پمپ حرارتی یا پمپ گرمایی متصل به زمین ( heat pump )

-در پمپ های گرمایی از انرژی الکتریکی یا انرژی بر گرفته از سوخت های فسیلی ، برای جابجا کردن گرما از داخل به خارج در اوقات گرم سال یا برعکس در اوقات سرد سال استفاده می شود.

-دو نوع اصلی پمپ گرمایی بر مبنای این که از چرخه تراکمی یا جذبی استفاده شود ، وجود دارد :

• یک پمپ گرمایی تراکمی می تواند با نیروی برق یا مکانیکی کار کند.
• یک پمپ گرمایی جذبی به جای انرژی الکتریکی یا مکانیکی به یک منبع تولید گرما نیاز دارد.

-چیلرهای جذبی ( که فقط برای سرمایش استفاده می شوند ) خیلی بیشتر از پمپ های گرمایی جذبی ( که هم برای سرمایش و هم برای گرمایش استفاده می شوند ) ، معمول می باشند. پمپ های گرمایی تراکمی برقی به میزان فراوان در دسترس می باشند و چندین دهه است که به صورت انبوه در بازار عرضه می شوند .

-با معکوس نمودن جهت جریان سیال یک هیت پمپ میتواند یا به عنوان یک واحد گرمایشی در زمستان ( که گرما را از خارج به داخل منتقل میکند ) ، یا به عنوان یک دستگاه تهویه مطبوع در تابستان ( که گرما را از داخل به خارج منتقل می کنند ) ، عمل کند .

-هیت پمپ ها در جایی مناسب می باشند که هم سرمایش تابستانی و هم گرمایش زمستانی مورد نیاز می باشد. از آنجا که بازدهی هیت پمپ ها بر حسب دمای خارج افت می کند، استفاده از آنها در اقلیم های بسیار سرد مناسب نمی باشد .

• هیت پمپ با منبع آب ‌زمینی (GWHP) :

-با اتصال هیت پمپ به آب زیرزمینی به جای هوای خارجی ، می توان به بازدهی بسیار بهتری دست یافت . چرا که زمین در زمستان بسیار گرم تر و در تابستان بسیار خنک تر می باشد  .

• هیت‌پمپ با منبع زمین‌گرمایی ( GSHP) :

-در این نوع هیت‌پمپ که البته به عنوان زیر شاخه ای از هیت‌پمپ‌های آبی نیز شناخته می‌شود، خاک درون زمین به عنوان منبع دریافت حرارت در حالت گرمایش و به عنوان منبع انتقال‌دهنده حرارت در حالت سرمایش عمل می‌کند.  دمای خاک از عمق‌هایی به بعد ثابت می‌ماند که بسته به ارتفاع از سطح دریا و ویژگی‌های لایه‌های زمین برای مناطق مختلف متفاوت است.

-امروزه در کشورهای صنعتی بخش قابل توجهی از سرمایش و گرمایش با بهره گیری از مبدل های متصل به زمین صورت می پذیرد. رایج ترین نوع استفاده از انرژی زمین در تهویه مطبوع ، اتصال این نوع مبدل ها به پمپ های حرارتی است که به پمپ های حرارتی متصل به زمین معروف هستند.

-پمپ های حرارتی منبع زمینی یک روش کارآمد برای مهار انرژی زمین گرمایی است. این سیستم ها باعث صرفه جویی قابل توجهی در هزینه ها در مقایسه با جایگزین های سوخت فسیلی و همچنین مزایای زیست محیطی می شوند.

-پمپ های حرارتی متصل به زمین Ground Source Heat Pumps  به دلیل کمتر بودن کار مکانیکی و نزدیک بودن دمای منبع (چاه) حرارتی به دمای مورد نیاز داخل ساختمان از ضریب عملکرد بالاتری نسبت به پمپ های حرارتی رایج برخوردارند .

-حرارت جذب شده توسط زمین در طول تابستان میتواند به طور مؤثر در زمستان مورد استفاده قرار گیرد. لازم به توضیح است که به طور متوسط نزدیک به نیمی از انرژی خورشید توسط زمین جذب می گردد. این سیکل سالیانه باعث پدید آمدن یک پتانسیل انرژی حرارتی قابل استفاده برای سرمایش و گرمایش ساختمان میشود.

-پمپ حرارتی متصل به زمین ، انرژی ذخیره شده در زمین را به انرژی سودمند برای سرمایش و گرمایش و تأمین آب گرم مصرفی ساختمان ها تبدیل می کند.

-از آنجا که در پمپ حرارتی متصل به زمین احتراقی صورت نمی گیرد، و تنها انرژی از زمین به ساختمان یا برعکس منتقل میشود ، پمپ حرارتی می تواند بیش از انرژی مصرفی خود ، سرمایش یا گرمایش ایجاد کند و در نتیجه بازدهی بین ۲۰۰ درصد تا ۵۰۰ درصد در طول یک فصل داشته باشد.

-پمپ حرارتی متصل به زمین به دلیل دمای مناسب زمین در اوقات گرم و سرد سال، از پمپ های حرارتی هوایی پربازده تر است. همچنین از فناوری های متعارف گرمایش و تهویه هوا نیز پربازده تر و با هزینه نگهداری کمتری است. فضای کمتری نیاز دارد خصوصاً زمانی که حلقه گردش سیال ساختمان جایگزین کانال های هوا می شود.

-پمپ های حرارتی منبع زمینی گرمایش و تامین آب گرم کارآمد را برای املاک تجاری و مسکونی ارائه می دهند. آنها از لوله هایی استفاده می کنند که در فضای باز مدفون شده اند تا گرما را از زمین جمع آوری کنند.

• پمپ حرارتی با استفاده از انرژی خورشیدی :

هیت پمپ های خورشیدی برای دو منظور گرمایش فضا و تولید آب گرم مصرفی مورد استفاده قرار می گیرند .

• برای استفاده از انرژی خورشیدی در هیت پمپ ها جهت گرمایش فضا، دو رویکرد اصلی وجود دارد :

-در رویکرد اول پانل های خورشیدی به عنوان اواپراتور برای هیت پمپ های تراکمی عمل می کنند. این سیستم تحت عنوان " هیت پمپ خورشیدی انبساط مستقیم " نامیده می شود.

-در رویکرد دوم آب در کلکتور به گردش در آمده گرم شده و از یک منبع ذخیره آب گرم عبور می کنند. مقداری از گرما به این منبع داده میشود و سپس از اواپراتور هیت پمپ می گذرد. هنگامی که دمای کلکتور کمتر از حد معینی است. آب بین منبع ذخیره آب گرم و اواپراتور چرخش می کنند .