تحقیق پمپ های حرارتی



پمپ های حرارتی

فهرست مطالب
فهرست مطالب………………………………………………………………………………………………………………ث
فهرست جداول………………………………………………………………………………………………………………ح
فهرست اشکال………………………………………………………………………………………………………………..خ
فهرست علائم………………………………………………………………………………………………………………….د
چکیده…………………………………………………………………………………………………………………………..ذ
فصل 1 مقدمه 1
1-1 پیشینه تحقیق و اهمیت موضوع 1
1-2 هدف از انجام پایان نامه 3
1-3 روش تحقیق 3
1-4 ساختار پایان نامه 3
فصل 2 مطالعات مروری 4
2-1 سیستم تهویه مطبوع پمپ حرارتی 4
2-1-1 تهویه مطبوع 4
2-1-2 تاریخچه پمپ حرارتی 6
2-1-3 نحوه عملکرد پمپ حرارتی و اجزاء آن 6
2-1-4 انرژی زمینگرمایی 8
2-1-5 اجزای پمپ حرارتی 9
2-1-6 کمپرسور 9
2-1-7 شیر انبساط 9
2-1-8 کندانسور 10
2-1-9 اواپراتور 10
2-1-10 برد 10
2-1-11 شیر معکوس کننده 11
2-1-12 انواع پمپ حرارتی 11
2-1-13 پمپ حرارتی با سیستم تراکمی 11
2-1-14 پمپ حرارتی با سیتم جذبی 12
2-1-15 پمپهای حرارتی هوا به هوا 13
2-1-16 پمپهای حرارتی هوا به آب 13
2-1-17 پمپهای حرارتی زمین به هوا 14
2-1-18 پمپهای حرارتی زمین به آب 14
2-1-19 پمپهای حرارتی با منبع هوایی 14
2-1-20 پمپهای حرارتی با منبع زمینی 17
2-1-21 پمپهای حرارتی زمینی با سیستم باز 18
2-1-22 پمپهای حرارتی زمینی با سیستم بسته 18
2-1-23 پمپ حرارتی خورشیدی 19
2-1-24 توان پمپهای حرارتی 20
2-1-25 اثرات زیست محیطی پمپهای حرارتی 21
2-2 کاربردهای پمپهای حرارتی در صنعت 22
2-2-1 بهینهسازی انرژی در فرآیندهای شیمیایی 22
2-2-2 بهینهسازی برجهای تقطیر و برجهای خنک کننده 23
2-2-3 تحلیل اقتصادی استفاده از پمپهای حرارتی در برج تقطیر 26
2-2-4 بهینهسازی انرژی در صنایع و کارخانجات با موقعیت مکانی نامناسب 26
2-3 استفاده از پمپهای حرارتی در فرآیند خشک کردن 26
2-3-1 پمپحرارتی خشککن 28
2-3-2 مزایا و معایب خشک کردن به کمک پمپ حرارتی 29
2-3-3 خشک کن پمپ حرارتی به کمک انرژی خورشیدی 29
2-3-4 کاربردهای پمپ حرارتی خشک کن 30
2-3-5 تحلیل اقتصادی پمپهای حرارتی خشک کن 32
2-4 خلاصه فصل 33
فصل 3 نتیجه گیری و پیشنهادات 35
3-1 نتیجه گیری 35
3-2 پیشنهادات 36

فهرست جداول

جدول ‏2-1 میزان کاهش انتشار گازهای گلخانهای توسط پمپ حرارتی زمینگرمایی بازای هر خانوار 4 و 5 نفره[17] 21

فهرست اشکال
شکل ‏2-1 انواع سیستمهای تهویه مطبوع[10] 5
شکل ‏2-2 سیستم تهویه مطبوع پمپ حرارتی[10] 6
شکل 2-3 نمودار تغییر دمای اعماق زمین نسبت به هوای سطح زمین[13] 7
شکل ‏4-2 نحوه تبادل حرارت پمپ حرارتی[1] 8
شکل ‏5-2 پمپ حرارتی با سیستم تراکمی[12] 12
شکل ‏6-2 پمپ حرارتی با سیستم جذبی[12] 13
شکل 2-7 پمپ حرارتی هوایی در حالت سرمایش[12] 15
شکل 2-8 پمپ حرارتی هوایی در حالت گرمایش[12] 16
شکل 2-9 پمپ حرارتی زمینی در حالت گرمایش 17
شکل ‏10-2 پمپ حرارتی زمینی با سیستم باز[27] 18
شکل ‏11-2 پمپ حرارتی زمینی با سیستم بسته[27] 19
شکل 2-12 پمپ حرارتی خورشیدی[29] 20
شکل ‏13-2 جداسازی معمول آب و اتانول[38] 24
شکل ‏14-2 جداسازی معمول آب و اتانول[38] 25
شکل ‏15-2 شماتیک نحوه عملکرد پمپ حرارتی خشک کن[51] 29
شکل2-16 پمپ حرارتی خشک کن خورشیدی[29] 30

فهرست علائم
ردیف
علامت اختصاری
توضیحات
بعد
1
COP
ضریب عملکرد پمپحرارتی
بدون بعد
2
Qc
ظرفیت گرمایشی پمپ حرارتی
ML2S-2
3
W
توان مصرفی پمپ حرارتی
ML2S-2

چکیده
تهویه مطبوع از عوامل مهم زندگی بشر جهت تامین رفاه، آسایش و سلامت انسانها است و همواره انرژی زیادی صرف فرآیند تهویه مطبوع میشود. رشد جمعیت باعث شده است که سوختهای فسیلی روز به روز بیشتر و بیشتر شود و به دنبال آن میزان آلودگیهای ناشی از این سوختها در محیط زیست افزایش یابد. از طرفی تجدید ناپذیر بودن سوختهای فسیلی و خطر تمام شدن آن بشر را با بحران انرژی رو به رو ساخته است. استفاده از منابع انرژی طبیعی و تجدید پذیر از راههای مقابله با بحران انرژی محسوب میشود. سیستم تهویه مطبوع پمپ حرارتی با بهرهگیری از منابع تجدیدپذیر انرژی راهکارهای مناسب برای بهینهسازی و کاهش مصرف انرژی سوختهای فسیلی میشود. نحوه عملکرد پمپهای حرارتی به این صورت است که از یک منبع انرژی طبیعی بیرونی نظیر زمین، هوا، آب و خورشید برای تبادل حرارت با محیط داخلی استفاده میکند. این سیستمها علاوه بر سرمایش، جهت گرمایش نیز مورد استفاده قرار میگیرند. سیستم تهویه مطبوع پمپ حرارتی علاوه بر ساختمانها برای سایر امور من جمله نگهداری مواد غذایی و دارویی، و پرورش گلها و گیاهان و … کاربرد دارد. در این تحقیق کاربرد صنعتی پمپهای حرارتی مورد برسی قرار گرفته است. این سیستمها جهت بهینه سازی مصرف انرژی فرایندهای شیمیایی کاربرد دارند. همچنین برای بهینه سازی و انتگراسیون برجهای تقطیر و کاهش مصرف انرژی در برجهای خنک کننده مورد استفاده قرار میگیرد. خشککنهای پمپ حرارتی نسبت به سایر خشککنها دارای عملکرد بهتری است و کیفیت محصولات تولیدی در آنها بیشتر است. از این رو استفاده از خشک کنهای پمپ حرارتی بسیار رایج میباشد. پمپهای حرارتی در زمینههای دیگری نظیر بهینهسازی تولید برق با استفاده از انرژی خورشیدی کاربرد دارد. این سیستمها میتوانند از نظر چرخه حرارتی به صورت جذبی و یا تراکمی باشد. استفاده از پمپ های حرارتی در صنعت باعث افزایش هزینههای سرمایه گذاری میشود. اما به دلیل استفاده این سیستمها از منابع انرژی طبیعی وتجدیدپذیر، پمپ حرارتی میتواند با کاهش هزینههای جاری طی مدتی بعد از بهره برداری، هزینههای سرمایه گذاری را جبران کند و باعث سود دهی سیستم میشود.

واژگان کلیدی فارسی: تهویه مطبوع، پمپ حرارتی، کاربرد پمپ حرارتی، خشککنهای پمپ حرارتی، انرژیهای تجدیدپذیر

فصل 1
مقدمه
1-1 پیشینه تحقیق و اهمیت موضوع
شرایط محیط زیست یکی از عوامل مهم و بسیار تاثیرگذار در زندگی انسانها میباشد و تاثیر مستقیمی بر حالات روحیروانی و وضعیت فیزیکی انسان دارد. بشر از ابتدا به دنبال ایجاد شرایط مطلوب زیست محیطی برای خود بودهاست. روی آوردن انسان ها به ساخت سایبان و خانه، گنبدی شکل ساختن خانهها و استفاده از پنجرهها و بادگیرها در ساخت منازل گویای این امر میباشد. از آنجاییکه بخش عمده زندگی انسانها در داخل ساختمان میگذرد ایجاد شرایط مناسب زیست محیطی در ساختمان اهمیت زیادی دارد که مهمترین بخش آن تهویه هوای مطبوع 1برای ساکنین ساختمان با توجه به فعالیت آنهاست. گرانبهاترین و با شکوهترین ساختمانها در صورتی که سیستم تهویه مطبوع مناسب نداشته باشند غیر قابل سکونت خواهند بود. استفاده از سیستم تهویه مطبوع نه تنها در ساختمانها بلکه برای ایجاد شرایط مناسب جهت ذخیره و نگهداری مواد غذایی، پرورش گلها و گیاهان و پرورش دام و طیور امری لازم و اجتناب ناپذیر است. در صنایع نیز به منظور ایجاد شرایط دمایی جهت کنترل فرآیندهای شیمیایی و تولید محصولات از سیستمهای تهویه مطبوع استفاده میشود[1-3] .
همواره انرژی زیادی در ساختمانها، اماکن عمومی و کارخانجات صرف گرمایش و سرمایش میشود. انسان در طول زندگی خود همواری نیازمند به انرژی بودهاست. میتوان گفت منابع گوناگون انرژی امکان حیات را در این کره خاکی فراهم آوردهاست. با این حال رشد جمعیت و استفاده روزافزون بشر از سوختهای فسیلی و تجدیدناپذیر و خطر تمان شدن آنها باعث شده انسانها راه بهینه سازی مصرف انرژیهای تجدیدپزیر و استفاده بیشتر از انرژیهای تجدیدپذیر را در پیش بگیرند و به دنبال انرژی های جایگزین تجدید پذیر و بدون آلودگی باشند. با توجه به ابنکه سیستمهای تهویه مطبوع اهمیت و کاربرد فراوانی دارند، پمپ حرارتی2 به عنوان یک سیستم تهویه مطبوع میتواند ما را در جهت استفاده بیشتر و بهتر از انرژیهای تجدیدپذیر کمک کند. این نوع سیستم تهویه مطبوع با بهرهگیری از منابع طبیعی انرژی و عدم ایجاد آلودگی زیست محیطی گامی بزرگ در جهت ایجاد محیط زیستی سالم و پاک برای ادامه حیاط می باشد و میتواند راهنمای بشر برای خروج از بحران انرژی باشد[2, 4-6] .
سیستم تهویه مطبوع پمپ حرارتی، سیستمی دومنظوره است یعنی علاوه بر سرمایش در تابستان، برای گرمایش در زمستان نیز مورد استفاده قرار میگیرد[7, 8] .

1-2 هدف از انجام پایان نامه
با توجه به بحران انرژی و لزوم بهینهسازی و صرفهجویی در مصرف انرژی و اهمیت و کاربرد فراوان تهویه مطبوع، در این پروژه قصد داریم به سیستم تهویه مطبوع پمپ حرارتی به عنوان زمینهای برای استفاده از انرژیهای پاک بپردازیم و کاربردهای صنعتی آن را بررسی نماییم.
1-3 روش تحقیق
نحوه تحقیقات و گردآوری مطالب در این پروژه بر پایه کتب و مقالاتی است که گردآوری شده و مورد مطالعه قرار گرفتهاند. در این پروژه تحقیقاتی سعی شده است به اساسی ترین نکات مربوط به پمپهای حرارتی و انواع آن پرداخته شود و موضوع از همه جهات مورد بررسی قرار بگیرد.
1-4 ساختار پایان نامه
ساختار کلی این پایاننامه بدین شکل است که ابتدا به بررسی پمپ حرارتی و انواع آن پرداخته شده و سپس به بررسی کاربردهای پمپ حرارتی در صنعت به موارد زیر پزداختهشد.
* کاربرد پمپهای حرارتی در بهینهسازی انرژی در صنعت
* استفاده از پمپ حرارتی به عنوان خشککن در صنعت
* کاربرد پمپهای حرارتی در برج تقطیر

فصل 2
مطالعات مروری
2-1 سیستم تهویه مطبوع پمپ حرارتی
2-1-1 تهویه مطبوع
تهویه مطبوع از مهمترین بخشهای هر ساختمانی به شمار میرود زیرا این امر در تمام فصول برای هر مکان مهم و ضروری است. وظایف یک سیستم تهویه مطبوع کنترل عوامل محیطی من جمله رطوبت دما و سرعت وزش باد و همچنین از بین بردن آلایندهها و باکتری ها و گرد و غبارمعلق در هوا میباشد. اصلیترین وظیفه سیستم تهویه مطبوع، گرمایش و سرمایش هوا متناسب با فصل بوده و بقیه وظایف در مراتب بعدی قرار دارند[9] .
سیستمهای تهویه مطبوع دارای انواع گوناگونی میباشند مهمترین آنها عبارتاند از:
سیستم تمام هوا: در این سیستم، تهویه مطبوع توسط هوایی انجام میشود که بیرون از فضای داخلی توسط دستگاه هواساز برای تامین شرایط مطلوب آماده شده است و از طریق کانالهای رفت و برگشت به فضا مرتبط می شود. سیستم تمام آب: در این سیستم ، گرمایش و سرمایش هوا از طریق کویل آب گرم یا آب سرد و فن دستگاه موجود تامین میشود و تامین هوای تازه جهت رسیدن به شرایط مطلوب، به طور مستقیم از فضای خارجی انجام میشود. سیستم هوا-آب: در این سیستم ، گرمایش و سرمایش هوا از طریق کویل اب گرم یا آب سرد و فن دستگاه موجود تامین میشود با این تفاوت که در این نوع، تامین هوای مطبوع از طریق کانال و توسط دستگاه هوا ساز انجام میشود.
سیستم پمپ حرارتی: این سیستم قابلیت گرمایش و سرمایش اتاق را دارد و اساسا یک واحد تبرید است. بدینترتیب که هوا در عبور از روی کویلی که در تابستان نقش اواپراتور را دارد، خنک شده و در زمستان با گذر از روی همین کویل که توسط یک شیر مخصوص چهار راهه تبدیل به کندانسور شده است، گرم میشود[9, 10] .

شکل ‏2-1 انواع سیستمهای تهویه مطبوع[10]

شکل ‏2-2 سیستم تهویه مطبوع پمپ حرارتی[10]
2-1-2 تاریخچه پمپ حرارتی
برای نخستین بار در سال1912 ایده استفاده از گرمای زمین مطرح شد و در اواسط دهه 1940 نخستین پمپهای حرارتی در انگلستان وآمریکا به بهرهبرداری رسیدند[11] .بنابراین میتوان گفت استفاده از پمپهای حرارتی در دنیا سابقه طولانی دارد اما این روش در ایران نو ظهور است.
طبق مستندات این سیستم در پنج شهر اهواز، بندرعباس، رشت، طالقان و مشکینشهر نصب شده است و نتایج بهدست آمده نشان میدهد استفاده از این روش باعث شده تا در حالت سرمایش 50% و در حالت گرمایش 70% مصرف برق کاهش یافته است[12] .
2-1-3 نحوه عملکرد پمپ حرارتی و اجزاء آن
یک پمپ حرارتی گرما را از یک منبع بیرونی (مانند زمین، هوا، رودخانه، دریاچه، چاه آب و …) گرفته و آن را جهت گرمایش به محیط منتقل میکند. همچنین جهت سرمایش محیط گرمای آن را گرفته و به یک منبع بیرونی منتقل میکند. پمپ حرارتی انواع و اقسام مختلفی دارد و مهمترین نوع آن از زمین به عنوان منبع خارجی برای تبادل حرارت استفاده میکند. پمپ حرارتی زمینگرمایی3 یا پمپ حرارتی با منبع زمین4 نوعی سیستم تهویه مطبوع است که برای گرمایش و سرمایش مورد استفاده قرار میگیرد و گرما را با زمین تبادل میکند. با رسم منحنی تغییرات دمای اعماق زمین و دمای هوا در طول یک سال، مشاهده میشود با افزایش عمق زمین تغییرات دما کاهش مییابد[2, 13, 14] .

شکل 2-3 نمودار تغییر دمای اعماق زمین نسبت به هوای سطح زمین[13]

همانطور که در شکل 2-3 مشاهده میشود از عمق حدود چهار متری از سطح زمین، تغییرات دما در طول یک سال خیلی کم میباشد درحالیکه تغییرات دمای هوای سطح زمین بسییار زیاد است. بنابراین در تابستان دمای عمق زمین خنکتر از دمای هوا و در زمستان دمای عمق زمین گرمتر از دمای هوا میباشد. سیستم پمپ حرارتی از این خاصیت جهت گرمایش و سرمایش استفاده میکند. به عنوان مثال در حالت گرمایش، حرارت توسط حلقه لوله کشی حاوی محلولی از آب و ضدیخ که توسط سیستم پمپ حرارتی دمای آن پایین آمده است، زمین گرفته میشود. شکل ‏2-4 نحوه تبادل حرارت پمپ حرارتی با منبع زمینی را نشان میدهد. با توجه به شکل در فصل زمستان که هوای روی سطح زمین پایین و حتی زیر صفر است، دما در عمق چند متری زمین گرمتر و حدود 12 درجه سلسیوس است و در فصل تابستان در حالی که دمای هوای سطح زمین بالا و حدود 35 درجه است، دمای عمق چند متری زمین خنکتر و حدود 12 درجه سلسیوس میباشد. بنابراین میتوان از زمین به عنوان منبع حرارت در زمستان و مرجع مناسب جهت برگشت حرارت در تابستان استفاده کرد[2, 6, 13, 15, 16] .

شکل 2-4 نحوه تبادل حرارت پمپ حرارتی[1]
2-1-4 انرژی زمینگرمایی
انرژی زمین گرمایی5 برگرفته از کلمات یونانی GEO به معنای زمین و TERME به معنای دما میباشد. مرکز زمین منبعی بزرگ از انرژی گرمایی است. هرچه به عمق زمین نزدیک شویم با افزایش دما روبرو میشویم. بخش اندکی از انرژی گرمایی زمین به شکلهای مختلف از جمله آبهای گرم و فوران آتشفشانها به سطح آن هدایت میشوند. آب و بخار آب داغی در اعماق زمین بوجود میآید یک منبع انرژی تجدیدپذیر مناسب میباشد[17, 18] .
2-1-5 اجزای پمپ حرارتی
روش کار یک پمپ حرارتی در حالت سرمایش بر اساس سیکل تبرید است یعنی یک پمپ حرارتی در حالت سرمایش دقیقا همانند یک یخچال کار میکند. لذا همانند یخچال از اجزایی نظیر کمپرسور، اواپراتور، کندانسور، مبرد و شیر انبساط تشکیل شده است.
2-1-6 کمپرسور6
کمپرسور گاز دستگاهی مکانیکی است که از طریق کاهش حجم، فشار گاز را افزایش می دهد. فشرده سازی گاز به طور طبیعی باعث افزایش دمای آن می گردد.کمپرسورها از این لحاظ که فشار سیال را افزایش داده و باعث حرکت سیال داخل لوله می شوند مشابه پمپ ها هستند. از آنجا که گازها قابل فشرده سازی به شمار می روند، کمپرسور می تواند حجم گاز را کاهش دهد؛ این در حالی است که مایعات نسبتا غیر قابل تراکم هستند و از یک پمپ انرژی مورد نیاز را دریافت می کنند. پمپ در سیالات تراکم ناپذیر منجر به جریان یافتن سیال در خطوط لوله می گردد[9, 19, 20] .
2-1-7 شیر انبساط7
شیر انبساط بر خلاف کندانسور باعث کاهش فشار سیال میشود. یکی از اجزائ اصلی سیکل تبرید محسوب میشود. محل قرار گرفتن این شیر در سیکل تبرید بعد از کندانسور و قبل از اواپراتور میباشد.
کار شیر انبساط در حقیقت کنترل ماده سرمازا یا مبرد می باشد. این وسیله فشار زیاد
مایع خروجی از کندانسور را تقلیل داده و مناسب عملکرد اواپراتور می سازد[9, 20] .
2-1-8 کندانسور8
کندانسور یا سردکننده نوعی مبدل حرارتی است که گاز متراکم شده در کمپرسور را خنک میکند و به مایع تبدیل میکند. کندانسور این گرما را به محیط اطراف انتقال میدهد. محل قرار گرفتن کندانسور در سیکل تبرید بعد از کمپرسور و قبل از شیر انبساط میباشد[20] .
2-1-9 اواپراتور9
یکی از اجزاء اصلی سیکل تبرید محسوب میشود و اساساًدر مکانی قرار دارد که قرار است خنک شود. اواپراتور نوعی مبدل حرارتی است که گرمای لازم برای تبخیر مایع مبرد را از محیط اطراف خود جذب میکند و مایع مبرد را به بخار تبدیل میکند. محل قرار گرفتن اواپراتور در سیکل تبرید بعد از شیر انبساط و قبل از کمپرسور میباشد[12, 20] .
2-1-10 مبرد10
در سیستمهای سرمایشی به سیالی که به طور پیوسته گرما را از اواپراتور جذب و در کندانسور دفع میکند ماده مبرد (سرمازا) میگویند. ویژگی منحصر به فرد این سیالات نقطه جوش بسیار پایین آنها است و به سبب همین ویژگی کاربرد زیادی دارند. برای تشخیص ماده سرمازا آنها را با رنگهای مختلف مشخص میکنند. به عنوان مثال گاز R22 (متوکلرودیفلورومتان) در کولرهای گازی قدیمی مورد استفاده قرار میگرفت و با توجه به تاثیر مخرب آن بر محیط زیست من جمله تخریب لایه اوزون، استفاده از آن کاهش یافته است. نقطه جوش آن 41- درجه سلسیوس و رنگ کپسول آن سبز است[20] .
2-1-11 شیر معکوس کننده11
وسیله ایست که برای تغییر جهت جریان مبرد در تابستان و زمستان مورد استفاده قرار میگیرد. پمپ حرارتی با معکوس کردن جهت حرکت مبرد توسط یک شیر مخصوص چهار راهه از حالت سرمایش به حالت گرمایش در میآید. در واقع پمپ حرارتی در حالت گرمایش عکس سیکل تبرید کار میکند[12, 20, 21] .
2-1-12 انواع پمپ حرارتی
با توجه به سیکل حرارتی، پمپ های حرارتی به دو دسته تقسیم میشوند:
2-1-13 پمپ حرارتی با سیستم تراکمی
این نوع پمپها معمولا از نوع سیستم تراکم بخار میباشند. در این سیستم ها مبرد گازی وارد کمپرسور شده و متراکم میشود و نتیجتا فشار و دمای آن بالا میرود. گاز مبرد پس از کمپرسور به کندانسور منتقل شده و کندانسور حرارت مبرد را دفع کرده و مبرد به حالت مایع درمیآید. این سیال مبرد مایع دارای فشار بالا با عبور از شیر انبساط، مننبسط شده و فشار و دمای آن کاهش مییابد. در این مرحله سیال مبرد مایع دارای فشار و دمای پایین، در اواپراتور حرارت محیط دما پایین را جذب میکند و به بخار تبدیل میشود و به همین ترتیت چرخه مرتبا تکرار میشود. بنابراین حرارت از یک محیط بادمای پایین به محیطی با دمای بالا اننتقال مییابد[22, 23] .
شکل زیر شماتیک سیستم پمپ حرارتی با سیستم تراکمی را نشان میدهد.

شکل 2-5 پمپ حرارتی با سیستم تراکمی[12]
2-1-14 پمپ حرارتی با سیتم جذبی
تفاوت پمپ حرارتی جذبی با پمپ حرارتی تراکمی در این است که در پمپ حرارتی جذبی کمپرسور وجود ندارد و دو نوع مبدل حرارتی به نام مولد و جاذب کار کمپرسور را انجام میدهند[22, 23] .
شکل زیر شماتیک سیستم پمپ حرارتی با سیستم جذبی را نشان میدهد.

شکل 2-6 پمپ حرارتی با سیستم جذبی[12]

پمپهای حرارتی براساس جهت انتقال حرارت به چهار دسته تقسیم میشوند:
2-1-15 پمپهای حرارتی هوا به هوا
پمپهایی هسستند که تبادل حرارت در این آنها از هوای محیط خارجی به هوای محیط داخلی صورت میپذیرد[12, 23] .
2-1-16 پمپهای حرارتی هوا به آب
پمپهایی هسستند که تبادل حرارت در این آنها از هوای محیط خارجی به یک منبع آب و از آن به فنکوئل یا سیستم حرارت ازکف منتقل میشود[12, 23] .

2-1-17 پمپهای حرارتی زمین به هوا
به پمپهای حرارتی میگویند که تبادل حرارت در آنها از لولههای موجود در زمین به هوای محیط داخلی صورت میگیرد[12, 23] .
2-1-18 پمپهای حرارتی زمین به آب
در این نوع پمپهای حرارتی تبادل حرارت از لولههای موجود در زمین به یک منبع آب و از آن به فنکوئل یا سیتم حرارت از کف منتقل میشود[12, 23] .
پمپهای حرارتی بر اساس منبع حرارت به دو دسته کلی تقسیم میشوند:
2-1-19 پمپهای حرارتی با منبع هوایی
پمپهایی هستند که تبادل حرارت در آنها با استفاده از هوا صورت میگیرد. اساس کار آنها به این صورت است که در حالت گرمایش به صورت اجباری گرمای هوای بیرون را که سردتر از هوای داخل است، گرفته و به محیط داخل هدایت میکند و در حالت سرمایش گرمای هوای داخل را که دمای بالاتری نسبت به هوای بیرون دارد گرفته و به محیط بیرون منتقل میکند. تغییر حالت پمپ حرارتی از سرمایش به گرمایش و بالعکس توسط یک شیر مخصوص چهار راهه صورت میگیرد. پمپ های حرارتی هوا به هوا، هوا به آب و زمین به هوا نیز از دسته پمپهای حرارتی با منبع هوایی محسوب میشوند. شکل ‏2-6 شماتیک پمپ حرارتی در حالت سرمایش را نشان میدهد. با توجه به شکل کمپرسور مبرد را متراکم میکند و دما و فشار مبرد افزایش مییابد. سپس مبرد با دما و فشار بالا با عبور از شیر معکوس کننده چهارراهه وارد مبدل حرارتی هوایی که در محیط خارجی قرار دارد میشود. مبدل هوایی خارجی در حالت سرمایش نقش کندانسور را دارد یعنی گرمای مبرد را به بیرون دفع کرده و مبرد را سرد میکند. مبرد با عبور از مبدل حرارتی هوایی خارجی به صورت مایع درآمده و از شیر انبساط عبور میکند. شیر اننبساط با منبسط کردن مبرد دما و فشار آن را پایین میآورد و مبرد با دما و فشار پایین به مبدل حرارتی هوایی داخلی هدایت میشود. در حالت سرمایش مبدل حرارتی داخلی همانند یک اواپراتور عمل کرده و حرارت محیط را به مبرد منتقل میکند. با توجه به اینکه مبرد دارای نقطه جوش بسیار پایین است، در مبدل حرارتی هوایی داخلی به حالت بخار درآمده و به کمپرسور هدایت میشود. کمپرسور مبرد را متراکم میکند تا دما و فشار آن بالا رود و در مبدل حرارتی هوایی خارجی گرمای آن به را حتی به محیط خارجی که گرمتر از محیط داخلی است انتقال یابد[12, 23] .

شکل 2-7 پمپ حرارتی هوایی در حالت سرمایش[12]

شکل2-7 پمپ حرارتی هوایی در حالت گرمایش را نشان میدهد. زمانی که شیر معکوس کننده چهار راهه عمل کند، حالت پمپ حرارتی از سرمایش به گرمایش تغییر میکند. درواقع جهت حرکت مبرد با عمل کردن شیر، معکوس میشود. لذا در حالت گرمایش پس از اینکه مبرد در کمپرسور متراکم شد و فشار و دمای آن بالا رفت، بر خلاف حالت سرمایش به مبدل حرارتی هوایی داخلی هدایت میشود. مبدل حرارتی هوایی داخلی در حالت گرمایش نقش کندانسور را ایفا میکند یعنی حرارت مبرد را به محیط منتقل کرده در نتیجه محیط گرم و مبرد سرد میشود. بنا براین مبرد در مبدل حرارتی هوایی داخلی گرمای خود را از دست داده و به مایع تبدیل میشود. با عبور از شیر انبساط فشار و دمای مبرد کاهش یافته سپس مبرد وارد مبدل حرارتی هوایی خارجی میشود. در حالت گرمایش مبدل حرارتی هوایی خارجی همچون اواپراتور عمل کرده و گرمای محیط خارجی را که دمای پایینتری نسبت به محیط داخلی دارد، به مبرد منتقل میکند و از آنجا که نقطه جوش مبرد پایین است، مبرد به حالت بخار درمیآید. مبرد با عبور از شیر چهار راهه به کمپرسور منتقل میشود تا با متراکم شدن فشار و دمای آن بالا رود تا بتواند حرارت بیشتری در کندانسور به محیط منتقل کند. اینگونه است که یک پمپ حرارتی در حالت گرمایش حرارت را از محیط سرد خارجی به محیط گرم داخلی منتقل میکند. این چرخه همینطور تکرار میشود تا عمل گرمایش انجام شود[12, 23].

شکل 8-2 پمپ حرارتی هوایی در حالت گرمایش[12]

2-1-20 پمپهای حرارتی با منبع زمینی
پمپهایی هستند که تبادل حرارت در آنها با استفاده از لوله هایی که در داخل زمین کشیده شده است صورت میگیرد. اساس کار این پمپها همانند پمپهای حرارتی هوایی است با این تفاوت که به جای مبدل حرارتی خارجی هوایی، از مبدل حرارتی خارجی زمینی استفاده میکنند. پمپهای حرارتی زمین به هوا و زمین به آب از این نوع به شمار میروند[12, 23] .
شکل زیر حالت گرمایش پمپ حرارتی زمینی را نشان میدهد.

شکل 9-2 پمپ حرارتی زمینی در حالت گرمایش

پمپهای حرارتی با منبع زمینی با توجه به آرایش لوله ها به دو دسته تقسیم میشوند:
2-1-21 پمپهای حرارتی زمینی با سیستم باز
در این سیستمها لولههای تبادل گرما پیوسته نیستند. یک سیستم باز میتواند از آبهای زیرزمینی و حتی از آبهای سطحی نظیر دریاچه، حوضچه و … به عنوان یک منبع حرارت استفاده کند. لازم به ذکر است استفاده از آبهای زیرزمینی بازده نسبتا بالاتری نسبت به سایر موارد دارد[1-3, 14, 24-26] .

شکل 10-2 پمپ حرارتی زمینی با سیستم باز[27]

2-1-22 پمپهای حرارتی زمینی با سیستم بسته
این سیستمها با استفاده از حلقه بسته و پیوستهای از لولههای مخصوص که در زیر خاک قرار دارند حرارت را مبادله میکنند. این سیستم ها میتوانند به صورت عمودی، افقی، سری، موازی، موازی روی هم، مارپیچ شلنگی و افقی یک ردیفه باشند[1-3, 14, 24-26, 28] .

شکل 11-2پمپ حرارتی زمینی با سیستم بسته[27]

2-1-23 پمپ حرارتی خورشیدی
انرژی خورشید جزء منابع طبیعی و پاک و در دسترس است. پمپ حرارتی میتواند با استفاده از پنل خورشیدی، از خورشید به عنوان منبع گرما جهت سرمایش استفاده کرد. شکل 7-2 پمپ حرارتی خورشیدی را نشان میدهد. نحوه کار این سیستم همانند پمپهای حرارتی زمینی و هوایی است با این تفاوت که در این سیستم پنل خورشیدی به جای اواپراتور عمل میکند و مبرد را تبخیر میکند. مزیت اینن سیستم کاهش بیشتر هزینه های جاری و صرفه جویی بیشتر انرژی است. از معایب آن میتوان به افزایش هزینه اولیه راه اندازی به دلیل استفاده از پنل خورشیدی، محدودیت استفاده در شب و محدودیت استفاده جهت سرمایش اشاره کرد[29] .

شکل 12-2 پمپ حرارتی خورشیدی[29]
2-1-24 توان پمپهای حرارتی
معمولا به همراه سیستمهای تهویه مطبوع پمپ حرارتی از یک منبع انرژی کمکی بهره میگیرند. منبع انرژی کمکی میتواند الکتریکی و یا خورشیدی باشد[14, 30] .
ضریب عملکرد12 معیاری برای محاسبه عملکرد و بازده پمپهای حرارتی میباشد. نسبت انرژی گرمایی جذب شده در اواپراتور و یا دفع شده در کندانسور، به توان مصرفی لازم جهت کارکرد سیستم پمپ حرارتی را ضریب عملکرد میگویند. از آنجا که صورت و مخرج آن هر دو بر حسب یک واحد بیان میشوند، واحد ضریب عملکرد یک میباشد. این کمیت بدون بعد بوده و به صورت زیر قابل تعریف است[15, 23].
COP=Q_c/W 1-2
2-1-25 اثرات زیست محیطی پمپهای حرارتی
استفاده از سوختهای فسیلی باعث شدهاست میزان گاز های گلخانه ای افزایش یابد. یکی از اهداف استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر کاهش تولید گازهای گلخانهای خصوصا گاز CO2 و اثر گلخانهای آن است. با توجه به جدول ‏2-1 پمپهای حرارتی به عنوان یک راهکار جهت استفاده بیشتر از انرژیهای پاک باعث کاهش گازهای گلخانهای شده است[15, 31] .
جدول 1-2 میزان کاهش انتشار گازهای گلخانهای توسط پمپ حرارتی زمینگرمایی بازای هر خانوار 4 و 5 نفره[17]
ردیف
گاز آلاینده
مقدار انتشار به ازای یک کیلو وات ساعت(گرم)
مقدار کاهش به واسطه پمپ حرارتی زمین گرمایی(کیلوگرم در سال)
1
CO2
677/826
105675/784
2
SO2
3/058
475/507
3
NOX
2/552
397/867
4
جمع
683/436
106549/158

2-2 کاربردهای پمپهای حرارتی در صنعت

همانطور که بررسی شد پمپهای حرارتی به دلیل استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر، دارای راندمان بالایی میباشند. راندمان بالای پمپهای حرارتی و صرفه اقتصادی استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر و عدم آلودگی زیست محیطی انها باعث شده است میل به استفاده از این سیستمها بیشتر شود. با توجه به بحران انرژی و هزینههای کلان و زیانآور استفاده از انرژیهای فسیلی، لازم است کارخانجات و صنایع به دنبال بهینهسازی انرژیهای فسیلی و استفاده از انرژیهای پاک و ارزانتر باشند. همانطور که در فصل دوم گفته شد، برای راه اندازی یک پمپ حرارتی نیاز به یک منبع انرژی کمکی (الکتریکی یا خورشیدی ویا فسیلی و…) وجود دارد. بدینجهت، بیشترین کاربرد پمپهای حرارتی، بهینهسازی انرژیهای فسیلی و استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر میباشد[1, 6, 15, 16, 25, 28, 31] .
2-2-1 بهینهسازی انرژی در فرآیندهای شیمیایی
در صنایع مختلف فرآیندهایی وجود دارند که مراحل انجام آنها نیازمند صرف انرژی فراوان میباشد. از اینرو برای کاهش هزینههای جاری فرآیندها در صنایع و بهینهسازی انرژی از پمپهای حرارتی استفاده میشود[32, 33] .
به عنوان مثال بهینهسازی فرآیند خالصسازی تری کلرو سیلان (SiHCl3) با استتفاده از پمپ حرارتی مورد بررسی قرارگرفتهاست و با روش معمول آن مقایسه شدهاست. بررسیها نشان میدهد سیستمی که از پمپحرارتی استفاده میکند به دلیل تجهیزات به کار رفته هزینه اولیه بیشتری نسبت به روش معمول آن دارد. اما بطور کلی این فرآیند سالیانه 8/11مگاوات در مصرف انرژی صرفهجویی میشود که میزان چشمگیری است و این امر باعث کاهش قابل توجه هزینههای سالانه میگردد[34] .

2-2-2 بهینهسازی برجهای تقطیر و برجهای خنک کننده
برجهای تقطیر و برجهای خنک کننده کاربرد فراوانی در صنایع و کارخانجات دارند. این برجها از جمله تجهیزاتی هستند که نیاز به انرژی فراوانی دارند و هدررفت انرژی در آنها بالا است. لذا میتوان با استفاده از پمپهای حرارتی میزان هدر رفت انرژی را در آنها کاهش داد. این کار کمک بزرگی به بهینه سازی انرژی و افزایش راندمان برجها میکند[35, 36] .
پمپهای حرارتی در برج تقطیر در حالتهایی که برای خنک کردن و میعان بخار بالای برج احتیاج به سیستم تبرید باشد، قابلیت و کاربرد زیادی دارد. چرا که با استفاده از این سیتمها میتوان هزینه سرویسهای جانبی را به شدت کاهش داد. همچنین در جاهایی که اختلاف درجه حرارت بالا و پایین برج تقطیر کم باشد، میتوان از پمپ حرارتی استفاده کرد. اما اگر این اختلاف زیاد باشد هزینه کمپرسور به مقدار زیادی افزایش مییابد و ممکن است سیستم اقتصادی نباشد.سیستم پمپ حرارتی اغلب برای برجهایی فاکتور جداسازی محصولات آنها کم باشد و جداسازی در آنها مشکل باشد دارای کارایی خوبی است.مثلا جداسازی پروپان، اتیل بنزن، پروپیلن و زایلین ها. با این شرایط پمپ حرارتی میتواند یک روش مناسب برای مصرف انرژی در برجهای تقطیر باشد و همچنین آلودگیهای ناشی از سوختن سوختهای فسیلی را کاهش دهد[37] .
در پژوهشی فرآیند جداسازی آب و متانول با فشرده سازی بخار بالای برج به کمک پمپ حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. در این پژوهش جداسازی در یک برج تقطیر با 26 سینی در حالت متعارف صورت گرفته است. شکل 2-13 شمای کلی این فرآیند را نشان میدهد. این برج جهت جداسازی آب و متانول با خلوص 99 درصد طراحی شده است[38] .

شکل 2-13 جداسازی معمول آب و اتانول[38]

شکل2-13شماتیک سیستم جداسازی آب و اتانول با استفاده از پمپ حرارتی را نشان میدهد. این برج از لحاظ شرایط دمایی و فشاری و تعداد سینی و همچنین خلوص محصولات کاملا مشابه با سیستم بدون پمپ حرارتی میباشد. نتایج حاصل از شبیه سازی برج معمول و بدون پمپ حرارتی و برج مجهز به پمپ حرارتی نشان داد که استفاده از پمپ حرارتی کاهش چشمگیری در مصرف انرژی ایجاد کرده است. مجموع انرژی مصرفی در سیستم بدون پمپ حرارتی 13 کیلو وات میباشد. این در حالی است که انرژی مصرفی در سیستم دارای پمپ حرارتی حدود 4 کیلو وات میباشد که بیانگر کاهش چشمگیر مصرف انرژی میباشد. اما با توجه به تجهیزات بیشتر در این سیستمها، هزینه سرمایه گذاری در حالت استفاده از پمپ حرارتی بیشتر است. با این حال پس از مدتی از شروع فرآیند میزان سود دهی آنب سیار بیشتر از فرآیند متعارف خواهد بود[38] .

شکل ‏2-2 جداسازی معمول آب و اتانول[38]

پمپ حرارتی جهت انتگراسیون برج تقطیر فناوری پینچ کاربرد دارد.هدف اصلی انتگراسیون فرآیند، تحلیل یکپارچه سیستم می باشد به گونه ای که تعامل اجزاء سیستم باهم و در کنار یکدیگر مورد بررسی قرار می گیرد تا منجر به بهبود وضعیت طراحی یا بهره برداری گردد. با استفاده از انتگرسیون فرآیند ممکن است یک فرآیند از حرارت های اتلافی به منظور کاهش مصرف انرژی کل سیستم در بهترین نقطه و بهترین منظور استفاده کند. که بدین منظور از تکنولوژی پینچ استفاده می شود. آنالیز پینچ یک تکنیک برای طراحی یک فرآیند است به نحوی که حداقل انرژی ممکن مصرف شده و ماکزیمم بازیافت حرارت صورت گیرد. جهت بهبود مصرف انرژی از آنالیز اگزرژی نیز استفاده می شود. آنالیز اگزرژی بررسی قانون دوم ترمودینامیک می باشد. اگزرژی ماکزیمم کاری است که در خلال یک فرآیند قابل استحصال می باشد [39, 40] .
اگر پمپ حرارتی دربالای پینچ قرار داشته باشد به سادگی مقدار مشخصی از توان را به حرارت تبدیل میکند. اما این کار اقتصادی نیست. اگر پمپ حرارتی در پایین پینچ قرار گیرد همانند آن است که کار به حرارت اتلافی تبدیل شود. تنها جای مناسب برای قرار گیری پمپ حرارتی روی پینچ است. در این حالت حرارت از پایین پینچ جذب شده و به بالای پینچ منتقل میشود[41] .
2-2-3 تحلیل اقتصادی استفاده از پمپهای حرارتی در برج تقطیر
استفاده از پمپهای حرارتی در برج تقطیر باعث میشود به علت استفاده از کمپرسور، مبدلهای حرارتی و تجهیزات جانبی دیگر، هزینه تجهیزات فرآیندی افزایش یابد. ولی از یک طرف هزینه سرویسهای جانبی فرآیند پمپ حرارتی نسبت به حالت معمول کاهش مییابد. طبق تحقیقات انجام شده استفاده از پمپ حرارتی نسبت به حالت متعارف، باعت افزایش 2 ملیون دلاری تجهیزات میشود.اما از طرفی هزینه سرویسهای جانبی را 7/1 ملیون دلار در سال کاهش میدهد. بنابر این زمان برگشت سرمایه حدود 5/1سال میباشد[37] .
پمپ حرارتی میتواند جهت انتگراسیون انرژی به منظور کاهش مصرف انرژی در صنایع فرآیند شیمیایی به کار گرفته شود[40] .
2-2-4 بهینهسازی انرژی در صنایع و کارخانجات با موقعیت مکانی نامناسب
صنایع و کارخانجات با توجه به موقعیت مکانی معادن و منابع انرژی، اغلب در نقاط دور از شهر و به دور از امکانلت رفاهی احداث شده اند. پمپ حرارتی میتواند برای بهینهسازی انرژی این کارخانجات در بخشهای مختلف مانند تولید برق، استفاده از انرژی خورشیدی وآبشیرینکن مورد استفاده قرار گیرد[30, 42-44] .
2-3 استفاده از پمپهای حرارتی در فرآیند خشک کردن
فرآیند خشک کردن محصولات غذایی باعث میشود تغییراتی در بافت، عطر،طعم و رنگ محصول ایجاد شود. از مهمترین تغییراتی که با فرآیند خشک کردن حاصل میشود کاهش حجم و وزن آنها میباشد. چرا که این تغییرات باعت سهولت در حمل و نقل و ذخیره و افزایش ماندگاری محصولات غذایی میشود. برای کارکرد خشککن ها لازم است انرژی و درنتیجه هزینه زیادی صرف شود. بنابراین بهینه سازی این فرآیند اهمیت بالایی دارد[45-48] .
یکی از پرکاربردترین صنایع جهان، صنعت خشک کردن است. این فرآیند کاربرد فراوانی در صنایع مختلف من جمله صنعت کاغذ سازی، تولید سرامیک و بسته بندی ونگهداری محصولات غذایی دارد. خشک کردن علاوه بر کاهش حجم و وزن و سهولت نگهداری و جابجایی، باعث افزایش ماندگاری محصولات غذایی و حفظ کیفیت محصولات میشود[29, 45, 49, 50].
خشک کردن تا 70 درصد انرژی مصرف شده در تولید چوب، 50 درصد کل مصرف انرژی در صنعت نساجی و 60 درصد انرژی مورد نیاز برای تولید غلات را شامل میشود[51] . به طور کلی فرآیند خشک کردن با توجه به کاربرد فراوان، نیاز به مصرف انرژی بالایی دارد. 10 تا 15 درصد تقاضای انرژی در صنعت شامل فرآیندهای خشک کردن میشود و بخش قابل توجهی از انرژی در این فرآیندها هدر میرود[52] . بنابراین استفاده از روشهای نوین و تجهیزات کارآمد در فرآیند خشک سازی جهت مدیریت انرژی امری لازم است.
با توجه به موقعیت مکانی ایران، حدود 8000 گونه گیاهی در ایران موجود است که از این تعداد 2300 گونه جزء گیاهان معطر و دارویی هستند[47] . یرای جلوگیری از آسیب دیدگی در هنگاه پژمردگی باید گیاهان جمع آوری شده هرچه سریعتر در معرض خشک شدن قرار گیرند. معمولا برای خشک کردن گیاهان از روش خشک کردن زیر نور خورشید نمیتوان استفاده کرد زیرا نور خورشید مواد اولیه گیاه را از بین برده و گیاه به سرعت زرد و قهوهای میشود. در صورت خشک کردن گیاه زیر نور خورشید یک سوم مواد اولیه آن از بین میرود. در حال حاضر به دلیل استفاده از روش سنتی در خشک کردن گیاهان، کیفیت محصولات تولید شده چندان مطلوب نیست. بنابراین نیاز به مطالعات خاص در مورد خشک کردن گیاهان و استفاده از روش های نوین وجود دارد[53] .
2-3-1 پمپحرارتی خشککن
امروزه برای خشک کردن سبزیها، میوهها و سایر مواد زیستی تمایل زیادی به استفاده از پمپ حرارتی خشک کن13 وجود دارد. سیستم پمپ حرارتی خشککن از دو بخش اصلی پمپ حرارتی و محفظه خشک کن تشکیل شده است. پمپ حرارتی گرما را از یک منبع حرارتی بیرونی از جمله زمین، هوای اطراف، دریاچه، رودخانه، استخر، چاه آب، نور خورشید، گرمای تلف شده سیستمهای صنعتی،واکنشهای شیمیایی و هوای خروجی خشک شده دریافت میکند و آن را به محفظه خشک کن انتقال میدهد. محفظه خشک کن میتواند به صورت یک سینی، بستر سیال و یا تسمه نقاله و چرخان باشد. شکل 2-13 شماتیک نحوه عملکرد پمپ حرارتی خشک کن را نشان میدهد. در نقطه 1 هوا به عنوان عامل خنک کننده وارد محفظه خشک کن میشود. در محفظه خشک کن حرارت از هوا به ماده مرطوب انتقال یافته و رطوبت ماده تبخیر میشود و به صورت بخار آب وارد جریان هوا میشود. فرآیند انتقال حرارت و جرم به طور همزمان انجام شده و دمای هوا کاهش و رطوبت نسبی آن افزایش مییابد. هوای خنک و مرطوب در نقطه 2 از خشک کن خارج شده و وارد چرخه پمپ حرارتی میشود. هوای مرطوب در پمپ حرارتی ابتدا در اواپراتور از طریق انتقال گرما به مبرد تا نقطه شبنم سرد میشود سپس طی عمل میعان بخشی از بخشی از رطوبت هوا تبدیل به مایع میشود.گرمای نهان حاصل از این میعان به مبرد منتقل میشود.گرمای بازیابی شده توسط مبرد به وسیله کمپرسور به کندانسور منتقل میشود و از طرف دیگر هوای سرد و خشک در نقطه 3 از اواپراتور خارج و در نقطه 4 وارد کندانسور میشود. در کندانسور حرارتی که به مبرد وارد شده بود دوباره به هوا منتقل شده و دمای هوا را بالا میبرد. هوای خشک که دمای آن افزایش یافته دوباره در نقطه 1 وارد محفظه خشک کن میشود.چرخه هوای خشک کننده به همین ترتیب تکرار میشود. از طرفی مبرد پس از خروج از کندانسور وارد شیر انبساط شده و فشار و دمای آن کاهش یافته و به مایع تبدیل شده و وارد اواپراتور میشود و چرخه مبرد نیز به همین ترتیب ادامه مییابد[54-56] .

شکل2-15 شماتیک نحوه عملکرد پمپ حرارتی خشک کن[51]
2-3-2 مزایا و معایب خشک کردن به کمک پمپ حرارتی
خشک کردن به کمک پمپ حرارتی دارای مزایایی همچون بازده انرژی بالا، کیفیت بالای محصولات خصوصا در موارد حساس به گرما و دامنه کاری گسترده میباشد. محدودیتهای این روش عبارتاند از بالاتر بودن هزینههای سرمایه گذاری و نگهداری، عملکرد پیچیده نسبت به سایر خشک کنها و نیاز به فضای بیشتر[26, 29, 46].
2-3-3 خشک کن پمپ حرارتی به کمک انرژی خورشیدی
از منابع انرژی بسیاری میتوان به جای سوختهای فسیلی استفاده کرد. تصمیم گیری در مورد اینکه از چه منبعی استفاده شود بر اساس ملاحظات اقتصادی، زیست محیطی و ایمنی صورت میگیرد. انرژی خورشیدی به خاطر ایمنی و سازگاری با محیط و در دسترس بودن مطلوبیت زیادی دارد. تکنولوژی پمپ حرارتی و انرژی خورشیدی همزمان با هم در حال گسترش است. شکل2-14 پمپ حرارتی خشک کن خورشیدی را نشان میدهد. نحوه کار کرد پمپ حرارتی با استفاده از انرژی خورشیدی مشابه با سایر پمپهای حرارتی خشک کن است با این تفاوت که با استفاده از پنل خورشیدی از انرژی خورشید به عنوان منبع حرارت جهت خشک کردن استفاده میشود. مزیت پمپ حرارتی خورشیدی تبدیل ساده انرژی برای حرارت مستقیم، ذخیره انرژی برا بهبود عملکرد سیستم و کیفیت بالا با زمان بندی مناسب است. از معایب آن میتوان به افزایش هزینهها نسبت به روشهای دیگر به خاطر دارا بودن اجزاء زیادتر مانند پنل خورشیدی و محدودیت استفاده از آن در شب اشاره کرد[29] .

شکل2-16 پمپ حرارتی خشک کن خورشیدی[29]
2-3-4 کاربردهای پمپ حرارتی خشک کن
در این قسمت به چند نمونه از تحقیقات انجام شده در زمینه استفاده از پمپهای حرارتی در فرآیند خشک کردن اشاره میشود.
محمدعلی شهبازی و همکاران[47] در تحقیق و بررسی خود در زمینه خشک کردن گیاهان با استفاده از پمپ حرارتی با شبیه سازی سیستم پمپ حرارتی در نرم افزار Aspen plus مقادیر ضریب عملکرد (COP) را در دماهای مختلف بهدست آوردند. مقدار میانگین این ضریب برابر با 125/5 بهدست آمد. آنها به این نتیجه رسیدند که پمپ حرارتی نسبت به سایر سیستمها هزینه پایینتری دارد و استفاده از CO2 فوق بحرانی موجب پایینتر آمدم هزینه انرژی در سیستمهای پمپ حرارتی گشته به طوری که سیستم در عین سادگی ضریب عملکرد نسبتا مناسبی دارد. همچنین از آنجا که گیاهان دارویی به دما حساس میباشند و حفظ خواص آنها بستگی زیادی به شرایط خشک کردن دارد با استفاده از پمپ حرارتی با هزینه نسبتا کم میتوان محصول ممناسبی بهدست آورد.
در پژوهشی اکتاس و همکاران 2015 [57] عملکردیک خشک کن پمپ حرارتی برای خشک کردن برگ بو را بررسی و مدلسازی کردند و شرایط مختلف خشک شدن را کنترل و بررسی کردند. آنها به این نتیجه رسیدند دمای بهینه خشک کردن با بالاترین بازده دمای 45 درجه سانتیگراد است و پمپ حرارتی خشک کن یرای برقراری شرایط جهت خشک کردن مناسب است.
در تحقیقی ژوان و همکاران 2013 [58] جهت خشک کردن قارچ یک پمپ حرارتی خشک کن را بررسی کردند. آنها در تحقیقشان به نتیجه مطلوبی رسیدندو دریافتند که میتوان از خشک کنهای پمپ حرارتی در مقیاس صنعتی استفاده کرد.
روسی و همکاران 1992 [59] طی آزمایشی اقدام به خشک کردن تکههای پیاز با استفاده از خشک کن پمپ حرارتی کردند. نتایج آزمایش بیانگر آن بود که استفاده از پمپ حرارتی خشک کن منجر به 30 درصد کاهش انرژی شده علاوه برآن با استفاده از این روش محصول با کیفیتتری حاصل میشود.
پژوهشی توسط پال و همکاران 2008 [60] صورت گرفت که طی آن خشک کردن فلفل سبز شیرین توسط یک خشک کن پمپ حرارتی در دماها و رطوبت های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. آنها به این نتیجه رسیدند که از نظر مصرف انرژی و کیفیت نهایی محصول، بهترین راه خشک کردن محصول در دمای 35 درجه و با استفاده از خشک کن پمپ حرارتی میباشد.
سید حسین جعفریان محمدی1394[56] در تحقیقی عوامل موثر بر خشک کردن سبزیجات در خشک کن کابینتی با افزودن پمپ حرارتی را ارزیابی کرد. او ازریابی خود را در سرایط مختلف سایه، آفتاب، باپمپ حرارتی و بدون پمپ حرارتی انجام داد و به این نتیجه رسید که خشک کردن با پمپ حرارتی توانایی کنترل بهتری بر رطوبت محفظه خشک کن دارد و پارامتر های رنگ در نمونههای خشک شده با پمپ حرارتی نسبت به حالت بدون پمپ حرارتی، با نمونه تازه شباهت بیشتری داشت.
در پژوهشی خالد گمار و همکاران[48] پارامترهای کیفی ورقههای گوجه فرنگی را طی خشک کردن در خشک کن هوای داغ مجهز به پمپ حرارتی و در دو دمای 50 و 60 درجه سانتی گراد و دو سرعت جریان هوای 1 و 1/5 متر بر ثانیه مورد بررسی قرار دادند.نتایج نشان داد با کاهش محتوای رطوبتی مقادیر شاخصهای رنگ نمونهها و همچنین چروکیدگی با استفاده از پمپ حرارتی در تماماها و سرعتها کاهش یافت. خشک کن هوای داخ مجهز به پمپ حرارتی اثر خیلی زیادی بر پارامترهای کیفی نداشت اما محصول خشک شده کیفیت نسبتا مطلوبی داشت.
2-3-5 تحلیل اقتصادی پمپهای حرارتی خشک کن
صرفه جویی در مصرف انرژی یکی از دلایل مهم انتخاب خشک کنهای پمپهای حرارتی و مکانیزمهای مشابه آن است. البته عایق بودن خشک کن نقش مهمی در این امر دارد. تحقیقات انجام شده در مورد خشک کن پمپ حرارتی خورشیدی نشان میدهد که سیکل انبساط مستقیم خورشیدی، گازهای سمی دیاکسید کربن و اکسیدهای نیتروژندار تولید نمیکند اما در برخی از خشک کنهای سنتی همچنان از سوختهای فسیلی استفاده میشود که سهامداران این مجموعهها باید به خاطر تولید اکسیدهای نیتروژن دار و سایر گازهای سمی جریمه بپردازند. با وجود اینکه هزینه اولیه سیستم پمپ حرارتی خورشیدی بالاست اما خشک کردن حدود 5/1 تن گندم و حدود 3 مگاوات ساعت ظرفیت حرارتی برای گرم کردن آب در سال اول میتواند بخش اعظمی از سرمایه اولیه را جبران کند. طول عمر مفید این سیستمها حدود 20 سال برآورد شده است. بازگشت سرمایه در انواع مکانیزمهای خشک کن از دو ماه تا دو سال متغیر است[29] .
خشککنهای معمول دارای بازده پایین و اغلب کمتر از 35 درصد میباشند[61]. پمپهای حرارتی خشککن حدود 60 تا 80 درصد انرژی بیشتری نسبت به خشککنهای معمول که با دمای مشابه کار میکنند مصرف مینمایند[62] . بنابراین حتی با وجود هزینه سرمایه گذاری بالای خشک کنهای حرارتی، استفاده از این روش از لحاظ اقتصادی توجیه پذیر است.
2-4 خلاصه فصل
در ابتدای فصل کلیاتی از تهویه مطبوع بیان شد. پمپ حرارتی به عنوان یک سیستم تهویه مطبوع از منابع انرژی طبیعی مانند زمین، هوا و آب جهت گرمایش و سرمایش استفاده میکند. از این جهت راندمان بالایی دارد و با توجه به بحران انرژی فسیلی و مضرات آن، این سیستمها مورد توجه واقع شده اند. یک پمپ حرارتی در حالت سرمایش مطابق با سیکل تبرید کار میکند و از اجزای اصلی کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و شیر انبساط تشکیل شده است. پمپ حرارتی با معکوس کردن سیکل تبرید توسط یک شیر چهار راهه از حالت سرمایش به حالت گرمایش درمیآید. پمپهای حرارتی انواع مختلفی دارند و میتوانند تراکمی، جذبی، زمینی، هوایی، خورشیدی، مدار باز و مدار بسته باشند. استفاده از آنها به دلیل جایگزین شدن منابع طبیعی انرژی به جای سختهای فسیلی، باعث کاهش تولید CO2 و سایر گازهای مضر سوختهای فسیلی میشود.
در ادامه فصل کاربردهای صنعتی پمپهای حرارتی مورد بررسی قرار گرفت. موارد زیر خلاصهای از این فصل میباشند.
o معمولا مراحل انجام فرآیندهای شیمیایی نیازمند صرف انرژی بالایی است و هدر رفت انرژی بالایی دارند. از طرفی پمپهای حرارتی با استفاده از انرژیای تجدید پذیر باعث کاهش مصرف و هدر رفت انرژی میشود. از این رو از این سیستمها در فرآیندهای شیمیایی مختلف استفاده میشود.
o برجهای تقطیر و برجهای خنک کننده از پرکاربردترین تجهیزات صنعتی هستند و جهت بهینهسازی انرژی در آنها ازپمپهای حرارتی استفاده میشود.
o برای تولید برق، استفاده از انرژی خورشیدی و آب شیرین کن میتوان از پمپ حرارتی بهره برد.
o خشک کن های پمپ حرارتی در صنعت خشک کردن خصوصا خشک کردن مواد غذایی کاربرد داشته و کیفیت محصول در آنها نسبت به روشهای معمول خشک کردن بالاتر است.
o خشک کن پمپ حرارتی خورشیدی از لحاظ مصرف انرژی بهصرفه است اما نمیتوان در طول شب از آن بهره برد.
o هزینه سرمایه گذاری خشک کن های پمپ حرارتی بالا بوده اما از لحاظ بهینه سازی انرژی مفید بوده و با کاهش هزینههای جاری، سرمایه گذاری اولیه را به سود میرساند.

فصل 3
نتیجه گیری و پیشنهادات
3-1 نتیجه گیری
پمپهای حرارتی به عنوان یک سیستم تهویه مطبوع از منابع انرژی طبیعی مانند زمین، هوا و آب جهت گرمایش و سرمایش استفاده میشوند. از این جهت راندمان بالایی دارند و با توجه به بحران انرژی فسیلی و مضرات آن، این سیستمها مورد توجه واقع شده اند. یک پمپ حرارتی در حالت سرمایش مطابق با سیکل تبرید کار میکند و از اجزای اصلی کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و شیر انبساط تشکیل شده است. پمپ حرارتی با معکوس کردن سیکل تبرید توسط یک شیر چهار راهه از حالت سرمایش به حالت گرمایش درمیآید. پمپهای حرارتی انواع مختلفی دارند و میتوانند تراکمی، جذبی، زمینی، هوایی، خورشیدی، مدار باز و مدار بسته باشند. استفاده از آنها به دلیل جایگزین شدن منابع طبیعی انرژی به جای سوختهای فسیلی، باعث کاهش تولید CO2 و سایر گازهای مضر سوختهای فسیلی میشود. خطر تمام شدن سوختهای فسیلی و آلودگیهای آنها از مشکلات اصلی انسانها میباشد. با توجه به کاربردهای فراوان پمپهای حرارتی در بهینه سازی و کاهش تولید گازهای سمی و سازگاری این سیستمها با محیط زیست، استفاده از این سیستمها لازم است.
با وجود این که استفاده از پمپ حرارتی باعث بالا رفتن هزینههای سرمایه گذاری میشود، استفاده از آنها توجیه اقتصادی دارد. چراکه این سیستمها باصرفهجویی در انرژی و کاهش هزینههای جاری، پس از مدتی هزینههای سرمایه گذاری را جبران کرده و باعث سود دهی سیستم میشوند.
3-2 پیشنهادات
از لولههای پره دار درون زمین جهت افزایش راندمان سیستم استفاده شود، همچنین میتوان از چند منبع انرژی طبیعی مثلا زمین، هوا و آب به طور همزمان در پمپ حرارتی استفاده کرد. بررسی امکان ذخیره سازی فصلی انرژی توسط پمپ حرارتی و استفاده در دیگر فصلها نیز میتواند مورد توجه و پژوهش قرار گیرد.

مراجع

1. امراللهی, م. and ی.ن. صارم, چشم انداز های استفاده از فن اوری انرژی ژئوترمال (پمپ های حرارتی زمین گرمایی) در ایران, in اولین کنفرانس انرژی های تجدیدپذیر و تولید پراکنده ایران. 2010.
2. میرعرب, ف., ف. ملیجی, and ر.آ.ذ. فر, پمپ حرارتی زمین گرمایی رویکردی نوین در تامین حرارت و برودت ساختمان ها, in نخستین همایش ملی انرژی ساختمان و شهر. 1394.
3. یزدی, م.ا. and ر.م. معافی, بررسی مزایای پمپ حرارتی زمین گرمایی، نحوه عملکرد و انواع آن, in دومین همایش سراسری محیط زیست، انرژی و پدافندزیستی.
4. آسایش, م., ع.ح.م.ع. کنی, and ع. سرائی, پمپ حرارتی زمین گرمایی به عنوان اولویت انرژی کشور in اولین همایش ملی فناوری های پیشرفته در مهندسی و محیط زیست. 1397.
5. شکیبی, خ.) ﭘﻤﭙﻬﺎی ﺣﺮارﺗﯽ ﻣﻨﺒﻊ زﻣﯿﻨﯽ(ژﺋﻮﺗﺮﻣﺎل, in دوﻣﯿﻦ ﻫﻤﺎﯾﺶ ﺑﻬﯿﻨﻪ ﺳﺎزی ﻣﺼﺮف اﻧﺮژی در ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن 1381.
6. Omer, A.M., Ground-source heat pumps systems and applications. Renewable and sustainable energy reviews, 2008. 12(2): p. 344-371.
7. Erkan, K., et al., Understanding the Chena Hot Springs, Alaska, geothermal system using temperature and pressure data from exploration boreholes. Geothermics, 2008. 37(6): p. 565-585.
8. Hanova, J. and H. Dowlatabadi, Strategic GHG reduction through the use of ground source heat pump technology. Environmental Research Letters, 2007. 2(4): p. 044001.
9. طباطبایی, س.م., محاسبات تاسیسات ساختمان. 1382.
10. آموزشی, س.پ.و.ب.ر., et al., نصب و راه اندازی پخش کننده های گرمایشی و تابشی. 1397.
11. Kavanaugh, S.P., Design of geothermal systems for commercial and institutional buildings. GROUND-SOURCE HEAT PUMPS, 1997.
12. سازمان انرژی های نوین ایران. www.suna.org.ir/fa/geothermal.
13. Self, S.J., B.V. Reddy, and M.A. Rosen, Geothermal heat pump systems: Status review and comparison with other heating options. Applied energy, 2013. 101: p. 341-348.
14. خدائی, ف. and آ. خیاوی, پمپ حرارتی زمین گرمایی، مزایا و اولویت های استفاده از ان در جهت گرمایش و تامین آب گرم مصرفی ساختمان ها, in همایش منطقه ای مهندسی عمران و بحران آب و انرژی. 1391: دانشگاه آزاد اسلانی واحد مشکین شهر

15. پرست, س.م.ی., آ. کهرابی, and ط. عسکری, بررسی اثرات زیست محیطی و اقتصادی یک پمپ حرارتی زمین گرمایی اجرا شده در شهر تهران, in اولین همایش بین المللی و سومین همایش ملی معماری، عمران و محیط زیست شهری. 1394.
16. Michopoulos, Α. and Ν. Κyriakis, Predicting the fluid temperature at the exit of the vertical ground heat exchangers. Applied Energy, 2009. 86(10): p. 2065-2070.
17. Sanaye, S. and B. Niroomand, Thermal-economic modeling and optimization of vertical ground-coupled heat pump. Energy Conversion and Management, 2009. 50(4): p. 1136-1147.
18. Zhao, Y., Z. Shigang, and L. Xun, Cost-effective optimal design of groundwater source heat pumps. Applied Thermal Engineering, 2003. 23(13): p. 1595-1603.
19. ارجنکی, ح.غ. کمپرسور و انواع آن به زبان ساده. سازمان علمی و آموزشی فرادرس 1397.
20. آموزشی, س.پ.و.ب.ر., نگهداری و تعمیر تاسیسات سرمایشی و گرمایشی. 1397.
21. خلیلی, آ., بررسی شرایط احداث سیستم پمپ حرارتی زمین گرمایی برای یک نمونه ساختمان همراه تخمین هزینه های سرمایه گذاری و محاسبه مدت زمان بازگشت سرمایه, in دومین هممایش ملی انرژی های نو و پاک دانشکده شهید مفتح همدان. 1392.
22. خبیصی, ح.م., کاربرد و مزایای پمپ حرارتی زمین گرمایی, in اولین کنفرانس پیشرفت های نوین در حوزه انرژی. 2015.
23. کوهستانی, ع.ص., مروری بر انواع پمپ های حرارتی پیشرفته جهت کاربرد های گرمایشی و تولید آب گرم مصرفی و تحلیل جریان انرزیی در آنها, in اولین کنفرانس بین المللی رویکرد های نوین نگهداشت انرژی. 1390.
24. داریان, آ.ف., بررسی و محاسبه تاثیر پمپ های حرارتی زمینپایه در کاهش انتشار دی اکسید کربن, in اولین همایش و نمایشگاه تخصصی محیط زیست، انرژی و صنعت پاک.
25. صنایع, س., م. چهارطاقی, and س.م.م. شمیرانی, مروری بر پمپ های حرارتی با منبع زمینی، کاربرد و مزایای آن.
26. مهران, س. and س.م.س.پ. محله, بررسی سیستم پمپ حرارتیی با منبع زمینی برای سرمایش ساختمان, in همایش ملی مهندسی مکانیک. 1397: دانشگاه آزاد اسلامی واحد لنگرود.
27. Lund, J., et al., Geothermal (ground-source) heat pumps: a world overview. Geo-Heat Center Quarterly Bulletin, 2004. 25(3).
28. رامشه, س.م.ج.ر., ارزیابی هزینه- منفعت پمپ حرارتی زمین گرمایی نسبت به سیستم های سرمایشی و گرمایشی مرسوم. 2016.
29. داویجانی, ج.ک., بررسی و بهبود عملکرد خشک کن های پمپ حرارتی به کمک انرژی خورشیدی. 1394, دانشگاه صنعتی شاهرود.
30. بلندپروا, ا., و.ا.م. ارمندی, and ا. فخار, بررسی عملکرد سیستم آب گرم ترکیبی پمپ حرارتی خورشیدی, in اولین کنفرانس توسعه محوری مهندسی عمران، معماری، برق و مکانیک ایران. 1397: دانشگاه گلستان.
31. پرخیال, س., et al., تحلیل اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی پمپ حرارتی زمین گرمایی (مطالعه موردی شهر ملایر), in دومین همایش ملی انرژی های نو و پاک. 1392: دانشگاه شهید مفتح همدان.
32. Dong, A., L. Zhang, and L.N. Damoah, Beneficial and technological analysis for the recycling of solar grade silicon wastes. JOm, 2011. 63(1): p. 23-27.
33. Takiguchi, H. and K. Morita, Sustainability of silicon feedstock for a low-carbon society. Sustainability science, 2009. 4(1): p. 117.
34. دانشور, م. and م. طغیانی, بهینه سازی و شبیه سازی فرآیند خالص سازی تری کلرو سیلان به کمک ایده پمپ حرارتی با استفاده از نرم افزار اسپن هایسیس, in سومین کنفرانس ملی و اولین کنفرانس بین المللی پژوهش های کاربردی در مهندسی شیمی.
35. باصری, ع.ا., و.ا. باصری, and ا.ر. دل, بررسی عملکرد سیستم بهینه شده پمپ حرارتی زمین گرمایی به همراه برج خنک کن در اقلیم های متفاوت ایران, in اولین همایش ملی سیستم های انرژی.
36. پور, د.م.ع. and م.ک. نژاد, بهینه سازی مصرف انرژی با پمپ های حرارتی در برج های تقطیر, in پانزدهمین کنفرانس سالانه بین المللی مهندسی مکایک.
37. زاده, ا.ح.ک., بهینه سازی مصرف انرژی در فرآیند های شیمیایی ( کاربرد پمپ های حرارتی در بهینه سازی مصرف انرژی در برج های تقطیر ). 1383, دانشگاه علوم و فنون مازندران پژوهشگاه صنعت نفت.
38. خدابخشی, ع., بهینه سازی انرژی فرآیند جداسازی آب و متانول با فشرده سازی بخار بالای برج به روش پمپ حرارتی.
39. اکرمی, غ., تحلیل کنترل پذیری برج تقطیر از تریق تلفیق با پمپ حرارتی. 1392, دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی.
40. گودرزوندچگینی, ف. and ا.ق. کفرودی, بررسی اقتصادی کاربرد پمپ های حرارتی در انتگراسیون سیستم های تقطیر. 2018.
41. افتخاری, آ., م. معصومی, and م. دهقانی, امکان سنجی استفاده از پمپ حرارتی جذبی در انتگراسیون حرارتی واحد تقطیر پالایشگاه تقطیر, in چهاردهمین کنگره ملی مهندسی شیمی ایران. 1391: دانشگااه صنعتی شریف تهران.
42. توتونچیان, ا., م.ف. فائد, and م.ع. زاده, بررسی و امکان سنجی تولید برق ازمنابع دما توسط ژئوترمال با استفاده از پمپ حرارتی, in اولین همایش و نمایشگاه تخصصی محیط زیست، انرژی و صنعت پاک.
43. حسینی, س., ع. خضایی, and ر.ا. فاتحی, طراحی یک دستگاه آب شیرین کن خورشیدی تقویت شده با پمپ حرارتی جذبی, in اولین کنفرانس و نمایشگاه بین المللی انرژی خورشیدی. 1393.
44. شبیلو, ا.م. and ع.ا. امیری, پمپ حرارتی و بررسی تولید برق و حرارت از انرژی زمین گرمایی, in اولین همایش ملی انرژی های نو و پاک. 1393.
45. چهارطاقی, م., کاربرد پمپ حرارتی در صنعت خشک کردن. 1390.
46. رضایی, ر., et al., به کار گیری پمپ های حرارتی به منظور خشک کردن محصولات غذایی حساس به حرارت, in بیست و دومین کنگره ملی علوم و صنایع غذایی. 1393.
47. شهبازی, م., ه. کریمی, and م. رحیمی, بررسی مدل های نیمه تئوری در سینتیک خشک کردن گیاه دارویی آویشن شیرازی در دما های گوناگون در یک خشک کن پمپ حرارتی, in 4THInternational Conference On Oil, Gas and Ptrochemical, Tehran Univrsity, Iran.
48. گمار, خ., et al., مطالعه پارامتر های کیفی ورقه های گوجه فرنگی طی خشک شدن در خشک کن هوای داغ مجهز به پمپ حرارتی.
49. Fatouh, M., et al., Herbs drying using a heat pump dryer. Energy Conversion and Management, 2006. 47(15-16): p. 2629-2643.
50. Dandamrongrak, R., G. Young, and R. Mason, Evaluation of various pre-treatments for the dehydration of banana and selection of suitable drying models. Journal of Food Engineering, 2002. 55(2): p. 139-146.
51. Mujumdar, A.S., Handbook of industrial drying, revised and expanded. Vol. 1. 1995: CRC Press.
52. Chua, K., et al., Convective drying of banana, guava and potato pieces: effect of cyclical variations of air temperature on drying kinetics and color change. Drying technology, 2000. 18(4-5): p. 907-936.
53. Arslan, D. and M.M. Özcan, Evaluation of drying methods with respect to drying kinetics, mineral content and colour characteristics of rosemary leaves. Energy Conversion and Management, 2008. 49(5): p. 1258-1264.
54. Chua, K., et al., Heat pump drying: Recent developments and future trends. Drying technology, 2002. 20(8): p. 1579-1610.
55. Minea, V., Heat-pump-assisted drying: Recent technological advances and R&D needs. Drying Technology, 2013. 31(10): p. 1177-1189.
56. محمدی, س.ح.ج., ارزیابی عوامل موثر بر خشک کردن سبزیجات در خشک کن کابینتی با افزودن پمپ حرارتی. 1394, دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری.
57. Aktaş, M., et al., Performance analysis and modeling of a closed-loop heat pump dryer for bay leaves using artificial neural network. Applied Thermal Engineering, 2015. 87: p. 714-723.
58. Juan, W., et al., Performance analysis of heat pump dryer to dry mushroom. Adv J Food Sci Technol, 2013. 5(2): p. 164-168.
59. Rossi, S., L. Neues, and T. Kicokbusch, Thermodynamic and energetic evaluation of a heat pump applied to the drying of vegetables. Drying, 1992. 92: p. 475-8.
60. Pal, U., M.K. Khan, and S. Mohanty, Heat pump drying of green sweet pepper. Drying Technology, 2008. 26(12): p. 1584-1590.
61. Lawton, J., Drying: the role of heat pumps and electromagnetic fields. Physics in Technology, 1978. 9(5): p. 214.
62. Strommen, I., et al. Low temperature drying with heat pumps new generations of high quality dried products. in Proceeding in 13th International Drying Symposium (IDS2002). 2002.

1 air conditioning
2 Heat pump
3 Geothermal Heat Pump (GHP)
4 Groun Source Heat Pump (GSHP)
5 Geothermal Energy
6 Compressor
7 Expansion valve
8 Condenser
9 Evaporator
10 Refigerant
11 Expansion valve
12 Coefficient of Performance COP
13 Heat pump dryer

————————————————————

—————

————————————————————

3

ر

3

21

34

36