कौन से कारक ऊष्मा पम्प की दक्षता में कमी लाते हैं?

हीट पंप की दक्षता में कमी के क्या कारण हैं?

जीवाश्म ईंधन हीटिंग को बदलने के लिए एक महत्वपूर्ण समाधान के रूप में प्रशंसित, हीट पंप प्रौद्योगिकी दुनिया भर में तेजी से लागू की जा रही है। हालाँकि, चूंकि कई प्रतिष्ठान वास्तविक दुनिया के संचालन में सैद्धांतिक दक्षता के स्तर को प्राप्त करने में विफल रहते हैं, इसलिए अंतर्निहित कारण जांच के दायरे में आ रहे हैं।

ब्रिटेन के एनर्जी सेविंग ट्रस्ट (ईएसटी) द्वारा किये गए एक सर्वेक्षण में एक चौंकाने वाला तथ्य सामने आया: ब्रिटेन में स्थापित 83% हीट पंप खराब प्रदर्शन कर रहे हैं87% संयंत्र 3-स्टार रेटिंग के न्यूनतम ऊर्जा दक्षता मानक को पूरा करने में असफल रहे।

कई विश्वविद्यालयों के साथ मिलकर ईटीएच ज्यूरिख द्वारा किए गए शोध में 10 मध्य यूरोपीय देशों में 1,023 हीट पंपों से वास्तविक दुनिया के परिचालन डेटा का विश्लेषण किया गया। उन्होंने इकाइयों के बीच महत्वपूर्ण प्रदर्शन भिन्नताएँ पाईं - समान तापमान स्थितियों के तहत, कुछ उपकरणों के बीच प्रदर्शन गुणांक (सीओपी) का अंतर 2-3 गुना तक पहुंच गयाइस खोज ने उद्योग को हीट पंप दक्षता को प्रभावित करने वाले महत्वपूर्ण कारकों की पुनः जांच करने के लिए प्रेरित किया है।

01 उपकरण एवं स्थापना संबंधी समस्याएं

कम हीट पंप दक्षता के लिए मुख्य दोषी उपकरण और स्थापना गुणवत्ता ही है। ईएसटी सर्वेक्षण ने पहचाना स्थापना क्षेत्र के भीतर अव्यवस्थित उद्योग प्रबंधन एक मुख्य समस्या के रूप में.

ईएसटी में बिजनेस डेवलपमेंट के प्रमुख साइमन ग्रीन ने स्पष्ट रूप से कहा: "जब सही तरीके से स्थापित और उपयोग किया जाता है, तो हीट पंप तकनीक यूके के सीओ 2 उत्सर्जन को काफी कम कर सकती है। हालाँकि, वर्तमान स्थिति हमारे अनुमानों से काफी अलग है।ध्द्ध्ह्ह

ब्रिटेन में, आवासीय ताप पंप स्थापनाओं के लिए जिम्मेदार हीटिंग और हॉटवाटर इंडस्ट्री काउंसिल (एचएचआईसी) ने सार्वजनिक रूप से स्वीकार किया है उपभोक्ताओं को उपयुक्त उत्पाद चुनने में मदद करने के लिए पर्याप्त जनशक्ति की कमीविशेषज्ञ मार्गदर्शन के अभाव के कारण अक्सर चयन संबंधी गलतियां होती हैं, तथा उपयोगकर्ता प्रायः अपने भवन की विशेषताओं के अनुरूप उपकरण खरीद लेते हैं।

उपकरण की उम्र बढ़ना भी दक्षता को कम करने वाला एक और कारक है। आधुनिक एयर-सोर्स हीट पंप निर्माता अपने रखरखाव गाइड में लिखते हैं कि कंप्रेसर और हीट एक्सचेंजर जैसे प्रमुख घटक समय के साथ खराब हो जाते हैंखराब सीलिंग के कारण रेफ्रिजरेंट लीक होता है, जिससे हीटिंग/कूलिंग दक्षता कम हो जाती है, जबकि पुरानी विद्युत प्रणालियां परिचालन स्थिरता को सीधे प्रभावित करती हैं।

02 पर्यावरण और डिजाइन कारक

पर्यावरणीय परिस्थितियाँ दक्षता को प्रभावित करने वाला दूसरा प्रमुख चर है। परिवेश का तापमान वायु-स्रोत ताप पंपों की हीटिंग दक्षता को निर्णायक रूप से प्रभावित करता है – कम तापमान के कारण कार्यकुशलता में काफी कमी आती है.

स्थापना स्थान भी उतना ही महत्वपूर्ण है। ताप स्रोतों या रेडिएटर के पास रखने से वायु प्रवाह बाधित होता है, जिससे सीधे तौर पर ताप विनिमय दक्षता प्रभावित होती है। इनडोर आर्द्रता और वायु गुणवत्ता भी हीटिंग प्रदर्शन पर व्यापक प्रभाव डालती है।

ईटीएच ज्यूरिख के बड़े पैमाने पर डेटा विश्लेषण से पता चला कि भू-स्रोत ऊष्मा पंपों ने 4.90 का औसत सीओपी हासिल किया, जो वायु-स्रोत इकाइयों के लिए 4.03 औसत से कहीं अधिक हैमहत्वपूर्ण बात यह है कि भू-स्रोत की दक्षता बाहरी तापमान में उतार-चढ़ाव से कम प्रभावित होती है, जिससे अधिक स्थिर प्रदर्शन प्रदर्शित होता है।

शोध में एक महत्वपूर्ण डिज़ाइन दोष भी उजागर हुआ: लगभग 7-11% ताप पंप प्रणालियाँ बड़े आकार की होती हैं, जबकि लगभग 1% छोटी होती हैंआकार में यह बेमेल इष्टतम स्थितियों पर संचालन को रोकता है, जिससे ऊर्जा की बर्बादी होती है।

03 अनुचित संचालन और रखरखाव

ताप पंप प्रणाली की रखरखाव स्थिति सीधे तौर पर उसकी दीर्घकालिक दक्षता को प्रभावित करती है। सामान्य संचालन सुनिश्चित करने के लिए नियमित रखरखाव महत्वपूर्ण है, फिर भी व्यवहार में इस बुनियादी आवश्यकता की अक्सर उपेक्षा की जाती है।

खराब रखरखाव के कारण घटक बंद हो सकते हैं या क्षतिग्रस्त हो सकते हैं, जबकि गैर-मानक रखरखाव विधियाँ नई समस्याएँ उत्पन्न करती हैं। गलत रेफ्रिजरेंट चार्ज स्तर - चाहे ओवरचार्ज हो या अंडरचार्ज - हीटिंग दक्षता को काफी कम कर देता है। हीट एक्सचेंजर्स पर अनुचित सफाई एजेंटों का उपयोग करने से भी प्रदर्शन को नुकसान पहुँचता है।

यूरोपीय शोध से पता चलता है कि हीटिंग कर्व सेटिंग को 1°C कम करने से औसत हीट पंप दक्षता 0.11 सीओपी बढ़ सकती है और घरेलू ऊर्जा खपत 2.61% कम हो सकती हैकई उपयोगकर्ता ऐसे अनुकूलन तरीकों से अनभिज्ञ हैं, जिसके कारण लंबे समय तक उप-इष्टतम संचालन होता है।

रेफ्रिजरेंट की समस्याएँ दक्षता में कमी का एक और आम कारण हैं। रेफ्रिजरेंट की अपर्याप्त ऊष्मा-वहन क्षमता प्रति चक्र प्रभावी ऊष्मा विनिमय को कम करती है। कुछ निर्माता लागत कम करने के लिए घटिया रेफ्रिजरेंट का उपयोग करते हैं, या परिवहन के दौरान रिसाव होता है, जिसके परिणामस्वरूप डिज़ाइन किए गए पानी के तापमान तक पहुँचने में विफलता होती है।

04 सिस्टम कॉन्फ़िगरेशन और आकार संबंधी समस्याएं

अनुचित सिस्टम कॉन्फ़िगरेशन अकुशलता का एक गहरा कारण है। घरेलू गर्म पानी (डीएचडब्लू) उत्पादन के लिए समर्पित हीट पंप, अंतरिक्ष हीटिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले की तुलना में काफी कम सीओपी मान दिखाते हैं, क्योंकि डीएचडब्लू को उच्च प्रवाह तापमान की आवश्यकता होती हैऊर्जा मांग विशेषताओं में यह अंतर अक्सर डिजाइन के दौरान नजरअंदाज कर दिया जाता है।

आवासीय अनुप्रयोगों में आकार निर्धारण की समस्याएँ विशेष रूप से गंभीर हैं। ईटीएच ज्यूरिख की टीम ने आकार निर्धारण की उपयुक्तता का आकलन करने के लिए उपयोगिता मीट्रिक विकसित की, जिसमें पाया गया कि बड़े या छोटे आकार की प्रणालियाँ उल्लेखनीय रूप से आम हैं.

उद्योग में, सिस्टम एकीकरण विधियाँ समग्र दक्षता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती हैं। सीमेंट प्लांट सीओ 2 कैप्चर परियोजनाओं में किए गए अध्ययनों से पता चलता है कि उच्च तापमान वाले ऊष्मा पंपों को एकीकृत करने से क्लिंकर की बढ़ती लागत में 32% की कमी आ सकती हैहालांकि, इस तरह के अनुकूलन को प्राप्त करने के लिए सटीक सिस्टम डिज़ाइन और एकीकरण क्षमताओं की आवश्यकता होती है, जो कई इंस्टॉलरों के लिए चुनौतियां पेश करती हैं।

चीन की लोकप्रिय ड्ढdhhd" दोहरी आपूर्तिध्द्ध्ह्ह प्रणाली (एकीकृत शीतलन और हीटिंग) अभिनव डिजाइन के माध्यम से समग्र ऊर्जा दक्षता को बढ़ाती है। गर्मियों में, रेफ्रिजरेंट को दीवार पर लगे इनडोर इकाइयों के माध्यम से वितरित किया जाता है; सर्दियों में, गर्म पानी अंडरफ्लोर रेडिएंट हीटिंग सिस्टम के माध्यम से प्रसारित होता है, जो "वार्म फीट, कूल हेड के पारंपरिक चीनी स्वास्थ्य सिद्धांत के साथ संरेखित होता है।ध्द्ध्ह्ह अनुकूलित विन्यास महत्वपूर्ण दक्षता लाभ देते हैं।

05 समाधान एवं भविष्य का दृष्टिकोण

ताप पंप दक्षता चुनौतियों का समाधान करने के लिए तकनीकी नवाचार और नीति समायोजन दोनों की आवश्यकता है। हांगकांग विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय (छीना) के शोधकर्ताओं द्वारा ती₇₈नायब₂₂ लोचदार मिश्रधातु से संबंधित एक सफलता, पारंपरिक धातुओं की तुलना में 20 गुना अधिक तापमान-परिवर्तन दक्षता प्राप्त करते हुए, कार्नोट दक्षता सीमा के 90% तक पहुंच गया।

यह पदार्थ लोचदार विरूपण के माध्यम से गर्म और ठंडा होता है, जिससे ठोस अवस्था वाले हीट पंप प्रौद्योगिकी के लिए एक नया रास्ता खुलता है। टीम वर्तमान में इस मिश्र धातु पर आधारित एक औद्योगिक हीट पंप प्रोटोटाइप विकसित कर रही है।

परिचालन निगरानी और बुद्धिमान समायोजन व्यावहारिक दक्षता लाभ प्रदान करते हैं। यूरोपीय शोधकर्ता स्थापित करने की अनुशंसा करते हैं मानकीकृत स्थापना-पश्चात प्रदर्शन मूल्यांकन प्रक्रियाएं और उपयोगकर्ताओं को सेटिंग्स को अनुकूलित करने में मदद करने के लिए डिजिटल उपकरण विकसित करना। हीटिंग कर्व को कम करने जैसे सरल समायोजन से पर्याप्त ऊर्जा बचत होती है।

नीति डिजाइन में सुधार की आवश्यकता है। जर्मन अनुभव से पता चलता है कि उच्च बिजली की कीमतें हीट पंप अपनाने में बाधा बन सकती हैंऊर्जा कर संरचनाओं में तर्कसंगत समायोजन, प्राकृतिक गैस के मुकाबले बिजली को अधिक प्रतिस्पर्धी बना देगा, जिससे जीवाश्म ईंधन से चलने वाली हीटिंग के प्रतिस्थापन में तेजी आएगी।

औद्योगिक अनुप्रयोगों में अपार संभावनाएं हैं। सीमेंट प्लांट सीओ 2 कैप्चर प्रोजेक्ट उच्च तापमान वाले हीट पंपों को एकीकृत करते हैं, जो उत्सर्जन को कम करने के साथ-साथ क्लिंकर की बढ़ती लागत में 32% की कटौती करने की तकनीक की क्षमता को प्रदर्शित करते हैं। जैसे-जैसे नवीकरणीय बिजली का विस्तार होता है और उच्च तापमान वाले हीट पंप तकनीक परिपक्व होती है, ऐसे समाधान ऊर्जा-गहन उद्योगों के लिए मुख्य डीकार्बोनाइजेशन तकनीक बन सकते हैं।

ताप पंप प्रौद्योगिकी के लिए भविष्य का विकास पथ स्पष्ट होता जा रहा है। छीना सामग्री वैज्ञानिकों द्वारा विकसित ती₇₈नायब₂₂ लोचदार मिश्र धातु प्रयोगशाला में असाधारण प्रदर्शन करती है। औद्योगिक क्षेत्र नई सीमाओं की खोज कर रहे हैं। उच्च तापमान वाले हीट पंपों को मैकेनिकल वेपर रीकंप्रेशन (एमवीआर) के साथ संयोजित करने वाली सीमेंट प्लांट कार्बन कैप्चर परियोजनाओं ने कार्बन कैप्चर को कम कर दिया है। सीओ 2 कैप्चर की लागत €125.9 प्रति टन हैजैसे-जैसे ये नवाचार प्रयोगशाला से बाजार तक पहुंचेंगे, हीट पंप वास्तव में वैश्विक ऊर्जा परिवर्तन में एक महत्वपूर्ण शक्ति बन जाएंगे।