ปั๊มความร้อนอุตสาหกรรม (Heat Pump)

หลักการทำงาน (Reversible heat pump)

Heat pump อาศัยหลักการของคุณสมบัติทางกายภาพในการกลายเป็นไอและการควบแน่นของสารทำความเย็น โดย Compressor จะอัดสารทำความเย็นเพื่อทำให้สารทำความเย็นร้อนขึ้นในด้านที่ต้องการให้อุณหภูมิสูงขึ้น และลดความดันที่ด้านที่ต้องการดูดซับความร้อน

สารทำความเย็นจะถูก compressor อัดและหมุนเวียนในระบบ โดยสารทำความเย็นที่อุณหภูมิและความดันสูงจะถูกทำให้เย็นลงที่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่เรียกว่า condenser จนกระทั่งควบแน่นกลายเป็นของเหลวที่ความดันสูงอุณหภูมิปานกลาง จากนั้นจะถูกส่งผ่านไปยังอุปกรณ์ลดความดัน เช่น expansion valve, capillary tube จนกลายเป็นของเหลวที่อุณหภูมิและความดันต่ำ แล้วจึงเข้าสู่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนอีกเครื่องหนึ่งซึ่งเรียกว่า evaporator เพื่อให้สารทำความเย็นดูดซับความร้อนและเดือดกลายเป็นไอ และไหลเข้าสู่ compressor เป็นวัฏจักรเช่นนี้ต่อไป

โดยสารทำความเย็นหลังจากถูกอัดแล้ว จะต้องมีอุณหภูมิที่สูงเพียงพอเพื่อให้พลังงานความร้อนสามารถถ่ายเทออกจากระบบผ่าน condenser ได้ เช่นเดียวกันสารทำความเย็นใน evaporator ต้องมีอุณหภูมิต่ำเพียงพอเพื่อรับความร้อนจากระบบ และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ผลต่างความดันจะต้องมากพอเพื่อให้สารทำความเย็นควบแน่นที่ฝั่งร้อน และยังคงสามารถระเหยเป็นไอที่อุณหภูมิต่ำในบริเวณฝั่งเย็น ยิ่งต้องการผลต่างอุณหภูมิมากก็ยิ่งต้องการผลต่างความดันมากขึ้นเช่นกัน ซึ่งก็หมายความว่าต้องใช้พลังงานในการอัดสารทำความเย็นมากขึ้นด้วย

เพราะฉะนั้นสำหรับเครื่อง heat pump ค่า COP จะลดลงเมื่อใช้งานภายใต้ผลต่างอุณหภูมิที่มากขึ้น