دانلود مقاله پمپ هاب حرارتی - سیستم های حرارتی سازگار با محیط زیست

مقدمه گرمایش و سرمایش ساختمانها در ایران در پنجاه سال گذشته سیر تکاملی قابل توجهی را طی کرده است .

این سیر شامل گرمایش از طریق کرسی با استفاده از خاکه ذغال ، بخاری یا گرم کننده های نفت سوز با دودکش و بخاری های گاز سوز با دودکش برای هر یک از اتاقهای مورد استفاده ساختمان و گرمایش مرکزی با استفادهاز نفت گاز یا گاز طبیعی و بالاخره آب گرم در یک مرکز و گرمایش اتاقهای مورد استفاده به کمک رادیاتور یا فن کویل بوده است .

سیر سرمایش ساختمانها نیز شامل مراحل زیر بوده است .

باز گرداندن در و پنجره های ساختمان و اجازه بر قراری جریان هوا در مواقعی که دمای هوای بیرون کمتر از دمای هوای اتاقهاست و یا جریان هوا می تواند به خنک کردن بدن ساکنان ساختمان کمک کند ، استراحت در سایه درختان حیاط در روز ، گذراندن روزهای بسیار گرم در زیر زمین ها و شبها در بالای بامها ، استفاده از بادبزنهای دستی ، استفاده از بادبزنهای برق رومیزی یا سقفی در اتاقها ، استفاده از کولر های آبی ، استفاده از کولرهای گازی نوع تراکمی برای هر یک از اتاقهای مورد استفاده ،استفاده از سرمایش مرکزی به کمک چیلر های تراکمی و جذبی وتولید آب سرد در یکمرکز و خنک کردن یا سرمایش اتقاهای مورد استفاده به کمک فن کویل .

امروزه تقریباً تمامی ساختمانها گرمایش خود را با استفاده از سوختهای فسیلی و آب یا هوای گرم در اتاقها و سرمایش خود را کمک کولرهای آب و تولید هوای خنک ولی مرطوب تامین می کنند .

در ساعاتی از شبانه روز در تابستان که دما و رطوبت نسبی هوا بالاست (و تعداد این ساعات با تغییرات اقلیمی کره زمین در حال افزایش است ) کولرهای آبی قادر به تامین آسایش برودتی ساکنان بسیاری از شهرهای ایران نیستند .از این نظر بسیاری از ساختمانها ، بویژه برجها ، از دستگاههای تبرید تراکمی و یا جذبی برای تولید برودت در تابستان استفاده می کنند .

بسیاری از شرکتهای تاسیساتی اقدام به ساخت دستگاههای تبرید جذبی - با استفاده از گاز طبیعی موجود در شهرها - در ظرفیتهای پایین برای آپارتمانها کرده اند .

این اقدام که سوزاندن گاز را در طول سال در شهرها افزایش میدهد باعث افزایش آلودگی محیط زیست می شود .

به علاوه دستگاههای تبرید جذبی در مقایسه با انواع تراکمی ، دارای ضریب کارایی بسیار پایین تری هستند و برای تولید مقدار معینی برودت ، ارنژی بیشتری نسبت به سیستم ها یتبرید تراکمی مصرف می کنند و چنانچه کندانسور آنها با آب خنک می شود نیاز به آب بیشتری در برج خنک کن دارند که در کشور کم آبی مانند ایران این موضوع مسائل مربوط به مصرف زیاد آب را به همراه دارد .

استفاده از پمپ های حرارتی برای سرمایش و گرمایش ساختمانها با استفاده از پمپ های حرارتی نوع تراکمی می توان برودت مورد نیاز را در زمستان تامین و از آلوده تر شدن محیط زیست نیز جلوگیری کرد .

استفاده از پمپ های حرارتی را می توان مدرت ترین و از نظر حفاظت محیط زیست بهترین روش برای تامین نیاز برودتی و حرارتی ساختمانها دانست .

در ارتباط با اثرات زیست محیطی استفاده از پمپ های حرارتی می توان گفت که با جایگزین سوختهای فسیلی با برق ، مصرف سوختهای فسیلی در شهرها و آلودگی هوا (که به خصوص در زمستانها به دلیل وارانگی هوا به حد بحرانی خود می رسد )کاهش می یابد.

بررسی مختصر کارایی پمپ های حرارتی از نوع تراکمی پمپ حرارتی یک دستگاه تبرید است که از حرارت دفع شده در کندانسور برای گرمایش ساختمان استفاده می کند و این عمل ازمنبع دمای پایین و انتقال حرارت به منبع دمای بالا انجام می شود .

طرح پمپ حرارتی دفع شده در کندانسور را برای گرمایش ساختمان امکان پذیر کند و این در حالی است که همین سیستم از برودت تولید شده در اوپراتور برای خنک کردن ساختمان در تابستان استفاده می کند .

لازم است اضافه شود که در بعضی از کاربردهای خاص ، پمپ حرارتی ممکن است بتواند به طور همزمان سرمایش و گرمایش مورد نیاز قسمتهای مختلف یک ساختمان را تامین کند.

منابع انرژی در پمپ های حرارتی ، منابع حرارتی ای هستند که پمپ حرارتی می تواند انرژی حرارتی مورد نیاز اوپراتور خود را از انها بگیرد.

پمپ های حرارتی می تواند از منابع حرارتی مختلف مانند هوا ، آبهای جاری ، انرژی خورشیدی و حتی آب دور ریخته شده در هنگام استحمام و سایر شستشوها استفاده کند .

لذا پمپ های حرارتی را می توان علاوه بر حسب سیکل ترمودینامیکی آنها ، بر حسب منابع حرارتی نیز تقسیم بندی کرد .

شکل 1 یک پمپ حرارتی را نشان می دهد که از هوای محیط به عنوان منبع انرژی استفاده می کند .

اجزا اصلی این سیستم شامل کمپرسور ،‌کندانسور ،‌اوپراتور ، شیر انبساط یا لوله های مویی و شر چهار راهه است .

هنگام کار به عنوان پمپ حرارتی ،شیر چهار راهه به گونه ای تنظیم می شود که که بخار فوق اشباع که از کمپرسور خارج می شود که بخار فوق اشباع که از کمرسور خارج می شود .

ابتدا وارد مبدل حرارتی داخل ساختمان می شود و در طی فرایند تقطیر ، حرارت انتقال یافته را به داخل ساختمان اراسال می کند و سپس مایع مبرد به طرف لوله مویی جریان می یابد.

در این حالت شیر یک طرفه در خط بالایی ، مانع از جریان یافتن مبرد از طریق این خط شده و مایع مبرد از طریق خط پایینی جریان می یابد .

سپس مبرد فشار پایین و سرد وارد مبدل حرارتی بیرون از ساختمان شده و در حین فرایند تبخیر ، انرژی حرارتی مورد نیاز خود را از هوای بیرون جذب کرده و سپس به طرف قسمت مکش کمپرسور هدایت می شود .

در فصل تابستان به منظور معکوس کردن جهت سیکل ، شیر چهار راهه به گونه ای تنظیم می شود که ابتدا بخار داغ خروجی از کمرسور وارد مبدل حرارتی خارج از ساختمان می شود و در حین فرایند تقطیر ، انرژی حرارتی خود را به هوای محیط منتقل می کند .

در این مرحله شیر یک طرفه در خط پایینی مانع از جریان یافتن مبرد از طریق خط بالایی جریان می یابد .

سپس مبرد فشار پایین و سرد وارد می یابد .

سپس مبرد فشار پایین و سرد وارد مبدل حرارتی داخل ساختمان می شود و حرارت را از محیط داخل جذب می کند .

وجود دو شیر انبساط یا لوله مویی در پمپ حرارتی ضروری است زیرا با توجه به انکه اختلاف فشار بین دو مبدل حرارتی در فصل زمستان بیشتر از فصل تابستان است بنابراین لوله موی ای که برای فصل زمستان طراحی شده است نمی تواند عملکرد مناسبی در فصل تابستانه داشته باشد .

انتخاب ساختمان های نمونه برای بررسی عملکرد پمپ های حرارتی لازم است بار حرارتی و برودتی ساختمان مورد نظر معلوم باشد .

دو نوع ساختمان را به شرح زیر در نظر می گیریم : یک مجتمع مسکونی چهار طبقه چهار واحدی با سطح زیر بنای کل 800 متر مربع در هر طبقه با پارکینگ در زیر طبقه اول برای شهرهای بزرگ نظیر تهران ، اصفهان ، تبریز ،‌مشهد و شیراز .

یک ساختمان ویلایی یک طبقه با مساحت مفید 200 متر مربع برای شهرهای اهواز ،‌بندرعباس ، رشت ، کرمان و همدان .

شکلهای 2و3 با رحرارتی و برودتی طبقات مختلف مجتمع مسکونی در تهران را به ترتیب در ماه دی برابر یک روز ابری بسیار سرد و در ماه تیر برای یک روز آفتابی بسیار گرم نشان می دهند .

این منحنی ها با استفاده از نرم افزار انرژی شریف به دست آمده اند .

جدول (1) : بار حرارتی مجتمع مسکونی در تهران برای یک روز بسیار سرد ابری و یک روز متوسط در دی ماه ، نوع ساختمان :چهار طبقه – چهار واحدی با سطح زیر بنای 800 متر مربع در هر طبقه (BTU/hr 3413= KW1 و تن برودتی 284/0 = KW1 ) جدول (2) : بار برودتی مجتمع مسکونی در تهران برای یک روز بسیار گرم و آفتابی و یک روز متوسط در تیرماه ،نوع ساختمان :چهار طبقه – چهار واحدی با زیربنای 800 متر مربع در هر طبقه جدول (3): نیازهای انرژی یک آپارتمان متوسط در تهران با سطح زیر بنای 200 متر مربع جدول (4) : انرژی حرارتی و برودتی مورد نیاز مجتمع مسکونی برای پنج شهر بزرگ ایران .

نوع ساختمان :چهار طبقه – چهار واحدی با سطح زیربنای 800 متر مربع در هر طبقه (J1012 = TJ1) جدول (5): انرژی حرارتی و برودتی مورد نیاز ساختمان ویلایی با مساحت 200 متر مربع برای شهرهای اهواز ، بندرعباس ،رشت ، کرمان و همدان .

می توان با استفاده از این نرم افزار بار حرارتی و برودتی مجتمع را در تمام ماههای سال تعیین کرد.

شکل های 4 و5 به ترتیب نیاز حرارتی و برودتی مجتمع را در ماههای مختلف سال برای تهران نشان می دهند.

جدول شماره (1) بار حرارتی مجتمع مسکونی را برای یک روز بسیار سرد وابری و بار حرارتی مجتمع را برای یک روز متوسط در دی ماه برای شرایط اقلیمی تهران نشان می دهد.

جدول (2) بار برودتی این مجتمع را برا ییک روز آفتابی وبسیار گرم و بار برودتی را برای یک روز متوسط در تیرماه در شرایط اقلیمی تهران نشان می دهد.

چنانچه از جدول های (1)و(2) برمی آید بار حرارتی و برودتی طبقات مختلف این مجتمع متفاوت هستند.

ازاین نظر آپارتمان متوسطی را در این مجتمع 16 آپارتمانی در نظر می گیریم که بار حرارتی و برودتی و نیاز آن به انرژی های حرارتی وبرودتی 16/1 کل مقادیر مجتمع باشد.

جدول (3) مقادیر فوق را برای این آپارتمان متوسط نشان می دهد.

میزان انرژی لازم برای گرمایش و سرمایش مجتمع مسکونی برای روزهای متوسط در ماههای سال در شرایط اقلیمی تهران ،اصفهان ،تبریز ، مشهد ، شیراز با استفاده از نرم افزار انرژی شریف تعیین شدند .جدول (4) این مقادیر را برای ساختمان مورد نظر با 3200 متر مربع زیر بنا نشان می دهد .

این جدول شامل انرژی مورد نیاز در سال برای هر متر مربع نیز می شود.

جدول(5) انرژی حرارتی و برودتی موردنیاز را برای شهرهای اهواز ، بندرعباس ، رشت ، کرمان و همدان نشان می دهد.

اثرات تمهیدات مختلف برای کاهش انرژی حرارتی مورد نیاز ساختمانها می توان با تمهیدات مختلف بار حرارتی و نیاز انرژی حرارتی ساختمانها را کاهش داد.

این تمهیدات بار برودتی و نیاز انرژی برودتی ساختمان را نیز کاهش می دهند ولی اثر آنها روی بار حرارتی بیشتر است .

جدول(6) اثر بعضی از این تمهیدات را روی انرژی های حرارتی و برودتی مورد نیاز مجتمع مسکونی چهارطبقه چهار واحدی در تهران نشان می دهد .

جدول (6) :مقایسه انرژی های حرارتی و برودتی مورد نیاز مجتمع مسکونی در شرایط اقلیمی تهران و صرفه جویی انرژی با تمهیدات مختلف .

نوع ساختمان :چهار طبقه چهار واحدی با سطح زیر بنای 800 متر مربع در هر طبقه .

شکل (2) : بار حرارتی طبقات مختلف ساختمان مسکونی در تهران در دی ماه برای یک روز بسیار سرد و کاملاً ابری با حداکثر سرعت باد ممکن نوع ساختمان : چهار طبقه – چهار واحدی با سطح زیربنای 800 متر مربع در هر طبقه ،TXو Tn به ترتیب حداکثر و حداقل دمای هوای بیرون .

KT ،ضریب صافی هوا در روز و Vwسرعت باد بر حسب متر بر ثانیه است .

تن برودتی 284/0 = BTU/hr 3413=kw1 تن برودتی 284/0 = BTU/hr 3413=kw1 شکل (4):نیاز حرارتی ساختمان مسکونی در تهران در ماههای مختلف سال نوع ساختمان :چهار طبقه – چهارواحدی با سطح زیر بنای 800 متر مربع در هر طبقه kwhr8/277=BTU948000=GJ1 شکل (5): نیاز برودتی ساختمان مسکونی در تهران در ماههای مختلف سال نوع ساختمان :چهار طبقه – چهار واحدی با سطح زیر بنای 800 متر مربع در هر طبقه kwhr8/277=BTU948000=GJ1 شکل (3):بار برودتی طبقات مختلف ساختمان مسکونی در تهران درتیر ماه برای یک روز بسیار گرم با حداکثر تابش خورشید و حداکثر سرعت باد ممکن نوع ساختمان : چهار طبقه – چهار واحدی با سطح زیر بنای 800 متر مربع در هر طبقه .

Tx و Tn به ترتیب حداکثر و حداقل دمای هوای بیرون .KT،ضریب صافی هوا در روز و Vwسرعت باد بر حسب متر بر ثانیه است .

تن برودتی 284/0=BTU/hr3413=kw1 انتخاب پمپ حرارتی پمپ حرارتی باید بتواند نیاز حرارتی و برودتی ساختمان را در تمام ساعات شبانه روز و در تمام ماههای سال تأمین کند.

اما به ندرت پیش می آید که حداکثر ظرفیت حرارتی و برودتی پمپ حرارتی دقیقاً‌ برابر با حداکثر بار حرارتی و برودتی ساختمان مورد نظر باشد.

از این نظر مجبور هستیم که پمپ حرارتی را برای بدترین شرایط گرمایشی و سرمایشی انتخاب کنیم که در این صورت این دستگاه برای ماههای دیگر دارای ظرفیتی بیش از نیاز خواهد بود.

با بررسی بار حرارتی و بودتی ساختمان های یاد شده می توان : با انتخاب پمپ های حرارتی برای تأمین نیاز برودتی ساختمانها در تابستان در شهرهای نسبتاً گرم (مانند شیراز)تا بسیار گرم (مانند اهواز ، آبادان و بندرعباس )نیاز حرارتی ساختمانها در زمستان به راحتی تإمین می شود.

برای شهرهای بسیار سرد باید پمپ های حرارتی را برای تأمین نیاز گرمایی ساختمان انتخاب کرد که در این صورت نیاز برودتی ساختمانهای مسکونی در تابستان به راحتی قابل تأمین است .در مورد شهرهای بسیار سرد و استفاده از پمپ های حرارتی برای گرمایش ،لازم است دمای اوپراتور چند درجه پایین تر از صفر درجه سانتیگراد انتخاب شود.در این صورت بخار آب موجود در هوایی که روی کویل عبور می کند روی صفحه های آن تقطیر و سپس منجمد می شود .

برای جلوگیری از این امر می توان کویل اوپراتوررا به ذوب کننده اتوماتیک مجهز کرد و یا اینکه دمای سیال در اوپراتور را بالا تر از صفر درجخ گرفت و در مواقعی کگه دمای هوای بیرون از حدود 5 درجه کمتر می شود از یک هیتر برقی در مجاورت کویل استفاده کرد .

این هیتر الکتریکی می تواند هوای عبوری از روی کویل اپراتور را تا دمای دلخواه گرم کند .

برای شهرهای معتدل نظیر تهران و اصفهان انتخاب پمپ حرارتی برای نیازهای حرارتی و برودتی باید با دقت بیشتری صورت گیرد و این نیازها برای روزهای بسیار گرم و آفتابی متوسط در تابستان و روزهای بسیار سرد و ابری و متوسط در زمستان تعیین شوند .

چنانچه این انتخاب برای تامین بار برودتی ساختمان (که برای یک روز بسیار گرم و آفتابی تعیین می شود ) مورد توجه قرار گیرد (همان طور که معمول است ) این دستگاه تبرید به صورت پمپ حرارتی قادر خواهد بود نیاز حرارتی بسیاری از ساختمانها را در روزهای متوسط زمستان تامین کند .

برای چند ساعت از شبهای بسیار سرد از زمستان این دستگاه قادر به تامین کامل آسایش حرارتی نخواهد بود و دمای هوای ساختمان ممکن است بین 2 تا 3 درجه سانتیگراد از شرایط آسایش حرارتی پایین تر رود چون این ساعت از از شبانه روز پس از نیمه شب و حوالی سحر است ، از این نظر ساکنان ساختمان ممکن است بتوانند این کاهش هوا را تحمیل کنند .

در غیر این صورت ، می توان از یک هیتر الکتریکی که قادر است هوای جاری از روی کویل اپوراتور را قدری گرم کند ، استفاده کرد .

این هیتر می تواند نسبت به دمای هوای بیرون حساس باشد .

با تمهیدات مختلف برای صرفه جویی در مصرف انرژی برای گرمایش و سرمایش ساختمان ها ، در صد کاهش مصرف انرژی گرمایشی بیشتر از مصرف انرژی سرمایشی است این موضوع استفاده از پمپ های حرارتی برای گرمایش ساختمان ها را بیشتر شایان توجه می کنند .

به طوری که می توان برای استفاده بهتر از پمپ های حرارتی بعضی از تمهیدات صرفه جویی در انرژی را (مثلاً استفاده از درز گیر در و پنجره ها و یا استفاده از پرده های سراسری که تمامی سطوح در و پنجره ها را از سقف تا کف در شبهای زمستان می پوشانند) اعمال کرد .

بررسی اقتصادی استفاده از پمپ های حرارتی برای بررسی اقتصادی ، مشتمع مسکونی چهار طبقه چهار واحدی در تهران را در نظر می گیریم .

برای آپرتمان متوسطی در این مجتمع که دارای سطح زیر بنای 200 متر مربع باشد (طبق جدول 3) حداکثر بار حرارتی برای یک روز بسیار سرد و ابری 19/16 کیلو وات یا BTU 57680 در ساعت است.

هزینه شوفاز دیواری ، لوله کشی و رادیاتورهای مربوطه را می توان حدود 16 میلیون ریال در نظر گرفت .

برای تابستان در این واحد مسکونی 2 کولر آبی مورد نیاز است که هزینه ها انها با کانال کشی های مربوطه 3 میلیون ریال تخمین زده می شود .

بنابراین هزینه تامین آسایش حرارتی در زمستان (تا اندازه ای ) در تابستان معادل 19 میلیون ریال برآورد می شود .

حداکثر بار برودتی ساختمان معادل 44/11 کیلو وات یا 25/3 تن برودتی است .

با انتخاب یک واحد کولر گازی 2 تونی نوع اسپیلت برای اتاقهای پذیرایی و نهار خوری و یک واحد از این نوع کولر با ظرفیت 5/1 تن برای سه اتاق خواب این ساختمان ، هزینه کولرهای گازی معادل 18 میلیون ریال برآورد می شود .

تبدیل کولرهای گازی به پمپ های حرارتی هزینه جمعاً معادل یک میلیون ریال در بر خواهد داشت بنابراین هزینه پمپ حرارتی برای تامین آسایش حرارتی در زمستان و تابستان تقریباً برابر با هزینه سیستم های متداول گرمایش و کولر آبی است با این تفاوت که با پمپ های حرارتی آسایش حرارتی در تابستان به طور کامل تامین می شود .

تخمین انرژی مصرفی برای گرمایش با استفاده از روشهای متداول و پمپ حرارتی برای برآورد انرژی مورد نیاز برای گرمایش ، مجتمع مسکونی چهار طبقه چهار واحدی را در تهران در نظر می گیریم و ظریب کارآیی پمپ حرارتی را در زمستان معادل 3 انتخاب می کنیم (این ظریب در تابستان حدود 5/2 است) .

چنانچه در جدول 4 ملاحظه می شود نیاز انرژی حرارتی ساختمان 453 مگا ژول در متر مربع در سال و با ظریب کار آیی 3 ، مقدار برق مصرفی معادل 150 مگا ژول بر متر مربع در سال است .

بازده برق تولید شده در کشور در نیروگاه ههای متداول حرارتی حدود 32 در صد و در نیروگاه های حرارتی با سیکل ترکیبی حدود 42 در صد است و می توان بازده متوسط نیروگاه هها را 35 در صد انتخاب کرد با در نظر گرفتن نسبت 20 در صد برای اتنلاف توزیع برق ، می توان فرض کرد که برق مصرفی در ساختمانها با بازده 28 در صد تولید شده است .

برای ساختمان مورد نظر انرژی موجود در سوخت مصرفی در نیروگاهها برابر با 536= 28% - 150 مگا ژول برای هر متر مربع ساختمان در سال است .

چنانچه این ساختمان با روشهای متداول گرمایشی گرم شود و چنانچه بازده دیگ آب گرم را حدود 70 در صد انتحاب کنیم انرژی موجود در سوخت مصرفی برابر با 647 = 7% - 453 مگا ژول برای هر متر مربع ساختمان است .

مقایسه این ارقام نشان می دهد که با استفاده از پمپ های حرارتی معادل 0172 / = 647/ (536-647) یا 17 در صد در مصرف انرژی لازم برای گرمایش سرفه جویی می شود .

سایر مزایای استفاده از پمپ های حرارتی علاوه بر صرفه جویی در مصرف انرژی امتیازات دیگری برای ، استفاده از پمپ های حرارتی وجود دارد .

از جمله : در استفاده از پمپ های حرارتی می توان با هزینه کم هوای ورودی به ساختمان را فیلتر کرد و هوای تمیز تری در ساختمان داشت .

برای گرمایش به کمک دیگ آب گرم چنین کاری هزینه بسیار بالاتری در بر خواهد داشت .

سوخت فسیلی برای تولید برق در خارج شهرها و به صورت متمرکز مصرف می شود که محیط زی ست شهر را آلوده نمی کند .

هزینه لوله کشی گاز در شهرها و گاز رسانی به ساختمانها به مراتب بیشتر از کابل کشی و برق رسانی به آنها ست .

هزینه لوله کشی گاز در ساختمان ها در مقایسه با سیم کشی نیز بسیار بالاست .

بسیاری از شهرهای ایران روی کمر بند زلزله قرار دارد .

برای جلوگیری از فاجعه آتش سوزی در شبکه گاز رسانی که با وقوع زمین لرزه پیش می آید و برای حفظ جان و مال مردم و اموال عمومی لازم است از توسعه شبکه گاز رسانی در شهرها جلوگیری شود .

می توان در این شهرها پخت و پز را با اجاق و دستگاههای الکتریکی انجام داد و ساختمان را به طور کلی از گاز طبیعی بی نیاز کرد .

استفاده از کولر های آبی مصرف آب شهرها را افزایش می دهد به ویژه این که به علت عدم نگهداری مناسب ، اغلب این کولر ها نشتی دارند و مقدار زیادی آب را تلف می کنند .

چیلرهای تراکمی که کندانسور آنها با هوا خنک می شود مصرف آب ندارند .

چیلرهای جذبی دارای ضریب کارآیی بس یار پایینی( حدود 65% ) هستند بنابراین برای تولید مقدار برودت معین حدود 4 برابر بیشتر از چیلرهای تراکمی انرژی مصرف می کنند .

چنانچه کندانسور این چیلر ها با آب خنک شوند ، مصرف آب آنها به مراتب بیشتر از چیلر های نوع تراکمی است و در کشور کم آبی نظیر ایران و با توجه به ارزش روز افزون آب باید از استفاده از چیلرهای جذبی اجتناب کرد .

علاوه بر این ، استفاده از گاز طبیعی در انها اشکالات مذکور در بندهای 2 تا 5 فوق را نیز در بر دارد .

با استفاده از پمپ های حرارتی ، سرمایه گذاری انجام شده در حدود 8 ماه از سال مورد بهره برداری قرار می گیرد ، در حالی که استفاده از سایر سیستمهای گرمایشی و سرمایش فصلی است .

نتیجه گیری : بررسی های فوق نشان می دهند که چنانچه کولرهای گازی برای تامین حداکثر بار برودتی ساختمان انتخاب شوند : در شهرهای بسیار گرم کشور مانند اهواز ، آبادان و بندرعباس نیاز حرارتی ساختمان ها از طریق پمپ های حرارتی قابل تامین است .

برای شهرهای نسبتاً گرم کشور مانند شیراز پمپ حرارتی می تواند نیاز حرارتی ساختمان را تامین کند .

برای شهرهای معتدل کشور مانند تهران و اصفهان پمپ حرارتی می تواند نیاز حرارتی ساختمان ها را برای اکثر ساعات ماههای سرد تامین کند و دستگاه قادر نخواهد بود نیاز حرارتی ساختمان را در ساعات بسیار سرد (که حوالی سحر هستند ) تامین کند .

در این ساعت می توان اجازه داد تا دمای هوای ساختمان به چند درجه پایین تر از دمای آسایش حرارتی برسد (مثلاً 17 درجه در مقایسه با درجه آسایش 20 درجه ) .

این حالت معمولاً زمانی رخ می دهد که دمای هوای بی رون به زیر صفر برسد .

می توان در چنین مواقعی و چنانچه کاهش دمای هوای ساختمان قابل قبول نباشدئ از یک هیتر برقی کمکی در خارج از اپراتور دستگاه استفاده کرد از نظر اقتصادی و با مقایسه با سیستم های گرمایشی متداول ، استفاده از پمپ های حرارتی مقرون به صرفه است و با فرض ظریب کارآیی معادل 3 برای پمپ های حرارتی و بازده 70 در صد برای دیگ های گرمایشی ، از نظر مصرف انرژی در سطح کشور صرفه جویی می شود به دلیل نسوزاندن سوخت در زمستان برای گرمایش ، استفاده از پمپ های حرارتی آلودگی هوای شهرها را کاهش می دهند و از این ظر به حفاظت محیط زیست کمک می کنند .

اشکال عمده ای که در استفاده از پمپ های حرارتی وجود دارد مصرف بیشتر برق در ساختمان ها و افزایش قله بار الکتریکی در ساعات اولیه شبهای زمستان است .

انتظار می رود که با گسترش شبکه سراسری برق رسانی کشور ، این اشکال کاهش یابد .

سیستم گرمایی و گرمایش با بخار آب داغ گرمایش با بخار: بخار یکی از موثرترین رسانه های گرمایی و قابل کاربرد در سیستم لوله کشی اغلب ساختمانها ست .

یکی از ساده ترین سیستمهای گرمایش با بخار ، سیستم تک لوله ای ثقلی است .

این سیستم برای نصب در خانه هایی با مسات متوسط که رادیاتورهای آن را به توان در ارتفاع حداقل 60 سانتی متری بالای سطح آب دیگ بخار نصب کرد ، مناسب است عملکرد آن ساده و با هزینه اولیه پایین است برخی از نقطه ضعفهای سیستم تک لوله ای ثقلی گرمایش با بخار به شرح زیر است .

برای آنکه بخار تقطیر شده سیستم (کندانس) بتواند در خلاف جهت حرکت بخار در لوله ای مشترک جریان باید ، نیاز به لوله ها و شیرهای رادیاتور با قطر بزرگ است .

بخار و کندانس در خلاف جهت یکدیگر حرکت می کنند و احتمال وقوع ضربه قوچ وجود دارد .

استفاده از شیرهای هوا گیری لازم است .

اگر شیرهای هوا گیری برای خروج هوا ، همیشه باز نگه داشته شوند میزان انتقال حرارت کاهش و مصرف سوخت افزایش می یابد .

برای گرم کردن دمای مطبوع اتاق ، باید شیرهای رادیاتور را باز و بسته کردن آنها تنظیم کرد .

با تنظیم خودکار جریان بخار خروجی از دیگ می توان دمای داخلی اتاق را تغییر داد .

برای غلبه بر مشکلات ناشی از حرکت بخار و کندانس در خلاف جهت .

از سیستم دو لوله ای ثقلی گرمایش با بخار استفاده می کنند به غیر از موارد 1-اگر پره های میانی رادیاتور آ بند نباشند هوا می گیرند .

این موضوع در موقع گرم شدن نزدیک ترین رادیاتور به دیگ بخار و ورود بخار به لوله برگشت اتفاق می افتد .

2-برای قطع جریان بخار باید در هر دو طرف رادیاتور شیر نصب کرد .

در غیر این صورت بخار می تواند از هر دو لوله رفت و برگشت خارج شود .

3-خروجی های هر رادیاتور باید به طور جداگانه به لوله اصلی برگشت متصل شوند .

در سیستم بخار مرطوب ، روی هر رادیاتور و در انتهای لوله اصلی بخار ، بله ترموستاتی نصب می کنند .

شیرهای ورودی رادیاتور در این سیستم از نوع تدریجی یا روزنه های هستند .

فشار لازم بسیار پایین است (حتی کمتر از اره اتمسفر ) این سیستم در ساختمانهایی که فاصله بین سطح آب و دیگ بخار تا انتهای لوله برگشت 60سانتی متر است .

سیستم گرمایی با بخار مرطوب ، برترینهای نسبت به دیگر سیستمها دارد : 1-با توجه به بسته بودن سیستم ؤ امکان ورود به آن وجود ندارد .

بنابراین خلاء متوسطی به وسیله تقطیر بخار در دما های پایین ایجاد می شود .

2- جریان بی سر و صدا و یکنواخت بخار بدون قفل شدن هوا و صدای قوچ فراهم می شود .

3-دمای اتاق می تواند به صورت خود کار به وسیله ترموستات تنظیم شود .

4-نصب شیرهای هوا گیری رادیاتور ها لازم نیست .

معایب سیستم گرمایش با بخار مرطوب عبارتند از : 1-لوله های قطور لازم دارد 2- فشار کار بخار ، پایین است .

3-برگشت کندانس به دیگ ، به صورت ثقلی است .

سیستم گرمایش تله برگشت بسیار سیستم گرمایش بخار بدون شیر هوا گیری است با این تفاوت که در این سیستم به دلیل وجود تله برگشت ، مایع کندانس دارای جریان برگشت مثبت به دیگ بخار است .

این سیستم می تواند در تمام ساختمانها بر ساختمانهای بزرگ به کار رود به شرط آن که ظرفیت تابش مستقیم معدل کمتر از ظرفیت تله برگشت باشد .

مزایای سیستم گرمایش با تله را شرح دهید .

1-به علت بالا بودن فشاذر بخار ، قطر لوله ها کم است .

2- جریان برگشت کندانس به دیگ بخار ، مثبت و سریع است .

3-کنترل سیستم با ترموستات امکان پذیر است .

توزیع بخار به وسیله شیر روزنه ای ، متعادل می شود .

معایب این سیستم عبارتنداز : 1-گردش بخار در سیستم تقریباً به طور کامل وابسته به فشار دیگ بخار است .

2-ارتفاع اتاق برای نصب لوله ها در بالای دیگ باید کافی باشد .

3-به دلیل محدودیت ظرفیت و اندازه های تله برگشت ، ظرفیت دیگ نیز محدود می شود .

مزیت سیستم گرمایش از نوع برگشت کندانس ، امکان پایین تر قرار گرفتن خط لوله برگشت از سحط آب دیگ ، کار در فشار بخار بالا است .اما سیستمهای خلاء متغیر و خط برگشت خلاء ،نیاز به لوله ها و تله های قطور تری دارند .

سیستم خط برگشت خلاء شبیه سیستم برگشت کندانس است با این تفاوت که در آن از یک پمپ خلاء برای ایجاد ضعیف در خط برگشت استفاده می کنند تا کندانس بتواند از خط برگشت به دیگ برگردد .

مزیای سیستم گرمایش بخار با خط برگشت خلاء به شرح زیر است: 1-کندانس دارای برگشت مثبت به طرف دیگر است .

2-هوا به صورت مکانیکی از بخار جدا شده و در نتیجه بخار سرعت گردش زیادی پیدا می کند .

3-به دلیل اختلاف فشار زیاد بین خطوط رفت و برگشت ، از لوله های کم قطر تری می توان استفاده کرد .

خط هوا – خلاء گونه ای از سیستم گرمایش تک لوله ای بخار است .هوا گیری های رادیاتور چای خود را به شیرهای هوایی که خروجی آنها به خط برگشت هوا متصل است می دهند .

برای خارج کردن هوای داخل سیستم از یک پمپ خلاء استفاده می کنند .

شیرهای متصل به خط هوا از نوع ترموستاتی هستند .

مزایای این سیستم عبارتند از گردش بخار سیستم سریعتر است .

بازده حرارتی رادیاتور ها ، در فشار های پایین تر ، بیشتر است .

هوا گیری های رادیاتور ها لازم نیست .

معایب این سیستم عبارتند از : 1-زمانی که بخار و کندانس در یک لوله جریان دارند ، سرو صدا ی سیستم زیاد است .

2-لوله ها و شیرهای هواگگیر باید قطور باشند تا بتواند امکان حرکت هم زمان تجاوز و کندانس را فراهم کنند .

سیستمهای لوله ای میان فشار و پر فشار : (از 25تا 125 پوند بر اینچ مربع ) ر گرمایش قضا ها و دستگاههایی که با بخار کار می کنند مانند آبگرمکن ها ،خشک کنها کتریها و غیره به کار می روند .

سیستمهای گرمایش دو لوله ای با بخار پر فشار با به کار گیری لوله گرما تاب ، کنوکنور و یونیت هیتر در گرمایش فضا مورد استفاده قرار می گیرند .تله های پر فشار ترموستاتیکی یا تله های سطلی وارانه برای جابجایی کندانس و تهویه سیستم بکار می رود .

مزایای سیستم گرمایش با بخار پر فشار و میان فشار به شرح زیر است 1-چون آب برگشت می تواند تا لوله اصلی برگشت بالا رود ، لوله های برگشت کندانس را می توان در ارتفاع اجرا کرد و 2-پمپ پر فشار یا پمپ تغذیه دیگ بخار ، کندانس را مستقیماً به دیگ بخار هدایت می کنند .

3-از رادیاتور ها یا مبدلهای حرارتی کوچکتر و لوله های با قطر کمتر استفاده می شود .

4-اگر سیستم به منظور گرمایش یا تغذیه دستگاههای مصرف گرمایش یا دیگر فرایندها قابل اجرا است .

گرمایش با آب داغ : در سیستمهای گرمایش با آب داغ ، بر خلاف سیستمهای گرمایش با بخار که اصولاً گرمای نهان تبخیر منتقل می شود تنها گرمای محسوس به رادیاتور منتقل می شود .

دمای سطح رادیاتور ها در سیستم گرمایش با بخار بیشتر از سیستم گرمایش با آب داغ است .