ગરમી અને ઠંડક ટેકનોલોજીના ક્ષેત્રમાં, ગરમી પંપ એક અત્યંત કાર્યક્ષમ અને પર્યાવરણને અનુકૂળ ઉકેલ તરીકે ઉભરી આવ્યા છે. ગરમી અને ઠંડક બંને કાર્યો પૂરા પાડવા માટે રહેણાંક, વ્યાપારી અને ઔદ્યોગિક સેટિંગ્સમાં તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. ગરમી પંપના મૂલ્ય અને કામગીરીને ખરેખર સમજવા માટે, તેમના કાર્યકારી સિદ્ધાંતો અને કામગીરી ગુણાંક (COP) ની વિભાવનામાં ઊંડાણપૂર્વક અભ્યાસ કરવો જરૂરી છે.
હીટ પંપના કાર્યકારી સિદ્ધાંતો
મૂળભૂત ખ્યાલ
હીટ પંપ એ મૂળભૂત રીતે એક ઉપકરણ છે જે ગરમીને એક જગ્યાએથી બીજી જગ્યાએ સ્થાનાંતરિત કરે છે. પરંપરાગત હીટિંગ સિસ્ટમ્સથી વિપરીત જે દહન અથવા વિદ્યુત પ્રતિકાર દ્વારા ગરમી ઉત્પન્ન કરે છે, હીટ પંપ હાલની ગરમીને ઠંડા વિસ્તારમાંથી ગરમ વિસ્તારમાં ખસેડે છે. આ પ્રક્રિયા રેફ્રિજરેટર કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તેના જેવી જ છે, પરંતુ તેનાથી વિપરીત. રેફ્રિજરેટર તેના આંતરિક ભાગમાંથી ગરમી કાઢે છે અને તેને આસપાસના વાતાવરણમાં મુક્ત કરે છે, જ્યારે હીટ પંપ બહારના વાતાવરણમાંથી ગરમી કાઢે છે અને તેને ઘરની અંદર મુક્ત કરે છે.
રેફ્રિજરેશન ચક્ર
હીટ પંપનું સંચાલન રેફ્રિજરેશન ચક્ર પર આધારિત છે, જેમાં ચાર મુખ્ય ઘટકોનો સમાવેશ થાય છે: બાષ્પીભવન કરનાર, કોમ્પ્રેસર, કન્ડેન્સર અને વિસ્તરણ વાલ્વ. આ ઘટકો એકસાથે કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તેનું પગલું-દર-પગલાં સમજૂતી અહીં છે:
- બાષ્પીભવન કરનાર: આ પ્રક્રિયા બાષ્પીભવન કરનારથી શરૂ થાય છે, જે ઠંડા વાતાવરણમાં સ્થિત છે (દા.ત., ઘરની બહાર). રેફ્રિજરેન્ટ, જે ઓછો ઉકળતા બિંદુ ધરાવતો પદાર્થ છે, તે આસપાસની હવા અથવા જમીનમાંથી ગરમી શોષી લે છે. જેમ જેમ તે ગરમી શોષી લે છે, રેફ્રિજરેન્ટ પ્રવાહીમાંથી વાયુમાં બદલાય છે. આ તબક્કામાં ફેરફાર મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે તે રેફ્રિજરેન્ટને નોંધપાત્ર માત્રામાં ગરમી વહન કરવાની મંજૂરી આપે છે.
- કોમ્પ્રેસર: વાયુયુક્ત રેફ્રિજરેન્ટ પછી કોમ્પ્રેસર તરફ જાય છે. કોમ્પ્રેસર રેફ્રિજરેન્ટને કોમ્પ્રેસ કરીને તેનું દબાણ અને તાપમાન વધારે છે. આ પગલું આવશ્યક છે કારણ કે તે રેફ્રિજરેન્ટનું તાપમાન ઇચ્છિત ઘરની અંદરના તાપમાન કરતા વધારે સ્તર સુધી વધારે છે. ઉચ્ચ-દબાણ, ઉચ્ચ-તાપમાન રેફ્રિજરેન્ટ હવે તેની ગરમી છોડવા માટે તૈયાર છે.
- કન્ડેન્સર: આગળનું પગલું કન્ડેન્સરનો સમાવેશ કરે છે, જે ગરમ વાતાવરણમાં સ્થિત છે (દા.ત., ઘરની અંદર). અહીં, ગરમ, ઉચ્ચ-દબાણવાળું રેફ્રિજરેન્ટ તેની ગરમી આસપાસની હવા અથવા પાણીમાં મુક્ત કરે છે. જેમ જેમ રેફ્રિજરેન્ટ ગરમી મુક્ત કરે છે, તે ઠંડુ થાય છે અને ગેસમાંથી પ્રવાહીમાં પાછું બદલાય છે. આ તબક્કામાં ફેરફાર મોટી માત્રામાં ગરમી મુક્ત કરે છે, જેનો ઉપયોગ ઘરની અંદરની જગ્યાને ગરમ કરવા માટે થાય છે.
- વિસ્તરણ વાલ્વ: અંતે, પ્રવાહી રેફ્રિજરેન્ટ વિસ્તરણ વાલ્વમાંથી પસાર થાય છે, જે તેનું દબાણ અને તાપમાન ઘટાડે છે. આ પગલું રેફ્રિજરેન્ટને બાષ્પીભવનમાં ફરીથી ગરમી શોષવા માટે તૈયાર કરે છે, અને ચક્ર પુનરાવર્તિત થાય છે.
કામગીરીનો ગુણાંક (COP)
વ્યાખ્યા
પ્રદર્શન ગુણાંક (COP) એ હીટ પંપની કાર્યક્ષમતાનું માપ છે. તેને વિતરિત (અથવા દૂર કરેલી) ગરમી અને વપરાશમાં લેવાયેલી વિદ્યુત ઊર્જાના ગુણોત્તર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, તે આપણને જણાવે છે કે હીટ પંપ તેના દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતા દરેક એકમ વીજળી માટે કેટલી ગરમી ઉત્પન્ન કરી શકે છે.
ગાણિતિક રીતે, COP ને આ રીતે વ્યક્ત કરવામાં આવે છે:
COP=વપરાશ કરેલ વિદ્યુત ઉર્જા (W)ઉપયોગી ગરમી (Q)
જ્યારે હીટ પંપનો COP (પ્રદર્શન ગુણાંક) 5.0 હોય છે, ત્યારે તે પરંપરાગત ઇલેક્ટ્રિક હીટિંગની તુલનામાં વીજળીના બિલમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરી શકે છે. અહીં વિગતવાર વિશ્લેષણ અને ગણતરી છે:
ઊર્જા કાર્યક્ષમતા સરખામણી
પરંપરાગત ઇલેક્ટ્રિક હીટિંગનો COP 1.0 હોય છે, જેનો અર્થ એ થાય કે તે દરેક 1 kWh વીજળી માટે 1 યુનિટ ગરમી ઉત્પન્ન કરે છે. તેનાથી વિપરીત, 5.0 ના COP સાથેનો હીટ પંપ દરેક 1 kWh વીજળી માટે 5 યુનિટ ગરમી ઉત્પન્ન કરે છે, જે તેને પરંપરાગત ઇલેક્ટ્રિક હીટિંગ કરતા ઘણી વધુ કાર્યક્ષમ બનાવે છે.
વીજળી ખર્ચ બચત ગણતરી
૧૦૦ યુનિટ ગરમી ઉત્પન્ન કરવાની જરૂરિયાત ધારી રહ્યા છીએ:
- પરંપરાગત ઇલેક્ટ્રિક હીટિંગ: ૧૦૦ kWh વીજળીની જરૂર પડે છે.
- 5.0 ના COP સાથે હીટ પંપ: ફક્ત 20 kWh વીજળીની જરૂર પડે છે (100 યુનિટ ગરમી ÷ 5.0).
જો વીજળીનો ભાવ 0.5€ પ્રતિ kWh હોય તો:
- પરંપરાગત ઇલેક્ટ્રિક હીટિંગ: વીજળીનો ખર્ચ ૫૦€ (૧૦૦ kWh × ૦.૫€/kWh) છે.
- 5.0 ના COP સાથે હીટ પંપ: વીજળીનો ખર્ચ 10€ (20 kWh × 0.5€/kWh) છે.
બચત ગુણોત્તર
પરંપરાગત ઇલેક્ટ્રિક હીટિંગ ((૫૦ - ૧૦) ÷ ૫૦ = ૮૦%)) ની સરખામણીમાં હીટ પંપ વીજળીના બિલમાં ૮૦% બચત કરી શકે છે.
વ્યવહારુ ઉદાહરણ
ઘરેલુ ગરમ પાણી પુરવઠા જેવા વ્યવહારુ ઉપયોગોમાં, ધારો કે દરરોજ 200 લિટર પાણી 15°C થી 55°C તાપમાને ગરમ કરવાની જરૂર છે:
- પરંપરાગત ઇલેક્ટ્રિક હીટિંગ: આશરે 38.77 kWh વીજળી વાપરે છે (90% ની થર્મલ કાર્યક્ષમતા ધારી રહ્યા છીએ).
- 5.0 ના COP સાથે હીટ પંપ: આશરે 7.75 kWh વીજળી વાપરે છે (38.77 kWh ÷ 5.0).
0.5€ પ્રતિ kWh ના વીજળીના ભાવે:
- પરંપરાગત ઇલેક્ટ્રિક હીટિંગ: દૈનિક વીજળીનો ખર્ચ લગભગ 19.39€ (38.77 kWh × 0.5€/kWh) છે.
- 5.0 ના COP સાથે હીટ પંપ: દૈનિક વીજળીનો ખર્ચ લગભગ 3.88€ (7.75 kWh × 0.5€/kWh) છે.
સરેરાશ પરિવારો માટે અંદાજિત બચત: હીટ પંપ વિરુદ્ધ કુદરતી ગેસ હીટિંગ
ઉદ્યોગ-વ્યાપી અંદાજો અને યુરોપિયન ઊર્જા ભાવ વલણોના આધારે:
| વસ્તુ | કુદરતી ગેસ ગરમી | હીટ પંપ હીટિંગ | અંદાજિત વાર્ષિક તફાવત |
| સરેરાશ વાર્ષિક ઊર્જા ખર્ચ | €૧,૨૦૦–€૧,૫૦૦ | €600–€900 | આશરે €300–€900 ની બચત |
| CO₂ ઉત્સર્જન (ટન/વર્ષ) | ૩-૫ ટન | ૧-૨ ટન | આશરે ૨-૩ ટનનો ઘટાડો |
નૉૅધ:વાસ્તવિક બચત રાષ્ટ્રીય વીજળી અને ગેસના ભાવ, ઇમારતના ઇન્સ્યુલેશન ગુણવત્તા અને હીટ પંપ કાર્યક્ષમતાના આધારે બદલાય છે. જર્મની, ફ્રાન્સ અને ઇટાલી જેવા દેશો વધુ બચત દર્શાવે છે, ખાસ કરીને જ્યારે સરકારી સબસિડી ઉપલબ્ધ હોય છે.
Hien R290 EocForce શ્રેણી 6-16kW હીટ પંપ: મોનોબ્લોક એર ટુ વોટર હીટ પંપ
મુખ્ય વિશેષતાઓ:
ઓલ-ઇન-વન કાર્યક્ષમતા: ગરમી, ઠંડક અને ઘરેલું ગરમ પાણીના કાર્યો
લવચીક વોલ્ટેજ વિકલ્પો: 220–240 V અથવા 380–420 V
કોમ્પેક્ટ ડિઝાઇન: 6-16 kW કોમ્પેક્ટ યુનિટ્સ
ઇકો-ફ્રેન્ડલી રેફ્રિજન્ટ: ગ્રીન R290 રેફ્રિજન્ટ
વ્હીસ્પર-શાંત કામગીરી: 1 મીટર પર 40.5 dB(A)
ઊર્જા કાર્યક્ષમતા: SCOP 5.19 સુધી
ભારે તાપમાન કામગીરી: -20 °C પર સ્થિર કામગીરી
શ્રેષ્ઠ ઉર્જા કાર્યક્ષમતા: A+++
સ્માર્ટ કંટ્રોલ અને પીવી-રેડી
એન્ટિ-લેજીયોનેલા ફંક્શન: મહત્તમ આઉટલેટ પાણીનું તાપમાન.75ºC
પોસ્ટ સમય: સપ્ટેમ્બર-૧૦-૨૦૨૫