ปั๊มความร้อนทางอุณหพลศาสตร์

หลักการทางอุณหพลศาสตร์ของปั๊มความร้อน

ปั๊มความร้อนเป็นเครื่องที่ถ่ายเทความร้อนจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง มันทำหน้าที่เป็นเครื่องปรับอากาศหรือเตาเผา กระบวนการของเครื่องนี้เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนย้ายอากาศจากภายนอกสู่ภายในอาคารโดยไม่ต้องใช้พลังงานมากนัก สามารถผลิตลมร้อนและเย็นได้ตามอุณหภูมิที่ต้องการ ในวันที่อากาศร้อน ปั๊มความร้อนจะดึงอากาศเย็นจากภายนอกเข้ามาและทำให้อากาศภายในบ้านหรือรถยนต์เย็นลงได้ เมื่ออากาศเย็นก็สามารถทำสิ่งเดียวกันได้ แต่ดึงความร้อนจากอากาศภายนอกมาสู่สภาพแวดล้อมที่อบอุ่น

ระบบสุริยจักรวาลอุณหพลศาสตร์ผสมผสานเทคโนโลยีที่ไม่สมบูรณ์สองอย่าง ได้แก่ ปั๊มความร้อนและตัวสะสมความร้อนจากแสงอาทิตย์

ปั๊มความร้อนเป็นอุปกรณ์ที่ค่อนข้างมีประสิทธิภาพ แต่ความร้อนที่เกิดจากส่วนประกอบหมุนเวียนจะแตกต่างกันไปตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมเท่านั้น ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์แบบใช้ความร้อนเป็นแหล่งความร้อนที่ดีที่สุดในวันที่อากาศร้อนและมีแดดจ้า แต่จะไร้ประสิทธิภาพโดยสิ้นเชิงเมื่อใดก็ตามที่ไม่มีดวงอาทิตย์ เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์แบบเทอร์โมไดนามิกส์สามารถก้าวข้ามข้อจำกัดของทั้งเทคโนโลยีปั๊มความร้อนและเทคโนโลยีตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ได้

ผ่านของเหลวหล่อเย็น (R134a หรือ R407c) ซึ่งครอบคลุมวงจรปิด ของเหลวจะเข้าสู่แผงโซลาร์เซลล์และได้รับผลกระทบจากแสงแดด ฝน ลม อุณหภูมิสภาพแวดล้อม และปัจจัยสภาพอากาศอื่นๆ ในระหว่างกระบวนการนี้ ของเหลวจะได้รับความร้อนในลักษณะที่ดีกว่าปั๊มความร้อน หลังจากขั้นตอนนี้ ความร้อนจะถูกถ่ายโอนไปยังตัวแลกเปลี่ยนโดยใช้คอมเพรสเซอร์ขนาดเล็กซึ่งจะทำให้น้ำร้อน ระบบทำงานได้แม้ไม่มีแสงแดดและทำงานได้แม้ในเวลากลางคืน โดยให้น้ำร้อนอุณหภูมิ 55C ทั้งวันทั้งคืน ลูกเห็บ ฝน ลม หรือแดดออก ซึ่งแตกต่างจากระบบความร้อนจากแสงอาทิตย์แบบดั้งเดิม

โดยพื้นฐานแล้วการใช้พลังงานของระบบจะเหมือนกับคอมเพรสเซอร์ตู้เย็นที่ทำให้ของเหลวไหลเวียน ไม่มีเครื่องช่วยหายใจที่ช่วยในกระบวนการระเหยหรือรอบการละลายน้ำแข็ง ซึ่งบ่งบอกถึงการใช้พลังงานโดยไม่จำเป็น ไม่เหมือนสิ่งที่เกิดขึ้นกับปั๊มความร้อน