हीटिंग आणि कूलिंग तंत्रज्ञानाच्या क्षेत्रात, हीट पंप हे अत्यंत कार्यक्षम आणि पर्यावरणपूरक उपाय म्हणून उदयास आले आहेत. हीटिंग आणि कूलिंग दोन्ही कार्ये प्रदान करण्यासाठी ते निवासी, व्यावसायिक आणि औद्योगिक सेटिंग्जमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. हीट पंपांचे मूल्य आणि ऑपरेशन खरोखर समजून घेण्यासाठी, त्यांच्या कार्य तत्त्वांचा आणि कामगिरी गुणांक (COP) च्या संकल्पनेचा सखोल अभ्यास करणे आवश्यक आहे.
उष्णता पंपांच्या कार्याची तत्त्वे
मूलभूत संकल्पना
उष्णता पंप हे मूलतः एक उपकरण आहे जे एका ठिकाणाहून दुसऱ्या ठिकाणी उष्णता हस्तांतरित करते. पारंपारिक हीटिंग सिस्टम्स ज्या ज्वलन किंवा विद्युत प्रतिकाराद्वारे उष्णता निर्माण करतात त्या विपरीत, उष्णता पंप विद्यमान उष्णता थंड क्षेत्रातून गरम क्षेत्रात हलवतात. ही प्रक्रिया रेफ्रिजरेटर कशी काम करते त्यासारखीच आहे, परंतु उलट आहे. रेफ्रिजरेटर त्याच्या आतील भागातून उष्णता काढतो आणि ती आसपासच्या वातावरणात सोडतो, तर उष्णता पंप बाहेरील वातावरणातून उष्णता काढतो आणि ती आत सोडतो.
रेफ्रिजरेशन सायकल
उष्णता पंपाचे ऑपरेशन रेफ्रिजरेशन सायकलवर आधारित असते, ज्यामध्ये चार मुख्य घटक असतात: बाष्पीभवन यंत्र, कंप्रेसर, कंडेन्सर आणि विस्तार झडप. हे घटक एकत्र कसे कार्य करतात याचे चरण-दर-चरण स्पष्टीकरण येथे आहे:
- बाष्पीभवन करणारा: ही प्रक्रिया बाष्पीभवन यंत्रापासून सुरू होते, जे थंड वातावरणात असते (उदा. घराबाहेर). रेफ्रिजरंट, कमी उकळत्या बिंदूसह एक पदार्थ, आसपासच्या हवेतून किंवा जमिनीतून उष्णता शोषून घेतो. उष्णता शोषून घेत असताना, रेफ्रिजरंट द्रवातून वायूमध्ये बदलतो. हा टप्प्यातील बदल महत्त्वाचा आहे कारण तो रेफ्रिजरंटला लक्षणीय प्रमाणात उष्णता वाहून नेण्यास अनुमती देतो.
- कंप्रेसर: नंतर वायूयुक्त रेफ्रिजरंट कंप्रेसरकडे जाते. कंप्रेसर रेफ्रिजरंटला कॉम्प्रेस करून त्याचा दाब आणि तापमान वाढवतो. हे पाऊल आवश्यक आहे कारण ते रेफ्रिजरंटचे तापमान इच्छित घरातील तापमानापेक्षा जास्त पातळीपर्यंत वाढवते. उच्च-दाब, उच्च-तापमान रेफ्रिजरंट आता त्याची उष्णता सोडण्यास तयार आहे.
- कंडेन्सर: पुढील पायरी म्हणजे कंडेन्सर, जो उष्ण वातावरणात (उदा. घराच्या आत) स्थित असतो. येथे, गरम, उच्च-दाब असलेले रेफ्रिजरंट त्याची उष्णता आसपासच्या हवेत किंवा पाण्यात सोडते. रेफ्रिजरंट उष्णता सोडताच, ते थंड होते आणि वायूपासून द्रवात बदलते. या टप्प्यातील बदलामुळे मोठ्या प्रमाणात उष्णता सोडली जाते, जी घरातील जागा गरम करण्यासाठी वापरली जाते.
- विस्तार झडप: शेवटी, द्रव रेफ्रिजरंट विस्तार झडपातून जातो, ज्यामुळे त्याचा दाब आणि तापमान कमी होते. ही पायरी रेफ्रिजरंटला बाष्पीभवनात पुन्हा उष्णता शोषण्यासाठी तयार करते आणि चक्र पुनरावृत्ती होते.
कामगिरी गुणांक (COP)
व्याख्या
कामगिरी गुणांक (COP) हे उष्णता पंपाच्या कार्यक्षमतेचे मोजमाप आहे. ते वितरित (किंवा काढून टाकलेले) उष्णता आणि वापरलेल्या विद्युत उर्जेचे प्रमाण असे परिभाषित केले जाते. सोप्या भाषेत सांगायचे तर, उष्णता पंप वापरत असलेल्या प्रत्येक युनिट विजेसाठी किती उष्णता निर्माण करू शकतो हे ते आपल्याला सांगते.
गणितीयदृष्ट्या, COP असे व्यक्त केले आहे:
COP = वापरलेली विद्युत ऊर्जा (W) दिलेली उष्णता (Q)
जेव्हा उष्णता पंपाचा COP (कार्यक्षमतेचा गुणांक) 5.0 असतो, तेव्हा पारंपारिक इलेक्ट्रिक हीटिंगच्या तुलनेत तो वीज बिलांमध्ये लक्षणीय घट करू शकतो. येथे तपशीलवार विश्लेषण आणि गणना आहे:
ऊर्जा कार्यक्षमतेची तुलना
पारंपारिक इलेक्ट्रिक हीटिंगचा COP १.० असतो, म्हणजेच ते प्रत्येक १ kWh विजेसाठी १ युनिट उष्णता निर्माण करते. याउलट, ५.० COP असलेला उष्णता पंप प्रत्येक १ kWh विजेसाठी ५ युनिट उष्णता निर्माण करतो, ज्यामुळे ते पारंपारिक इलेक्ट्रिक हीटिंगपेक्षा खूपच कार्यक्षम बनते.
वीज खर्च बचत गणना
१०० युनिट उष्णता निर्माण करण्याची गरज गृहीत धरून:
- पारंपारिक इलेक्ट्रिक हीटिंग: १०० किलोवॅट प्रति तास वीज लागते.
- ५.० च्या COP सह उष्णता पंप: फक्त २० किलोवॅट प्रति तास वीज लागते (१०० युनिट उष्णता ÷ ५.०).
जर विजेची किंमत ०.५€ प्रति किलोवॅट प्रति तास असेल तर:
- पारंपारिक इलेक्ट्रिक हीटिंग: वीज खर्च ५०€ (१०० kWh × ०.५€/kWh) आहे.
- ५.० च्या COP सह उष्णता पंप: वीज खर्च १०€ (२० kWh × ०.५€/kWh) आहे.
बचत प्रमाण
पारंपारिक इलेक्ट्रिक हीटिंग ((५० - १०) ÷ ५० = ८०%) च्या तुलनेत हीट पंप वीज बिलात ८०% बचत करू शकतो.
व्यावहारिक उदाहरण
घरगुती गरम पाण्याच्या पुरवठ्यासारख्या व्यावहारिक वापरात, असे गृहीत धरा की दररोज २०० लिटर पाणी १५°C ते ५५°C पर्यंत गरम करावे लागेल:
- पारंपारिक इलेक्ट्रिक हीटिंग: अंदाजे ३८.७७ किलोवॅट प्रति तास वीज वापरते (९०% थर्मल कार्यक्षमता गृहीत धरून).
- ५.० च्या COP सह उष्णता पंप: अंदाजे ७.७५ किलोवॅट प्रति तास वीज वापरते (३८.७७ किलोवॅट प्रति तास ÷ ५.०).
०.५€ प्रति किलोवॅट प्रति तास या वीज किमतीवर:
- पारंपारिक इलेक्ट्रिक हीटिंग: दररोज वीज खर्च सुमारे १९.३९€ (३८.७७ kWh × ०.५€/kWh) आहे.
- ५.० च्या COP सह उष्णता पंप: दररोज वीज खर्च सुमारे ३.८८€ (७.७५ kWh × ०.५€/kWh) आहे.
सरासरी कुटुंबांसाठी अंदाजे बचत: उष्णता पंप विरुद्ध नैसर्गिक वायू तापविणे
उद्योग-व्यापी अंदाज आणि युरोपियन ऊर्जा किमतीच्या ट्रेंडवर आधारित:
| आयटम | नैसर्गिक वायू तापविणे | उष्णता पंप गरम करणे | अंदाजे वार्षिक फरक |
| सरासरी वार्षिक ऊर्जा खर्च | €१,२००–€१,५०० | €६००–€९०० | अंदाजे €३००–€९०० ची बचत |
| CO₂ उत्सर्जन (टन/वर्ष) | ३-५ टन | १-२ टन | अंदाजे २-३ टन कपात |
टीप:राष्ट्रीय वीज आणि गॅसच्या किमती, इमारतीच्या इन्सुलेशनची गुणवत्ता आणि उष्णता पंप कार्यक्षमता यावर अवलंबून प्रत्यक्ष बचत बदलते. जर्मनी, फ्रान्स आणि इटली सारखे देश जास्त बचत दाखवतात, विशेषतः जेव्हा सरकारी अनुदाने उपलब्ध असतात.
Hien R290 EocForce मालिका 6-16kW हीट पंप: मोनोब्लॉक एअर टू वॉटर हीट पंप
महत्वाची वैशिष्टे:
सर्वसमावेशक कार्यक्षमता: गरम करणे, थंड करणे आणि घरगुती गरम पाण्याची कार्ये
लवचिक व्होल्टेज पर्याय: २२०-२४० व्ही किंवा ३८०-४२० व्ही
कॉम्पॅक्ट डिझाइन: ६-१६ किलोवॅट कॉम्पॅक्ट युनिट्स
पर्यावरणपूरक रेफ्रिजरंट: हिरवा R290 रेफ्रिजरंट
व्हिस्पर-शांत ऑपरेशन: १ मीटरवर ४०.५ dB(A)
ऊर्जा कार्यक्षमता: SCOP ५.१९ पर्यंत
अत्यंत तापमान कामगिरी: -२० डिग्री सेल्सिअस तापमानात स्थिर ऑपरेशन
उत्कृष्ट ऊर्जा कार्यक्षमता: A+++
स्मार्ट कंट्रोल आणि पीव्ही-रेडी
अँटी-लेजिओनेला फंक्शन: कमाल आउटलेट वॉटर टेम्परेचर.७५ºC
पोस्ट वेळ: सप्टेंबर-१०-२०२५