نکرده‌است، که نرخ برق پایین‌تری را دارد، و تأثیر زمان میزان مصرف برق آن را نشان نمی‌دهد)

مطالعه نشان داد که در اتاوا بهره‌برداری CC-ASHP هزینه‌ای ۱۲۴ درصد بیشترازسیستم گاز طبیعی دارد. با این حال، در مناطقی که گاز طبیعی برای صاحب خانه‌ها در دسترس نیست، ۵۹٪ صرفه جویی در هزینهٔ انرژی می‌تواند نسبت به حرارت با روغن سوخت تحقق یابد. گزارش اشاره کرد که حدود ۱ میلیون خوابگاه در کانادا (۸٪) هنوز هم با سوخت نفت، گرم می‌شوند. این گزارش نشان می‌دهد ۵۴٪ صرفه جویی در هزینه انرژی برای CC-ASHPها وابسته به حرارت مقاومت چوب، الکتریکی می‌باشد. بر اساس این پس اندازها، گزارش بازپرداخت پنج ساله رابرای تبدیل از روغن سوخت یا حرارت مقاومت الکتریکی چوب به CC-ASHP نشان داد. (این گزارش مشخص نیست که آیا این محاسبه نیازمیسر را برای ارتقاء خدمات برق در مورد تبدیل از روغن سوخت را در نظر گرفته استگرفته‌است. احتمالاً هیچ ارتقاء خدمات برق مورد نیاز خواهد بود اگر گرمای مقاومت الکتریکی تبدیل شود) این گزارش نوسانات بزرگتر دردمای اتاق با پمپ گرما با توجه به چرخه یخ زدایی آن توجه کرده استکرده‌است.<ref name="chba.ca"/>

پمپ‌های حرارتی منبع هوایی برای تأمین گرمایش فضای داخلی و خنک‌کننده گی حتی در اقلیمهای سرد استفاده می‌شود، و برای گرم کردن آب در اقلیمهای خفیف ترمؤثر خواهد بود. مزیت عمدهٔ برخی از ASHPها این است که ممکن است یک سیستم یکسان ممکن است برای گرمایش در زمستان و خنک‌کننده گی در تابستان استفاده شود، هر چند که تهویه مطبوع بدون امکانات برای تنظیم رطوبت هوا در داخل صحیح نیست. باوجود اینکه هزینه نصب و راه‌اندازی به طوربه‌طور کلی بالاست، کمتر از هزینه یک منبع پمپ گرما زمین است، زیرا یک منبع پمپ گرما زمین نیاز به حفاری برای نصب حلقه زمین آن است.

ASHPها اغلب با سیستم‌های کمکی یا حرارت اضطراری برای فراهم کردن گرمای پشتیبان هنگامی که دمای بیرون برای بهره‌وری گرما خیلی پایین باشد یا در صورت وقوع خرابی پمپ جفت می‌شوند. از آنجا که ASHPs هزینه‌های بالاسری بالا دارند و افت راندمانی به اندازهٔ کاهش دما، به طوربه‌طور کلی اندازهٔ یک سیستم برای سردترین سناریو دمای ممکن، بصرفه نیست، حتی اگر ASHP بتواند کل گرمای مورد نیاز در سردترین دمای مورد انتظار را برآورده کند. پروپان، گاز طبیعی، ویا نفت کوره می‌تواند این حرارت تکمیلی را فراهم کنند.

سیستم‌های پمپ گرما تمام برقی دارای یک کورهٔ الکتریکی یا حرارت مقاومت الکتریکی، یا گرما نوار، هستند که به طوربه‌طور معمول شامل ردیف سیم پیچ‌های الکتریکی است که گرم می‌شود. فن بیش از سیم پیچ‌ها و گردش هوای گرم در سراسر خانه طی می‌شود. این خدمات به عنوان یک منبع حرارت کافی، اما در نتیجهٔ درجه حرارت پایین، هزینه‌های برق را افزایش می‌دهد. حالت قطع خدمات برق یک تهدید مشابه سیستم‌های مرکزی هواجبر و دیگ‌های بخار پمپ مبنااست، اما کوره‌های چوب و درون شومینه غیر الکتریکی می‌تواند این خطررا کاهش دهد.

زمانیکه رطوبت کافی درهوا است ودرجه حرارات فضای خارجی بین ۰&nbsp;°C و C 5° (۳۲&nbsp;°F - 41&nbsp;°F) ممکن است بخش فضای باز در برخی از واحدها امکان دارد ' سرمازده' شوند. این هوای محصورشده در سراسر سیم پیچ فضای بازگردش می‌کند. این دستگاه یک چرخه یخ زدایی که در آن سیستم به طوربه‌طور موقت حالت «خنک کننده» را به حرکت گرما از خانه به سیم پیچ فضای بازِمنجر به ذوب شدن یخ عوض می‌کند، بکار می‌گیرد.

این امر مستلزم یک بخاری مکمل (برق مقاومت یا گاز) برای فعال شدن است. چرخه یخ زدایی بهره‌وری از پمپ گرما را به طوربه‌طور قابل توجهی کاهش می‌دهد، اگر چه سیستم‌های جدیدتر (تقاضا) هوشمندترهستند و نیاز به یخ زدایی کمتردارند. همچنانکه دما به زیر نقطهٔ انجماد می‌رود تمایل برای پوشش بخش فضای باز، ناشی ازکاهش رطوبت در هوا، کاهش می‌یابد. این دشوار است که به مقاوم‌سازی سیستم‌های گرمایشی متداول که با استفاده از رادیاتور / پانل‌های تابشی، بخاری‌های چوب آب گرم، و حتی مجرای قطر کوچکتر، با حرارت ASHP منبع گرما پرداخته شود. حرارت خروجی پمپ حرارتی خفیفتر می‌تواند منجر به اجبار افزایش در اندازهٔ رادیاتور شود یا سیستم گرمایشِ کفِ دماکم به جای آن نصب شود.

در آب و هوای بسیار معتدل، COP پمپ حرارتی منبع هوا می‌تواند تا ۴ افزایش یابد. با این حال، در یک روز سرد زمستانی، برای حرکت همان مقدار از گرمای داخلی نسبت به یک روز معتدل، کار بیشتری می‌برد.<ref>Efficiency of heat pumps in changing conditions, http://www.icax.co.uk/Air_Source_Heat_Pumps.html</ref> عملکرد پمپهای حرارتی توسط چرخه کارنو محدود می‌شود وبهو به عدد ۱٫۰ به عنوان افزایش اختلاف درجه حرارت فضای باز به داخل ساختمان، دست پیدا می‌کنند بطوریکه برای اکثر پمپ‌های حرارتی منبع هوا که در دمای خارجی اتفاق می‌افتند به دمای -۱۸&nbsp;°F / 0&nbsp;°C نزدیک می‌شود. ساختار پمپ حرارتی که دی اکسید کربن را قادر می‌سازد به عنوان یک مبرد COP بزرگتر از ۲، حتی به کمتراز -۲۰&nbsp;°C، سوق داده شود - استراحت مطلق و حتی تغییرشکل به کمتراز -۳۰&nbsp;°C به °F -22است. منبع حرارتی منبع زمین تغییرات نسبتاً کمی در COP به عنوان تغییر درجه حرارت دارد، به این دلیل که اینکه زمین که آنهاآن‌ها حرارت را از آن خارج می‌کنند، دمای پایدارتری نسبت به هوای فضای باز دارند.

طراحی یک پمپ گرما تأثیر قابل توجهی بر کارایی آن دارد. بسیاری از پمپ‌های حرارتی منبع هوایی در درجه اول به عنوان دستگاه‌های تهویه مطبوع و به طوربه‌طور عمده برای استفاده در درجه حرارت تابستان طراحی شده‌اند. به طوربه‌طور خاص طراحی پمپ گرما برای این هدف است که تبادل حرارت می‌تواند رتبه بندی COP و رسیدن به چرخه زندگی راافزایش دهد. تغییرات اصلی در مقیاس و نوع کمپرسور و اواپراتور می‌باشد.

تنظیمات فصلیِ حرارت و بازده خنک‌کننده توسط عامل حرارت عملکرد فصلی (HSPF) و بازده انرژی فصلی (سیر) به ترتیب داده شده استشده‌است.

* پمپهای حرارتی منبع هوای متعارف درنتیجهٔدر نتیجهٔ افت دمای خارجی به زیر ۵ درجهٔ سانتی گراد (حدود ۴۱ درجه فارنهایت) ظرفیت خود را از دست می‌دهند. ممکن است CC-ASHPها (بالا را ببینید) دردماهایی بکمی -30C مؤثر عمل کنند، اگرچه ممکن نیست به کارآمدیِ زمان خنک سازی فصل تابستان بعنوانبه عنوان پمپهای حرارتی منبع هوای مرسوم باشند. اگر در درجه حرارت به میزان کم بعنوانبه عنوان مثال -30C عمل، اگر چه آنهاآن‌ها ممکن است به عنوان در خنک‌کننده در فصل تابستان به عنوان پمپ‌های حرارتی منبع هوایی معمولی کارآمد می‌باشد. اگر یک پمپ حرارتی منبع هوایی مرسوم در آب و هوای سرد استفاده شود، سیستم نیاز به یک منبع کمکی از گرما به عنوان مکمل پمپ گرما در وقوع دمای بسیار سرد دارد یا زمانی که بهیچ وجه سرمای بیش از حد برای کار پمپ حرارتی مناسب نیست.

دستگاه‌هایی که با مبردهای HFC شارژ می‌شوند اغلب با عنوان کم انرژی یا یک تکنولوژی پایدار به بازار عرضه شده، با این حال اگر HFC از سیستم نشت کند، بصورت بالقوه به منظور شرکت در گرم شدن کره زمین، به عنوان اندازه‌گیری پتانسیل گرمایی جهانی (GWP) وپتانسیل تخریب ازن (ODP)می‌باشد. درحکم اخیر دولت، خارج شدن مبرد R-22 از مرحله و جایگزینی با مبرد سازگارتر با محیط زیست بنام R-410A دیده شده استشده‌است.

در حالی که پمپهای حرارتی با سیستم‌های پشتیبان دیگر که اغلب حرارت مقاومت الکتریکی شان توسط صنایع برق تقویت می‌شوند، پمپ‌های حرارتی منبع هوایی اگرحرارت مقاومت الکتریکی که به عنوان منبع حرارتی مکمل یا جایگزین استفاده می‌شود زمانیکه درجه حرارت به زیر نقطه‌ای که پمپ گرما می‌تواند تمام نیازهای حرارتی خانه را تأمین کند، افت کند، برای برق و آب در اوج مصرف زمستان، به مشکل برمی خورند. حتی اگریک سیستم پشتیبان گیری غیر الکتریکی وجود داشته باشد، واقعیت این است که بازده ASHPها با درجه حرارت فضای خارجی مرتبط با دستگاه‌های الکتریکی، کاهش می‌یابد. افت دربهره وری به معنای افزایش تند بارگیری برق به همان اندازهٔ افت دماست. مطالعه در یوکان سرزمین کانادا، که آن ژنراتورهای دیزل برای اوج ظرفیت استفاده می‌شوند، به استفادهٔ گسترده از پمپ گرمایی منبع هوا که اگر افزایش تقاضای الکتریکی به دلیل استفاده از ASHP بیش ازظرفیت موجودبرق آبی است،<ref>{{cite web|title=An Evaluation of Air Source Heat Pump Technology in Yukon|url=http://www.energy.gov.yk.ca/pdf/air_source_heat_pumps_final_may2013_v04.pdf|publisher=Government of Yukon’s Energy Solution Centre and Yukon Energy, Mines and Resources|accessdate=15 October 2014|date=31 May 2013}}</ref> می‌توانند به افزایش مصرف دیزل منجرشوند، اشاره می‌کند، مطالعه نتیجه گرفت که ASHPها مقرون به صرفه‌ترین جایگزین گرمایش برای ساکنان یوکان هستند. همچنین مزارع بادی به طوربه‌طور فزاینده در شبکه برق مورد استفاده قرار گرفته استگرفته‌است. افزایش بار زمستانی با توربین‌های بادی به خوبی انطباق دارد و روزهای آرام‌تر در افزایش بار گرمایشی در اکثر خانه‌ها حتی در هوای سردتر اثرگذار است.