انواع سیستم‌های تهویه مطبوع و HVAC
همانطور که می‌دانیم، گرما به صورت معمول تمایل دارد که از جسم گرم به جسم سرد یا از محیط با دمای بالا به محیط با دمای پایین منتقل شود. اما پمپ حرارتی مجموعه‌ای است که مسیر حرکت حرارت را در خلاف حرکت معمول آن ایجاد می‌کند. در واقع پمپ حرارتی گرما را از جسم یا یک محیط با دمای پایین به جسم یا محیط با دمای بالاتر منتقل می‌کند.
شکل زیر نمایی از یک پمپ حرارتی را به تصویر کشیده است.
پمپ حرارتی یک سیستم با کارایی و بازده بالا است و با استفاده از روندی که در ابتدای بخش توضیح داده شد، دمای اتاق را کنترل می‌کند. حالتی را در نظر بگیرید که هدف از به کارگیری پمپ حرارتی، گرم کردن یک محیط است. در این حالت، پمپ حرارتی از چرخه و سیکل تبرید مورد استفاده در تهویه مطبوع و یخچال‌ها استفاده می‌کند ولی هوای گرم تولید شده را به سمت مخالف یعنی به درون اتاق منتقل می‌کند.
توجه کنید که با برعکس کردن جریان هوا در پمپ حرارتی، می‌توان از این وسیله برای خنک کردن یک اتاق استفاده کرد. نکته مهم دیگری که باید به آن اشاره کرد این است که وقتی پمپ حرارتی برای سرمایش مورد استفاده قرار می‌گیرد، مکان کویل‌ها در سیستم عوض می‌شود ولی چرخه عملکرد آن تغییر نمی‌کند.
در یک پمپ حرارتی، مایع موجود در تبخیر کننده و اواپراتور، به بخار تبدیل می‌شود و طی این فرایند از محیط گرما دریافت می‌کند. در مرحله بعد فشار این بخار توسط کمپرسور افزایش می‌یابد و پس از آن، گاز پر فشار به کندانسور وارد می‌شود و در این قسمت و طی فرایند میعان به مایع تبدیل می‌شود. توجه کنید که میعان یک فرایند گرماده یا گرمازا است و طی این فرایند، گاز موجود در سیستم گرما را به محیط انتقال می‌دهد.
یونیت پشت بامی
«یونیت پشت بامی» (Rooftop Unit) یا پکیج پشت بامی کاربرد بسیار زیادی در علم تهویه مطبوع و صنایع مرتبط به آن دارد. توجه کنید که این مجموعه را تحت عنوان «دستگاه انتقال هوا» (Air Handler) نیز معرفی می‌کنند.
این مجموعه، همانطور که از نام آن پیداست، از یک سیستم بزرگ تهویه مطبوع و HVAC تشکیل شده و در پشت بام قرار داده می‌شود. هدف از طراحی چنین سیستمی، معتدل کردن دمای یک محیط بزرگ است.
همانطور که اشاره شد، سیستم یونیت پشت بامی، از یک جعبه بزرگ در پشت بام ساختمان اداره یا سایر انواع ساختمان‌ها تشکیل شده است. درون این جعبه اجزای مختلفی مانند، یک دمنده، المان‌های گرمایش و سرمایش، فیلتر، محفظه‌ها و دمپرها قرار دارند.
جعبه بزرگی که در بالا معرفی شد، به داکت‌های سیستم تهویه ساختمان متصل است و از این طریق، هوای تولید شده در کل ساختمان توزیع می‌شود و در نهایت بر حسب مدلی که سیستم یونیت پشت بامی از آن استفاده می‌کند، هوا به داخل سیستم باز می‌گردد و چرخه کامل می‌شود. شکل زیر نمایی از یک سیستم یونیت پشت بامی یا دستگاه انتقال هوا را به تصویر کشیده است.
پمپ حرارتی با استفاده از مایعات گرم
پمپ حرارتی با استفاده از مایعات گرم و یا به صورت عمومی، هر کدام از پمپ‌های حرارتی زمین‌گرمایی، ابزارهایی برای تامین گرمایش و سرمایش پایدار و قابل تحمل هستند. در واقع این سیستم با استفاده از دمای متعادل زمین در زمستان و تابستان، گرمایش و سرمایش را انجام می‌دهد.
توجه کنید که استفاده از پمپ حرارتی با استفاده از مایعات گرم، در زمان حاضر، روش رایجی نیست و دلیل این موضوع این است که این مجموعه باید در نزدیکی یک حجم انبوه آب قرار بگیرد. اما محبوبیت سیستم‌های مختلف پمپ حرارتی زمین گرمایی به سرعت رو به افزایش است. در واقع این سیستم یکی از سیستم‌های تولید انرژی پاک محسوب می‌شود و استفاده از آن کمک بسیار زیادی به محیط زیست می‌کند.
نکته مهمی که باید به آن توجه کرد این است که سیستم‌های پمپ حرارتی با استفاده از مایعات گرم با بهره گرفتن از دمای متعادل زمین، بازده سیستم تهویه مطبوع و HVAC را بهبود می‌بخشند. توجه کنید که نکته فوق برای انواع مختلف پمپ حرارتی مانند فعالیت در آب یا زمین، کاربرد دارد. همچنین این نکته برای هر دو حالت گرمایش و سرمایش بیان شده است. شکل زیر نمایی از یک سیستم پمپ حرارتی با استفاده از مایعات گرم را بیان می‌کند.
قدم بعدی در این سیستم این است که یک حفره در نزدیکی سیستم تهویه مطبوع یا HVAC ایجاد شود. بنابراین آب سرد در زیر زمین می‌تواند توسط سیستم به بالا منتقل شود و آب شرب و همچنین آب مورد نیاز برای چرخه پمپ حرارتی را تامین کند. بنابراین ابتدا آب بالا آمده از زمین، فیلتر می‌شود و سپس در یک مبدل حرارتی قرار می‌گیرد. بنابراین گرما از آب گرفته می‌شود و از این گرما برای افزایش دمای سیستم آب خانه استفاده می‌شود.
همانطور که بیان شد به وسیله سیستم پمپ حرارتی با استفاده از مایعات گرم، می‌توان گرمایش و سرمایش و همچنین آب گرم مصرفی را در ساختمان‌های مسکونی، اداری و تجاری تامین کرد. در شکل زیر نمایی دیگر از یک سیستم زمین گرمایی را نشان می‌دهد که منبع تامین انرژی آن می‌تواند به صورت افقی یا عمودی در زمین باشد و یا این منبع می‌تواند یک رودخانه و مخزن آب در نزدیکی منطقه در نظر گرفته شود.
شکل زیر هم به صورت مختصر شیوه استفاده از منبع زمین گرمایی در زمستان و تابستان را به تصویر کشیده است. با توجه به این شکل و همچنین توضیحات و شکل‌هایی که در بالا بیان شد، شیوه استفاده و کاربرد دقیق سیستم پمپ حرارتی با استفاده از مایعات گرم را در حالات مختلف می‌توانید به راحتی مورد بررسی و ارزیابی قرار دهید.
