فرآیند یخ زدایی پمپ حرارتی با دمای بالا چیست؟

به عنوان تامین کننده پمپ های حرارتی با دمای بالا، اغلب در مورد فرآیند یخ زدایی این سیستم های نوآورانه سوال می شود. در این پست وبلاگ، من به این می پردازم که فرآیند یخ زدایی یک پمپ حرارتی با دمای بالا شامل چه چیزی است، اهمیت آن، و اینکه چگونه بر عملکرد کلی پمپ حرارتی تأثیر می گذارد.

برای شروع، بیایید بفهمیم که پمپ حرارتی با دمای بالا چیست. الفپمپ حرارتی با دمای بالابرای استخراج گرما از یک منبع با دمای پایین، مانند هوای محیط، و ارائه آن در دمای بالاتر برای کاربردهای مختلف، از جمله گرمایش ساختمان‌های تجاری یا فرآیندهای صنعتی طراحی شده است. این پمپ های حرارتی به دلیل کارایی بالا و توانایی عملکرد در طیف وسیعی از شرایط آب و هوایی شناخته شده اند.

چرا یخ زدایی ضروری است

هنگامی که یک پمپ حرارتی با دمای بالا در هوای سرد در حالت گرمایش کار می کند، سیم پیچ مبدل حرارتی بیرونی آن به عنوان یک اواپراتور عمل می کند. از آنجایی که مبرد موجود در سیم پیچ گرما را از هوای بیرون جذب می کند، دمای سیم پیچ می تواند به زیر نقطه شبنم هوای اطراف کاهش یابد. این باعث می شود که رطوبت هوا روی سیم پیچ متراکم شود و زمانی که دما زیر 0 درجه سانتیگراد (32 درجه فارنهایت) است منجمد شود. لایه ای از یخ زدگی روی سیم پیچ شروع به ایجاد می کند.

انباشته شدن یخ زدگی روی کویل در فضای باز تاثیرات منفی متعددی بر عملکرد پمپ حرارتی دارد. در مرحله اول، به عنوان یک عایق عمل می کند و راندمان انتقال حرارت بین هوای بیرون و مبرد موجود در سیم پیچ را کاهش می دهد. در نتیجه، پمپ حرارتی برای استخراج همان مقدار گرما باید سخت‌تر کار کند که منجر به افزایش مصرف انرژی می‌شود. ثانیاً، یخ زدگی بیش از حد می تواند جریان هوا را از طریق سیم پیچ مسدود کند و میزان گرمای قابل جذب از هوای بیرون را کاهش دهد. در نهایت، اگر یخ زدگی برطرف نشود، ممکن است پمپ حرارتی نتواند نیاز گرمایشی ساختمان را برآورده کند و در برخی موارد حتی ممکن است به دلیل حفاظت در فشار کم خاموش شود.

فرآیند یخ زدایی

روش های مختلفی برای یخ زدایی پمپ حرارتی با دمای بالا مورد استفاده قرار می گیرد، اما متداول ترین روش یخ زدایی چرخه معکوس است.

روش یخ زدایی چرخه معکوس

در حالت یخ زدایی چرخه معکوس، عملکرد پمپ حرارتی به طور موقت معکوس می شود. شیر چهار طرفه که به طور معمول جهت جریان مبرد را کنترل می کند، سوئیچ می شود. به جای اینکه مبرد از سیم پیچ بیرونی (اواپراتور) به سیم پیچ داخلی (کندانسور) مانند حالت گرمایش معمولی جریان یابد، اکنون از سیم پیچ داخلی به کویل بیرونی جریان می یابد.

مبرد فشار بالا و دمای بالا از کمپرسور به کویل بیرونی هدایت می شود. مبرد گرم هنگام متراکم شدن در کویل فضای باز گرما را آزاد می کند و یخ زدگی سطح آن را ذوب می کند. در همین حال، فن داخلی ممکن است در طول فرآیند یخ زدایی متوقف شود تا از وزش هوای سرد به داخل ساختمان جلوگیری شود. چرخه یخ زدایی معمولاً چند دقیقه طول می کشد، بسته به شدت یخ زدگی.

هنگامی که یخ زدگی ذوب شد، شیر چهار طرفه به حالت گرمایش عادی برمی گردد و پمپ حرارتی کار عادی خود را برای استخراج گرما از هوای بیرون و تحویل آن به داخل خانه از سر می گیرد.

شروع و خاتمه یخ زدایی

تصمیم برای شروع چرخه یخ زدایی معمولاً بر اساس زمان - کنترل دما یا کنترل تقاضا - یخ زدایی است.

کنترل زمان - دما یک روش سنتی تر است. در این روش، بسته به تنظیمات سازنده، چرخه یخ زدایی در فواصل زمانی از پیش تعیین شده، معمولاً هر 30 دقیقه تا 2 ساعت، آغاز می شود. علاوه بر این، یک سنسور دما روی سیم پیچ در فضای باز برای اندازه گیری دمای سیم پیچ استفاده می شود. اگر دمای سیم پیچ به زیر آستانه معینی کاهش یابد (مثلاً - 2 درجه سانتیگراد یا 28.4 درجه فارنهایت) و زمان از پیش تنظیم شده سپری شده باشد، چرخه یخ زدایی شروع می شود.

از طرف دیگر، کنترل یخ زدایی تقاضا - روشی پیشرفته تر و هوشمندتر است. برای نظارت بر شرایط عملکرد پمپ حرارتی از چندین سنسور مانند سنسور فشار، سنسور دما و سنسور جریان هوا استفاده می کند. این سنسورها می‌توانند نشانه‌های تجمع یخ‌زدگی، مانند کاهش فشار مبرد یا جریان هوا در سراسر سیم‌پیچ را تشخیص دهند. هنگامی که حسگرها نشان می‌دهند که یخ زدگی بر عملکرد پمپ حرارتی تأثیر می‌گذارد، چرخه یخ‌زدایی به طور خودکار آغاز می‌شود. این روش می تواند در مقایسه با زمان کنترل دما در مصرف انرژی صرفه جویی کند زیرا فقط در صورت لزوم یخ زدایی می کند.

پایان چرخه یخ زدایی نیز توسط سنسورها تعیین می شود. هنگامی که دمای سیم پیچ بیرون از یک سطح معین (مثلاً 5 درجه سانتیگراد یا 41 درجه فارنهایت) افزایش می یابد، که نشان می دهد یخ زدگی ذوب شده است، دریچه چهار طرفه به حالت گرمایش باز می گردد و پمپ حرارتی کار عادی خود را از سر می گیرد.

تاثیر یخ زدایی بر عملکرد پمپ حرارتی

در حالی که یخ زدایی برای حفظ کارایی و عملکرد یک پمپ حرارتی با دمای بالا ضروری است، اما تأثیری بر عملکرد کلی سیستم دارد.

در طول چرخه یخ زدایی، پمپ حرارتی گرمای ساختمان را تامین نمی کند. این می تواند باعث افت موقت دمای داخل خانه شود، به خصوص اگر چرخه یخ زدایی طولانی باشد یا مکررا اتفاق بیفتد. برای کاهش این اثر، برخی از پمپ های حرارتی با دمای بالا مجهز به سیستم های گرمایش کمکی مانند بخاری های برقی هستند که می توانند گرمای اضافی را در طول چرخه یخ زدایی فراهم کنند.

تاثیر دیگر مصرف انرژی در طول چرخه یخ زدایی است. از آنجایی که کمپرسور هنوز کار می کند و مبرد به صورت معکوس گردش می کند، پمپ حرارتی در حین یخ زدایی انرژی مصرف می کند. با این حال، با استفاده از روش های پیشرفته کنترل یخ زدایی مانند کنترل تقاضا - یخ زدایی، می توان فرکانس و مدت چرخه های یخ زدایی را بهینه کرد و انرژی کلی هدر رفته در یخ زدایی غیر ضروری را کاهش داد.

یخ زدایی در مدل های مختلف پمپ حرارتی

پمپ های حرارتی با دمای بالا در مدل های مختلفی عرضه می شوند و فرآیند یخ زدایی بسته به طراحی و کاربرد می تواند کمی متفاوت باشد. به عنوان مثال،پمپ حرارتی منبع هوای تجاریکه در ساختمان های تجاری بزرگ استفاده می شود ممکن است سیستم های یخ زدایی پیچیده تری برای تحمل بارهای گرمایی بزرگتر و شرایط آب و هوایی شدیدتر داشته باشد.

برخی از پمپ های حرارتی با دمای بالا نیز با ویژگی های یخ زدایی پیشرفته طراحی شده اند، مانند بخاری های برقی یخ زدایی روی سیم پیچ در فضای باز. این بخاری ها را می توان همراه با روش یخ زدایی چرخه معکوس برای سرعت بخشیدن به فرآیند یخ زدایی به خصوص در شرایط یخبندان شدید استفاده کرد.

نتیجه گیری

در نتیجه، فرآیند یخ زدایی یک جنبه حیاتی از عملکرد یک پمپ حرارتی با دمای بالا است. این به حفظ راندمان انتقال حرارت کویل در فضای باز کمک می کند و اطمینان حاصل می کند که پمپ حرارتی می تواند حتی در هوای سرد گرمایش قابل اعتماد و کارآمد را ارائه دهد. به‌عنوان تامین‌کننده پمپ‌های حرارتی با دمای بالا، ما دائماً در حال کار بر روی بهبود فناوری یخ‌زدایی هستیم تا محصولات خود را با انرژی کارآمدتر و کاربر پسندتر کنیم.

اگر به دنبال پمپ حرارتی با دمای بالا هستید یا به اطلاعات بیشتری در مورد محصولات ما و قابلیت یخ زدایی آنها نیاز دارید، از شما استقبال می کنیم که با ما تماس بگیرید. تیم متخصص ما آماده است تا در مورد نیازهای گرمایشی خاص شما صحبت کند و بهترین راه حل ها را به شما ارائه دهد. بیایید امروز یک گفتگو را شروع کنیم تا بررسی کنیم که پمپ های حرارتی با دمای بالا چگونه می توانند نیازهای شما را برآورده کنند.

مراجع

راهنمای ASHRAE - سیستم ها و تجهیزات HVAC. انجمن مهندسین گرمایش، تبرید و تهویه مطبوع آمریکا، Inc.
کریدر، جی اف، و همکاران. (2010). گرمایش و سرمایش ساختمان ها: اصول و عملکرد انرژی – طراحی کارآمد. مک گراو - هیل.