सर्दियों में हीट पंप का काम: 13 महत्वपूर्ण अवधारणाएँ

कैसे करता है a गर्मी पंप सर्दियों में काम? यह हम सभी के लिए हमेशा एक जिज्ञासु प्रश्न होता है। हम जानते हैं कि सर्दियों में हीट पंप का उद्देश्य कमरे को गर्म करना होता है। आइए सर्दियों में हीट पंप की कार्यप्रणाली का विश्लेषण करें।

सर्दियों के दौरान, तरल रेफ्रिजरेंट बाहरी हवा से गर्मी चूसता है और वाष्प रूप बन जाता है; वाष्प रेफ्रिजरेंट को उच्च तापमान और दबाव में संकुचित किया जाता है। फिर शीतल कमरे से गुजरने की अनुमति है। उस अवधि के दौरान, रेफ्रिजरेंट कमरे में गर्मी छोड़ता है, जिससे कमरे का तापमान बढ़ जाता है। 

यह प्रणाली उन जगहों के लिए एक अच्छा विकल्प है जहां हल्की सर्दी होती है, और यह पारंपरिक हीटिंग की तुलना में ऊर्जा बचा सकता है। हालांकि, गंभीर सर्दी के लिए, अकेले हीट पंप एक अच्छा विकल्प नहीं है। उस परिदृश्य में हाइब्रिड सिस्टम का उपयोग किया जाता है।

वहां विभिन्न प्रकार के ताप पंप उपलब्ध हैं। वर्गीकरण इस पर आधारित है कि गर्मी कहाँ से ली जाती है, अर्थात बाष्पीकरणकर्ता का स्थान। कुछ प्रकार हैं: वायु स्रोत ऊष्मा पम्प, भूमि स्रोत ऊष्मा पम्प, जल स्रोत ऊष्मा पम्प आदि।

मुख्य घटकों के साथ ताप पंप का एक योजनाबद्ध आरेख नीचे चित्र में दिखाया गया है;

सर्दियों में ग्राउंड सोर्स हीट पंप कैसे काम करता है?

जमीन से कुछ फीट नीचे का तापमान 55 . के स्थिर तापमान पर होता है^oएफ मौसम की परवाह किए बिना। आइए देखें कि इस तथ्य का उपयोग हीट पंप चलाने के लिए कैसे किया जाता है।

In जमीन स्रोत गर्मी पंप, जमीन के नीचे मजबूत पाइपों की श्रृंखला स्थापित की जाती है; यह ग्राउंड सोर्स हीट एक्सचेंजर है। ताप पंप से ठंडे पानी को इन पाइपों के माध्यम से परिचालित किया जाता है, और पानी जमीन से गर्मी को अवशोषित करता है। फिर, पानी इस ऊष्मा को ऊष्मा पम्प में रेफ्रिजरेंट में स्थानांतरित करता है। 

एक योजनाबद्ध आरेख नीचे दिखाया गया है।

ग्राउंड सोर्स हीट पंप जीवाश्म ईंधन के जलने को समाप्त करता है; इसलिए यह पर्यावरण के अनुकूल है। जर्मनी, अमेरिका, स्वीडन, कनाडा, स्विटजरलैंड इस ताप पंप का उपयोग करने वाले प्रमुख देश हैं।

ताप पंप किस तापमान पर प्रभावी नहीं होता है?

सभी तापमानों में हीट पंप की सलाह नहीं दी जाती है। परिवेश का तापमान ऊष्मा पम्प की प्रभावशीलता को प्रभावित करता है।

जैसे-जैसे परिवेश का तापमान घटता जाता है, ताप पंप की प्रभावशीलता कम होती जाती है, शोध से सीमित परिवेश के तापमान की गणना 40 . के रूप में की जाती है^oएफ। इसलिए, एक ताप पंप का उपयोग करने की सलाह दी जाती है जब परिवेश का तापमान 40 . से ऊपर हो^oएफ। ताप पंप अन्य हीटिंग विकल्पों की तुलना में कम प्रभावी हो जाता है जब तापमान 25 से 30 . तक कम हो जाता है^oF.

इसलिए, हम उन क्षेत्रों में एक वैकल्पिक प्रणाली का उपयोग करते हैं जहां तापमान 40oF से नीचे आता है। इन क्षेत्रों में चरम सर्दियों के दौरान गर्मी निकालने के लिए जीवाश्म ईंधन या कोई सस्ता ईंधन जलाया जाता है।  

ताप पंप दो तापमान सीमाओं, कमरे के तापमान और परिवेश के तापमान के बीच काम कर रहा है। इसलिए हीट पंप का प्रदर्शन इन दोनों तापमानों पर निर्भर करता है। कोई यह मान सकता है कि यदि परिवेश का तापमान कम है, तो ऊष्मा पंप गर्मी निकालने के लिए अधिक काम करता है; इसलिए दक्षता कम हो जाती है।

आइए गणितीय रूप से ताप पंपों की प्रभावशीलता का विश्लेषण करें। ताप पंप की प्रभावशीलता को प्रदर्शन के गुणांक (सीओपी) के रूप में मापा जाता है। सीओपी के रूप में परिभाषित किया गया है

सीओपी = (ताप प्रभाव)/(सिस्टम को किया गया कार्य)

आइए एक कार्नोट चक्र के COP का विश्लेषण करें। चक्रव्यूह एक आदर्श चक्र है जिसमें अधिकतम सीओपी होता है।

कार्नोट चक्र के COP को इस प्रकार परिभाषित किया गया है;

सीओपी = टी_गरम/T_गरम - टी_ठंड

T_ठंड परिवेश का तापमान है, और T_गरम कमरे का तापमान है। आइए मान लें कि हम 68 . सेट करते हैं^oताप पंप में F, इसलिए कमरे का तापमान 68 . है^oएफ। अब दो स्थितियों को मानते हैं जब परिवेश का तापमान 40 . होता है^oएफ और 20^oF.

जब इन तापमान स्थितियों को लागू किया जाता है, तो हमें 11.5 . के परिवेश के तापमान के लिए 6.7 और 40 का COP मिलता है^oएफ और 20^oएफ, क्रमशः।

(नोट: सीओपी की गणना करते समय सावधानी बरतनी चाहिए, तापमान केल्विन स्केल या रैंकिन स्केल में होना चाहिए।)

यहां, परिवेश का तापमान कम होने पर COP कम हो जाता है। परिकलित COP अधिकतम संभव चक्र के लिए है। यह सीओपी वास्तविक चक्र में हासिल नहीं कर सकता है। इसलिए, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि जैसे-जैसे परिवेश का तापमान घटता है, ऊष्मा पंप का COP घटता जाता है।

सर्दियों में मुझे अपना हीट पंप किस तापमान पर सेट करना चाहिए?

हीट पंप का संचालन करते समय हममें से कई लोगों के लिए यह हमेशा एक चिंता का विषय होता है।

मानव आराम घर में हीट पंप का प्राथमिक उद्देश्य है। वैज्ञानिक शोधों से यह निष्कर्ष निकला है कि 68⁰एफ सर्दियों के दौरान मानव आराम के लिए सबसे अच्छा है। यह सलाह दी जाती है कि जब हम हीट पंप का लगातार उपयोग करते हैं तो ऑपरेटिंग तापमान को और कम कर दें। 

क्या हीट पंप ठंड से नीचे काम कर सकता है?

यहां सवाल यह है कि क्या होता है जब परिवेश का तापमान हिमांक बिंदु से नीचे होता है। क्या इसे संचालित करना सुरक्षित है?

हाँ हम ठंड की स्थिति में हीट पंप का उपयोग कर सकते हैं। हिमांक बिंदु शीतल ऊष्मा पम्प में उपयोग किया जाने वाला पानी के हिमांक से काफी नीचे होता है; इसलिए हीट पंप में रेफ्रिजरेंट फ्रीज नहीं होगा, भले ही परिवेश का तापमान पानी के हिमांक से नीचे हो।

यदि प्रश्न "क्या अत्यधिक ठंड में हीट पंप का उपयोग करने की सलाह दी जाती है?" तो जवाब है "नहीं इसकी सलाह नहीं दी जाती है"

हालांकि, अत्यधिक ठंड की स्थिति में हीट पंप का उपयोग करने की सलाह नहीं दी जाती है। हमने पिछले अनुभागों में ताप पंपों की प्रभावशीलता पर चर्चा की। जब तापमान 40oF से कम होता है, तो ऊष्मा पम्प की प्रभावशीलता कम हो जाती है; इसलिए ताप पंप केवल ईंधन जलाने की तुलना में अधिक ऊर्जा की खपत करता है।

मैं सर्दियों में अपने हीट पंप को और अधिक कुशल कैसे बना सकता हूँ?

दक्षता में सुधार के लिए कुछ सुझाव नीचे दिए गए हैं।

• फिल्टर को बार-बार साफ करें।
• कमरे को तेजी से गर्म करने के लिए, हीट पंप का तापमान बहुत अधिक न रखें।
• उन जगहों को गर्म न करें जिनका आप उपयोग नहीं कर रहे हैं।
• कमरे के सभी वेंटिलेशन को पूरी तरह से बंद कर दें।
• हवा के मुक्त प्रवाह के लिए हीट पंप की इनडोर और आउटडोर इकाई में हमेशा पर्याप्त जगह प्रदान करें।
• आपात स्थिति होने पर ही इमरजेंसी हीट मोड लगाएं.
• सुनिश्चित करें कि सफाई के लिए बाहरी इकाई आसानी से सुलभ है।

गर्मी चालू होने पर मेरा हीट पंप ठंडी हवा क्यों उड़ा रहा है?

मुख्य रूप से तीन कारण हैं जिनसे आपको लग सकता है कि आपका हीट पंप ठंडी हवा बह रहा है।

• हीट पंप सही ढंग से काम कर रहा है, लेकिन आपको ठंड लग रही है।
•  हीट पंप ने डीफ़्रॉस्ट मोड पर काम करना शुरू कर दिया।
• हीट पंप ठीक से काम नहीं कर रहा है.

आइए प्रत्येक बिंदु पर अलग से चर्चा करें।

• हीट पंप सही ढंग से काम कर रहा है, लेकिन आपको ठंड लग रही है।

हीट पंप सही ढंग से काम कर रहा है; हालांकि, जब परिवेश का तापमान बहुत कम होता है, तो ताप पंप की प्रभावशीलता और तापमान बढ़ाने की क्षमता कम हो जाती है। इन स्थितियों में, ताप पंप हवा को गर्म कर रहा है, लेकिन आप इसे महसूस नहीं करते हैं क्योंकि गर्म हवा का तापमान आपके शरीर के तापमान से काफी नीचे है।

आमतौर पर, इन स्थितियों में इलेक्ट्रिक हीटिंग अपने आप शुरू हो जाती है।  

• हीट पंप ने डीफ़्रॉस्ट मोड पर काम करना शुरू कर दिया।

जब एक हीट पंप बहुत कम परिवेश के तापमान पर काम कर रहा होता है, तो बाहरी यूनिट के कॉइल के आसपास पानी जम सकता है। कुण्डली को बर्फ से पूरी तरह ढकने से बचना चाहिए। हीट पंप इस फ्रॉस्ट को हटाने के लिए रिवर्स मोड पर काम करता है, यानी यह अंदर से ठंडा होने लगता है और कॉइल के बाहर गर्म होने लगता है।

1-2 मिनट के ऑपरेशन के बाद, जब ठंढ पूरी तरह से हटा दी जाती है, तो हीट पंप ठीक से काम करना शुरू कर देता है।

• हीट पंप ठीक से काम नहीं कर रहा है.

यह एक गंभीर समस्या है, और आपको किसी तकनीशियन से संपर्क करना चाहिए। रेफ्रिजरेंट का रिसाव, वाल्वों में खराबी या हीट पंप की दक्षता में कमी आदि जैसी कई संभावनाएं हैं।

 क्या मुझे अपना हीट पंप ऑटो या हीट पर चलाना चाहिए?

 हीट पंप "हीट", "कूल" और "ऑटो" में तीन मोड होते हैं। 

सर्दियों के मौसम में "ऑटो" मोड के बजाय "हीट" मोड सेट करने की सलाह दी जाती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि "ऑटो" मोड धूप वाले सर्दियों के दिन कमरे को ठंडा कर सकता है, जो अनावश्यक है, यानी, हीट पंप स्वचालित रूप से अपने संचालन को उलट देता है, जिससे बचा जाना चाहिए।

क्या मुझे अत्यधिक ठंड में अपना हीट पंप बंद कर देना चाहिए?

कई देशों में सर्दियों में भीषण ठंड की स्थिति बन सकती है।

अत्यधिक ठंड की स्थिति में हीट पंप का उपयोग बंद करने की सलाह दी जाती है क्योंकि हीट पंप की प्रभावशीलता कम हो जाती है, जिससे ऊर्जा की खपत बढ़ जाती है, जैसा कि ऊपर चर्चा की गई है।

आमतौर पर, हीट पंप एक इलेक्ट्रिक हीटिंग सुविधा के साथ आता है। इसलिए, अत्यधिक ठंड की स्थिति में, हीट पंप बंद हो जाता है, और बिजली का हीटिंग अपने आप शुरू हो जाता है।

एक ताप पंप प्रति दिन कितने समय तक चलना चाहिए?

हम जानते हैं कि पुरानी भट्टी हीटिंग तकनीक लंबे समय तक लगातार नहीं चलेगी। गर्मी पंप के बारे में क्या?

यदि आवश्यक हो तो हीट पंप पूरे दिन लगातार चल सकता है। उन्नत ताप पंप स्वचालित सेंसर के साथ आते हैं, जो आवश्यक तापमान प्राप्त होने पर ताप पंप को काम करना बंद कर देते हैं; तापमान गिरने पर यह अपने आप शुरू हो जाता है। इसलिए, आपको ऊर्जा की खपत के बारे में ज्यादा चिंता नहीं करनी चाहिए।

हालाँकि, आप हीट पंप में मैन्युअल रूप से ऑफ टाइम सेट करके ऊर्जा की खपत को कम कर सकते हैं।

मुझे कैसे पता चलेगा कि मेरा हीट पंप डीफ़्रॉस्टिंग कर रहा है?

ठंड की स्थिति में डीफ्रॉस्टिंग बहुत आम है। ताप पंप के कुशल संचालन के लिए डीफ्रॉस्टिंग चक्र की आवश्यकता हो सकती है।

आप जान सकते हैं कि हीट पंप डीफ्रॉस्टिंग चक्र पर काम कर रहा है यदि निम्नलिखित देखा जाए।

• हीट पंप का इनडोर पंखा बंद हो जाता है
• हीट पंप कमरे को गर्म करना बंद कर देता है
• डीफ्रॉस्टिंग इंडिकेटर लाइट ब्लिंक करता है

मैं अपने हीट पंप को जमने से कैसे बचाऊं?

संचालन के दौरान हीट पंप के बाहरी कॉइल जम सकते हैं।

डीफ़्रॉस्ट चक्र हीट पंप के जमने से बचने के लिए है। गर्मी पंप का संचालन डीफ़्रॉस्ट चक्र में उलट जाता है, और उस अवधि के दौरान, गर्मी पंप घर के अंदर ठंडा होता है और बाहर गर्मी करता है ताकि बर्फ पिघल जाए। यह चक्र स्वत: संचालित होता है। 2-3 मिनट के भीतर, हीट पंप सामान्य रूप से काम करना शुरू कर देता है। 

आप सर्दियों में हीट पंप को कैसे अनफ्रीज करते हैं?

आप निम्न तरीकों से हीट पंप को अनफ्रीज कर सकते हैं,

• डीफ्रॉस्टिंग चक्र। ताप पंपों में डीफ्रॉस्टिंग चक्र स्वचालित रूप से संचालित होता है। 
• ठंढ को मैन्युअल रूप से हटा दें; आप ठंढ में पानी तब तक पंप कर सकते हैं जब तक यह पिघल न जाए। या आप किसी टूल से फ्रॉस्ट को चिप कर सकते हैं

ऊष्मा पम्प पर कितना पाला सामान्य है?

हम सामान्य ठंढ को मात्रात्मक रूप से नहीं कह सकते।

दो स्थितियां हैं जब आप कह सकते हैं कि गर्मी पंप में ठंढ बहुत अधिक है।

• जब ठंढ गर्मी पंप में हवा के प्रवाह को रोकती है
• जब फ्रॉस्ट 2 घंटे से अधिक समय तक कॉइल पर रहता है।

यदि ये स्थितियां देखी जाती हैं, तो एक ऑपरेटर से संपर्क करने की सलाह दी जाती है क्योंकि आपके हीट पंप में डीफ़्रॉस्ट चक्र नहीं चल रहा है।

सर्दियों में पूल हीट पंप कैसे काम करता है?

एक पूल हीट का कार्य पंप वायु ताप पंप के समान है।

स्विमिंग पूल में पानी गर्म करने के लिए पूल हीट पंप का उपयोग किया जाता है। इसमें कंडेनसर गर्मी को ठंडे पानी में स्थानांतरित करता है। अन्य प्रक्रियाएं कमरे के ताप पंप के समान हैं। इसलिए, कंडेनसर को स्विमिंग पूल के अंदर डुबोया जाता है, और शेष इकाई पूल के बाहर होती है।

मैकेनिकल इंजीनियरिंग पर अधिक पोस्ट के लिए, कृपया हमारे . का अनुसरण करें यांत्रिक पृष्ठ.

टेकीसाइंस कोर एसएमई

टेकीसाइंस कोर एसएमई टीम भौतिकी, रसायन विज्ञान, प्रौद्योगिकी, इलेक्ट्रॉनिक्स और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग, ऑटोमोटिव, मैकेनिकल इंजीनियरिंग सहित विभिन्न वैज्ञानिक और तकनीकी क्षेत्रों के अनुभवी विषय विशेषज्ञों का एक समूह है। हमारी टीम TechieScience.com वेबसाइट के लिए विज्ञान और प्रौद्योगिकी विषयों की एक विस्तृत श्रृंखला पर उच्च-गुणवत्ता, अच्छी तरह से शोधित लेख बनाने के लिए सहयोग करती है।

हमारे सभी वरिष्ठ एसएमई के पास संबंधित क्षेत्रों में 7 वर्षों से अधिक का अनुभव है। वे या तो कामकाजी उद्योग पेशेवर हैं या विभिन्न विश्वविद्यालयों से जुड़े हैं। संदर्भ देना हमारे लेखक हमारे मुख्य एसएमई के बारे में जानने के लिए पेज।