طراحي‏، ساخت و تحليل يك پمپ حرارتي زمين‌گرمايي

Design, Manufacture and Analysis of a Geothermal Heat Pumps

با توجه به لزوم دستيابي به فناوري توليد داخلي پمپ حرارتي به‌عنوان يك گام مهم در توسعه سيستم‌هاي زمين‌گرمايي، ضمن تدوين دانش فني طراحي و ساخت يك نمونه پمپ حرارتي،‏ عملكرد اين پمپ در شرايط كاري مختلف بررسي شده است. نمونه موردنظر از نوع آب به آب و تك‌فصلي است كه بيش‌ترين تقاضا را براي تامين گرمايش زمستاني ساختمان‌ها دارد. بدين منظور، ابتدا انواع نمونه‌هاي تجاري پمپ‌هاي حرارتي متداول بررسي شده و با انتخاب يك نمونه پرفروش، ضمن جداسازي و بررسي اجزاي آن براي نمونه‌سازي بومي، تحليل‌هاي ترموديناميكي، انتقال حرارتي و هيدروليكي روي آن انجام شده است. سپس با درنظرگرفتن امكانات و قابليت‌هاي بومي در تهيه اجزاي نمونه پمپ حرارتي، طراحي و ساخت يك نمونه با قابليت كاركرد مطلوب و مصرف انرژي پايين اقدام شده است. در ادامه، نمونه ساخته‌شده طبق استانداردهاي معتبر، مورد آزمون قرار گرفته و رفتار حرارتي و ضريب عملكرد نمونه ساخته‌شده بررسي شده است. نتايج آزمون نشان‌دهنده عملكرد مطلوب پمپ حرارتي در محدوده دمايي ?C45-30 در خروجي كندانسور است. درنهايت با نصب آن در يك ساختمان نمونه، عملكرد دستگاه در شرايط كاركرد واقعي، ارزيابي شده است. در اين ارزيابي، ضريب عملكرد پمپ حرارتي با توجه به تغيير دماي خروجي آب خروجي از كندانسور، بين 4 تا 7 تغيير مي‌كند.

Due to the necessity to achievement of heat pump manufacturing technology as an important step in the development of geothermal systems, a heat pump is designed, manufactured and analyzed in different operating conditions. The heat pump is water to water type which is extensively used for heating buildings in winter. A sample of a heat pump from a famous manufacturer is selected to dissemble and thermodynamic, heat transfer and hydraulic analysis has been done on it. By considering the indigenous capabilities in preparing components, the heat pump is designed and manufactured build a sample with a favorable performance and low power consumption. Then, the sample was tested according to valid standards and the coefficient of performance and thermal behavior of the heat pump was investigated. Test results show a favorable performance of heat pump when the condenser outlet temperature is in the range of 30-45 ?C. Finally, the heat pump is installed in a building and its performance is evaluated in real operating conditions. In this assessment, the COP of heat pumps changes between 4 and 7 via temperature of the output water of the condenser.