ในแวดวงเทคโนโลยีการทำความร้อนและความเย็น ปั๊มความร้อนได้กลายมาเป็นโซลูชันที่มีประสิทธิภาพสูงและปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อม ปั๊มความร้อนถูกใช้อย่างแพร่หลายในที่พักอาศัย อาคารพาณิชย์ และอุตสาหกรรม เพื่อให้บริการทั้งความร้อนและความเย็น เพื่อให้เข้าใจคุณค่าและการทำงานของปั๊มความร้อนอย่างแท้จริง จำเป็นต้องศึกษาหลักการทำงานและแนวคิดเรื่องค่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะ (COP)
หลักการทำงานของปั๊มความร้อน
แนวคิดพื้นฐาน
ปั๊มความร้อนเป็นอุปกรณ์ที่ถ่ายเทความร้อนจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง ซึ่งแตกต่างจากระบบทำความร้อนแบบดั้งเดิมที่สร้างความร้อนผ่านการเผาไหม้หรือความต้านทานไฟฟ้า ปั๊มความร้อนจะถ่ายเทความร้อนที่มีอยู่จากพื้นที่ที่เย็นกว่าไปยังพื้นที่ที่อุ่นกว่า กระบวนการนี้คล้ายกับการทำงานของตู้เย็น แต่ตรงกันข้าม ตู้เย็นจะดึงความร้อนจากภายในและปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมโดยรอบ ในขณะที่ปั๊มความร้อนจะดึงความร้อนจากภายนอกและปล่อยออกสู่ภายใน
วงจรการทำความเย็น
การทำงานของปั๊มความร้อนขึ้นอยู่กับวัฏจักรการทำความเย็น ซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบหลักสี่ส่วน ได้แก่ เครื่องระเหย คอมเพรสเซอร์ คอนเดนเซอร์ และวาล์วขยายตัว ต่อไปนี้คือคำอธิบายทีละขั้นตอนเกี่ยวกับการทำงานร่วมกันของส่วนประกอบเหล่านี้:
- เครื่องระเหยกระบวนการเริ่มต้นจากเครื่องระเหย ซึ่งตั้งอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เย็นกว่า (เช่น นอกบ้าน) สารทำความเย็นซึ่งเป็นสารที่มีจุดเดือดต่ำ จะดูดซับความร้อนจากอากาศโดยรอบหรือพื้นดิน เมื่อดูดซับความร้อน สารทำความเย็นจะเปลี่ยนจากของเหลวเป็นก๊าซ การเปลี่ยนสถานะนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากช่วยให้สารทำความเย็นสามารถพาความร้อนได้ในปริมาณมาก
- คอมเพรสเซอร์จากนั้นสารทำความเย็นที่เป็นก๊าซจะเคลื่อนตัวไปยังคอมเพรสเซอร์ คอมเพรสเซอร์จะเพิ่มความดันและอุณหภูมิของสารทำความเย็นโดยการบีบอัดสารทำความเย็น ขั้นตอนนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เพราะจะทำให้อุณหภูมิของสารทำความเย็นสูงขึ้นกว่าอุณหภูมิภายในอาคารที่ต้องการ สารทำความเย็นที่มีความดันและอุณหภูมิสูงก็พร้อมที่จะปล่อยความร้อนออกมาแล้ว
- คอนเดนเซอร์ขั้นตอนต่อไปเกี่ยวข้องกับคอนเดนเซอร์ ซึ่งตั้งอยู่ในสภาพแวดล้อมที่อุ่นกว่า (เช่น ภายในบ้าน) ณ จุดนี้ สารทำความเย็นที่มีอุณหภูมิสูงและแรงดันสูงจะปล่อยความร้อนออกสู่อากาศหรือน้ำโดยรอบ เมื่อสารทำความเย็นปล่อยความร้อน สารทำความเย็นจะเย็นตัวลงและเปลี่ยนกลับจากก๊าซเป็นของเหลว การเปลี่ยนสถานะนี้จะปล่อยความร้อนจำนวนมาก ซึ่งจะถูกนำไปใช้เพื่อเพิ่มความอบอุ่นให้กับพื้นที่ภายในอาคาร
- วาล์วขยายตัว:ในที่สุดสารทำความเย็นเหลวจะผ่านวาล์วขยายตัว ซึ่งจะช่วยลดความดันและอุณหภูมิของสารทำความเย็น ขั้นตอนนี้จะช่วยเตรียมสารทำความเย็นให้ดูดซับความร้อนในเครื่องระเหยอีกครั้ง และวงจรก็จะวนซ้ำอีกครั้ง
ค่าสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพ (COP)
คำนิยาม
ค่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะ (COP) คือหน่วยวัดประสิทธิภาพของปั๊มความร้อน ซึ่งหมายถึงอัตราส่วนของปริมาณความร้อนที่ส่ง (หรือถ่ายเท) ต่อปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ กล่าวโดยง่ายคือ COP บอกเราว่าปั๊มความร้อนสามารถผลิตความร้อนได้เท่าใดต่อหน่วยไฟฟ้าที่ใช้
ในทางคณิตศาสตร์ COP แสดงเป็น:
COP = พลังงานไฟฟ้าที่ใช้ (W) ความร้อนที่ส่ง (Q)
เมื่อปั๊มความร้อนมีค่า COP (ค่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะ) เท่ากับ 5.0 จะช่วยลดค่าไฟฟ้าได้อย่างมากเมื่อเทียบกับระบบทำความร้อนไฟฟ้าแบบเดิม นี่คือการวิเคราะห์และการคำนวณโดยละเอียด:
การเปรียบเทียบประสิทธิภาพการใช้พลังงาน
ระบบทำความร้อนไฟฟ้าแบบดั้งเดิมมีค่า COP เท่ากับ 1.0 หมายความว่าระบบจะผลิตความร้อนได้ 1 หน่วยต่อการใช้ไฟฟ้า 1 กิโลวัตต์ชั่วโมง ในทางตรงกันข้าม ปั๊มความร้อนที่มีค่า COP เท่ากับ 5.0 จะผลิตความร้อนได้ 5 หน่วยต่อการใช้ไฟฟ้า 1 กิโลวัตต์ชั่วโมง ทำให้มีประสิทธิภาพมากกว่าระบบทำความร้อนไฟฟ้าแบบดั้งเดิมมาก
การคำนวณการประหยัดค่าไฟฟ้า
โดยสมมติว่าต้องผลิตความร้อน 100 หน่วย:
- เครื่องทำความร้อนไฟฟ้าแบบดั้งเดิม:ต้องใช้ไฟฟ้า 100 กิโลวัตต์ชั่วโมง
- ปั๊มความร้อนที่มีค่า COP 5.0:ใช้ไฟฟ้าเพียง 20 กิโลวัตต์ชั่วโมง (100 หน่วยความร้อน ÷ 5.0)
หากราคาไฟฟ้าอยู่ที่ 0.5€ ต่อ kWh:
- เครื่องทำความร้อนไฟฟ้าแบบดั้งเดิม:ค่าไฟฟ้าอยู่ที่ 50€ (100 kWh × 0.5€/kWh)
- ปั๊มความร้อนที่มีค่า COP 5.0:ค่าไฟฟ้าอยู่ที่ 10€ (20 kWh × 0.5€/kWh)
อัตราการออม
ปั๊มความร้อนสามารถประหยัดค่าไฟฟ้าได้ 80% เมื่อเทียบกับเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าแบบเดิม ((50 - 10) ÷ 50 = 80%)
ตัวอย่างการปฏิบัติ
ในการใช้งานจริง เช่น แหล่งจ่ายน้ำอุ่นภายในบ้าน ให้ถือว่าน้ำ 200 ลิตรต้องได้รับความร้อนจาก 15°C ถึง 55°C ทุกวัน
- เครื่องทำความร้อนไฟฟ้าแบบดั้งเดิม:ใช้ไฟฟ้าประมาณ 38.77 กิโลวัตต์ชั่วโมง (โดยถือว่ามีประสิทธิภาพความร้อน 90%)
- ปั๊มความร้อนที่มีค่า COP 5.0:ใช้ไฟฟ้าประมาณ 7.75 กิโลวัตต์ชั่วโมง (38.77 กิโลวัตต์ชั่วโมง ÷ 5.0)
ที่ราคาไฟฟ้า 0.5€ ต่อ kWh:
- เครื่องทำความร้อนไฟฟ้าแบบดั้งเดิม:ค่าไฟฟ้ารายวันอยู่ที่ประมาณ 19.39 ยูโร (38.77 kWh × 0.5 ยูโร/kWh)
- ปั๊มความร้อนที่มีค่า COP 5.0:ค่าไฟฟ้ารายวันอยู่ที่ประมาณ 3.88 ยูโร (7.75 kWh × 0.5 ยูโร/kWh)
การประหยัดโดยประมาณสำหรับครัวเรือนโดยเฉลี่ย: ปั๊มความร้อนเทียบกับระบบทำความร้อนด้วยก๊าซธรรมชาติ
อิงจากการประมาณการทั่วทั้งอุตสาหกรรมและแนวโน้มราคาพลังงานในยุโรป:
| รายการ | ระบบทำความร้อนด้วยก๊าซธรรมชาติ | เครื่องทำความร้อนด้วยปั๊มความร้อน | ความแตกต่างโดยประมาณต่อปี |
| ต้นทุนพลังงานเฉลี่ยต่อปี | 1,200–1,500 ยูโร | 600–900 ยูโร | ประหยัดได้ประมาณ 300–900 ยูโร |
| การปล่อย CO₂ (ตัน/ปี) | 3–5 ตัน | 1–2 ตัน | ลดลงประมาณ 2–3 ตัน |
บันทึก:การประหยัดจริงจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับราคาไฟฟ้าและก๊าซของประเทศ คุณภาพฉนวนอาคาร และประสิทธิภาพของปั๊มความร้อน ประเทศอย่างเยอรมนี ฝรั่งเศส และอิตาลี มีแนวโน้มที่จะประหยัดได้มากกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีเงินอุดหนุนจากรัฐบาล
ปั๊มความร้อน Hien R290 EocForce Serie 6-16kW: ปั๊มความร้อนอากาศสู่น้ำแบบโมโนบล็อก
คุณสมบัติหลัก:
ฟังก์ชันครบครันในหนึ่งเดียว: ฟังก์ชันทำความร้อน ทำความเย็น และน้ำร้อนภายในบ้าน
ตัวเลือกแรงดันไฟฟ้าที่ยืดหยุ่น: 220–240 V หรือ 380–420 V
การออกแบบที่กะทัดรัด: หน่วยขนาดกะทัดรัด 6–16 กิโลวัตต์
สารทำความเย็นที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม: สารทำความเย็น R290 สีเขียว
การทำงานเงียบ: 40.5 dB(A) ที่ 1 ม.
ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน: SCOP สูงถึง 5.19
ประสิทธิภาพการทำงานในอุณหภูมิที่รุนแรง: การทำงานที่เสถียรที่อุณหภูมิ -20 °C
ประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่เหนือกว่า: A+++
การควบคุมอัจฉริยะและพร้อมใช้งาน PV
ฟังก์ชันป้องกันเชื้อลีจิโอเนลลา: อุณหภูมิน้ำออกสูงสุด 75ºC
เวลาโพสต์: 10 ก.ย. 2568