مقدمه

گرمايش و سرمايش ساختمانها در ايران در پنجاه سال گذشته سير تكاملي قابل توجهي را طي كرده است . اين سير شامل گرمايش از طريق كرسي با استفاده از خاكه ذغال ، بخاري يا گرم كننده هاي نفت سوز با دودكش و بخاري هاي گاز سوز با دودكش براي هر يك از اتاقهاي مورد استفاده ساختمان و گرمايش مركزي با استفادهاز نفت گاز يا گاز طبيعي و بالاخره آب گرم در يك مركز و گرمايش اتاقهاي مورد استفاده به كمك رادياتور يا فن كويل بوده است .

سير سرمايش ساختمانها نيز شامل مراحل زير بوده است . باز گرداندن در و پنجره هاي ساختمان و اجازه بر قراري جريان هوا در مواقعي كه دماي هواي بيرون كمتر از دماي هواي اتاقهاست و يا جريان هوا مي تواند به خنك كردن بدن ساكنان ساختمان كمك كند ، استراحت در سايه درختان حياط در روز ، گذراندن روزهاي بسيار گرم در زير زمين ها و شبها در بالاي بامها ، استفاده از بادبزنهاي دستي ، استفاده از بادبزنهاي برق روميزي يا سقفي در اتاقها ، استفاده از كولرهاي آبي ، استفاده از كولرهاي گازي نوع تراكمي براي هر يك از اتاقهاي مورد استفاده ،استفاده از سرمايش مركزي به كمك چيلر هاي تراكمي و جذبي وتوليد آب سرد در يكمركز و خنك كردن يا سرمايش اتقاهاي مورد استفاده به كمك فن كويل .

امروزه تقريباً تمامي ساختمانها گرمايش خود را با استفاده از سوختهاي فسيلي و آب يا هواي گرم در اتاقها و سرمايش خود را كمك كولرهاي آب و توليد هواي خنك ولي مرطوب تامين مي كنند . در ساعاتي از شبانه روز در تابستان كه دما و رطوبت نسبي هوا بالاست (و تعداد اين ساعات با تغييرات اقليمي كره زمين در حال افزايش است ) كولرهاي آبي قادر به تامين آسايش برودتي ساكنان بسياري از شهرهاي ايران نيستند .از اين نظر بسياري از ساختمانها ، بويژه برجها ، از دستگاههاي تبريد تراكمي و يا جذبي براي توليد برودت در تابستان استفاده مي كنند .

بسياري از شركتهاي تاسيساتي اقدام به ساخت دستگاههاي تبريد جذبي - با استفاده از گاز طبيعي موجود در شهرها - در ظرفيتهاي پايين براي آپارتمانها كرده اند . اين اقدام كه سوزاندن گاز را در طول سال در شهرها افزايش ميدهد باعث افزايش آلودگي محيط زيست مي شود . به علاوه دستگاههاي تبريد جذبي در مقايسه با انواع تراكمي ، داراي ضريب كارايي بسيار پايين تري هستند و براي توليد مقدار معيني برودت ، ارنژي بيشتري نسبت به سيستم ها يتبريد تراكمي مصرف مي كنند و چنانچه كندانسور آنها با آب خنك مي شود نياز به آب بيشتري در برج خنك كن دارند كه در كشور كم آبي مانند ايران اين موضوع مسائل مربوط به مصرف زياد آب را به همراه دارد .

استفاده از پمپ هاي حرارتي براي سرمايش و گرمايش ساختمانها

با استفاده از پمپ هاي حرارتي نوع تراكمي مي توان برودت مورد نياز را در زمستان تامين و از آلوده تر شدن محيط زيست نيز جلوگيري كرد . استفاده از پمپ هاي  حرارتي را مي توان مدرت ترين و از نظر حفاظت محيط زيست بهترين روش براي تامين نياز برودتي و حرارتي ساختمانها دانست . در ارتباط با اثرات زيست محيطي استفاده از پمپ هاي حرارتي مي توان گفت كه با جايگزين سوختهاي فسيلي با برق ، مصرف سوختهاي فسيلي در شهرها و آلودگي هوا (كه به خصوص در زمستانها به دليل وارانگي هوا به حد بحراني خود مي رسد )كاهش مي يابد.

بررسي مختصر كارايي پمپ هاي حرارتي از نوع تراكمي

پمپ حرارتي يك دستگاه تبريد است كه از حرارت دفع شده در كندانسور براي گرمايش ساختمان استفاده مي كند و اين عمل ازمنبع دماي پايين و انتقال حرارت به منبع دماي بالا انجام مي شود . طرح پمپ حرارتي دفع شده در كندانسور را براي گرمايش ساختمان امكان پذير كند و اين در حالي است كه همين سيستم از برودت توليد شده در اوپراتور براي خنك كردن ساختمان در تابستان استفاده مي كند . لازم است اضافه شود كه در بعضي از كاربردهاي خاص ، پمپ حرارتي ممكن است بتواند به طور همزمان سرمايش و گرمايش مورد نياز قسمتهاي مختلف يك ساختمان را تامين كند.

منابع انرژي در پمپ هاي حرارتي ، منابع حرارتي اي هستند كه پمپ حرارتي مي تواند انرژي حرارتي مورد نياز اوپراتور خود را از انها بگيرد. پمپ هاي حرارتي مي تواند از منابع حرارتي مختلف مانند هوا ، آبهاي جاري ، انرژي خورشيدي و حتي آب دور ريخته شده در هنگام استحمام و ساير شستشوها استفاده كند . لذا پمپ هاي حرارتي را مي توان علاوه بر حسب سيكل ترموديناميكي آنها ، بر حسب منابع حرارتي نيز تقسيم بندي كرد .

شكل 1 يك پمپ حرارتي را نشان مي دهد كه از هواي محيط به عنوان منبع انرژي استفاده مي كند . اجزا اصلي اين سيستم شامل كمپرسور ،‌كندانسور ،‌اوپراتور ، شير انبساط يا لوله هاي مويي و شر چهار راهه است .