ایئر سورس ہیٹ پمپ انتہائی کم درجہ حرارت والے ماحول سے کیسے نمٹتے ہیں؟

ایئر سورس ہیٹ پمپس نے اپنی کارکردگی اور ماحولیاتی فوائد کی وجہ سے مارکیٹ میں توجہ حاصل کی ہے۔ تاہم، کارکردگی کئی عوامل کی بنیاد پر نمایاں طور پر مختلف ہو سکتی ہے۔ سرد موسم میں، ان پمپوں کی کارکردگی کم ہو جاتی ہے، اور ہیٹنگ کے دوران ٹھنڈ کی تشکیل کارکردگی اور وشوسنییتا دونوں کو بری طرح متاثر کر سکتی ہے۔ ان چیلنجوں کا مقابلہ کرنے کے لیے، ٹیکنالوجی اور ڈیزائن میں پیشرفت کی گئی ہے، جس سے مختلف ماحول میں ایئر سورس ہیٹ پمپ کی فعالیت اور اطلاق میں اضافہ ہوا ہے۔

ملٹی اسٹیج کمپریشن ٹیکنالوجی میں ترقی

متغیر فریکوئنسی کمپریشن ٹیکنالوجی ایئر سورس ہیٹ پمپ کی حرارتی صلاحیت کو بہتر بنانے کے مؤثر طریقوں میں سے ایک ہے۔ کم درجہ حرارت کے حالات میں، کمپریسر کی رفتار میں اضافہ اس کے اخراج کے حجم کو نمایاں طور پر بڑھا سکتا ہے، اس طرح ایئر سورس ہیٹ پمپ کی حرارتی صلاحیت کو بہتر بناتا ہے۔ تاہم، متغیر فریکوئنسی ٹیکنالوجی سسٹم کی توانائی کی کارکردگی کو بہتر نہیں بناتی ہے۔ بیک وقت حرارتی صلاحیت اور کم درجہ حرارت کی توانائی کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے ملٹی اسٹیج کمپریشن ٹیکنالوجی تیار کی گئی ہے۔

کمپریشن مراحل کی تعداد اور سائیکل کے ڈھانچے پر منحصر ہے، ملٹی اسٹیج کمپریشن ایئر سورس ہیٹ پمپس کو کاسکیڈنگ سائیکل اور دوہری/ملٹی اسٹیج کمپریشن وغیرہ میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔ ریفریجرینٹ کو کمپریشن کے عمل کے دوران کمپریشن چیمبر میں براہ راست انجکشن لگایا جا سکتا ہے، جسے کواسی ٹو سٹیج کمپریشن کہا جاتا ہے۔ چونکہ نیم دو مرحلے کے کمپریشن سائیکلوں میں دوہری مرحلے کے کمپریشن کی خصوصیات ہوتی ہیں، اس لیے یہ مضمون انھیں بحث کے لیے دوہرے مرحلے کے کمپریشن سائیکلوں کے دائرہ کار میں شامل کرے گا۔

کاسکیڈ ایئر سورس ہیٹ پمپ

کم محیطی درجہ حرارت کی وجہ سے، سسٹم پریشر کا تناسب زیادہ ہے، کمپریشن کا کام بڑا ہے، اور تھروٹلنگ نقصان اہم ہے، جو بالآخر کم ہیٹ پمپ توانائی کی کارکردگی کا باعث بنتا ہے۔ نقصانات کو کم کرنے اور کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے، کاسکیڈ ایئر سورس ہیٹ پمپ سسٹم ایک ہی سائیکل کو تبدیل کرنے کے لیے سیریز میں دو بخارات کے کمپریشن سائیکلوں کا استعمال کرتے ہیں، تاکہ سنگل اسٹیج سائیکل کے کمپریشن تناسب کو کم کیا جا سکے۔

جیسا کہ شکل میں دکھایا گیا ہے، جھرنوں کا نظام دو آزاد بخارات کے کمپریشن سائیکلوں پر مشتمل ہے، ایک کم درجہ حرارت کا مرحلہ سائیکل ہے، اور دوسرا اعلی درجہ حرارت کا مرحلہ ہے۔ یہ دونوں چکر ایک مشترکہ انٹرمیڈیٹ ہیٹ ایکسچینجر کے ذریعے جڑے ہوئے ہیں، جو کم درجہ حرارت کے چکر کے لیے کنڈینسر اور اعلی درجہ حرارت کے چکر کے لیے بخارات کا کام بھی کرتا ہے۔ سردیوں میں، کم درجہ حرارت کا چکر بخارات کے ذریعے محیطی ہوا سے گرمی جذب کرتا ہے اور اعلی درجہ حرارت کے چکر کے لیے حرارت کے ذریعہ کے طور پر کام کرنے کے لیے گرمی کو زیادہ درجہ حرارت پر لے جاتا ہے۔ اعلی درجہ حرارت کے چکر میں، گرمی کو اندرونی حرارتی نظام کے لیے درکار درجہ حرارت تک مزید بڑھا دیا جاتا ہے۔

کیسکیڈ ایئر سورس ہیٹ پمپ کے استعمال سے، سائیکل کا کمپریشن تناسب نمایاں طور پر کم ہو جاتا ہے، جس سے مجموعی کمپریشن نقصان اور تھروٹلنگ نقصان کم ہوتا ہے، اس طرح ایئر سورس ہیٹ پمپ کی توانائی کی کارکردگی میں بہتری آتی ہے۔ مزید یہ کہ، کام کرنے کے مختلف حالات پر منحصر ہے، جھرنوں کے چکر کے اعلی اور کم درجہ حرارت کے مراحل مختلف ریفریجرینٹ استعمال کر سکتے ہیں۔ جیسا کہ جھرنوں کے نظام کو دو سادہ سنگل اسٹیج سسٹم کا استعمال کرتے ہوئے لاگو کیا جا سکتا ہے، یہ کئی سالوں سے ہیٹنگ اور گرم پانی کی فراہمی میں استعمال ہوتا رہا ہے۔ تاہم، کاسکیڈ سائیکل میں انٹرمیڈیٹ ہیٹ ایکسچینجر کے ہیٹ ایکسچینج میں درجہ حرارت کا فرق لامحالہ کچھ کارکردگی کے نقصانات کا باعث بنتا ہے۔ مزید برآں، کیسکیڈ سائیکل کے لیے دو کمپریسرز اور ایک اضافی ہیٹ ایکسچینجر کی ضرورت ہوتی ہے، جو اسے سنگل اسٹیج سائیکل کے مقابلے میں زیادہ مہنگا بناتا ہے۔

ڈوئل اسٹیج کمپریشن ایئر سورس ہیٹ پمپ کے فوائد

ایک ڈبل اسٹیج کمپریشن ایئر سورس ہیٹ پمپ دو ریفریجریشن سائیکلوں کو ایک ساتھ جوڑتا ہے اور اسے جھرن نظام کی ایک آسان شکل کے طور پر دیکھا جا سکتا ہے۔ جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے، استعمال کیے گئے مختلف اکانومائزرز کی بنیاد پر، ڈوئل سٹیج کمپریشن ایئر سورس ہیٹ پمپس کو دو اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: فلیش ٹینک (FT) سسٹمز اور انٹرمیڈیٹ ہیٹ ایکسچینجر (IHX) سسٹم۔

فلیش ٹینک سسٹم کے لیے، انڈور کنڈینسر سے نکلنے والے مائع ریفریجرینٹ کو دو مرحلوں میں تھروٹل کیا جاتا ہے اور پھر فلیش ٹینک میں داخل ہوتا ہے، جہاں دو فیز ریفریجرینٹ کو سیر شدہ بخارات اور سیر شدہ مائع میں الگ کیا جاتا ہے۔ سیر شدہ بخارات ریفریجرینٹ کو کم دباؤ والے اسٹیج کمپریسر کے ریفریجرینٹ ایگزاسٹ کے ساتھ ملایا جاتا ہے اور پھر ہائی پریشر اسٹیج کمپریسر کے ذریعے دوبارہ کمپریس کیا جاتا ہے، سیر شدہ مائع کو دوسرے ایکسپینشن والو کے ذریعے تھروٹل کیا جاتا ہے اور گیس میں بخارات بننے کے لیے بیرونی بخارات میں داخل ہوتا ہے اور پھر کم پریشر والے مرحلے کے کمپریسر میں داخل ہوں، بعد میں فلیش ٹینک سے درمیانے دباؤ والی گیس کے ساتھ مکس کریں۔

انٹرمیڈیٹ ہیٹ ایکسچینجر سسٹم کے لیے، کنڈینسر آؤٹ لیٹ سے مائع ریفریجرینٹ کو براہ راست دو راستوں میں تقسیم کیا جاتا ہے: مین فلو اور برانچ فلو۔ برانچ فلو ریفریجرینٹ کو انٹرمیڈیٹ پریشر میں تھروٹل کیا جاتا ہے اور انٹرمیڈیٹ ہیٹ ایکسچینجر میں داخل ہوتا ہے، جہاں کم درجہ حرارت ریفریجرینٹ مین فلو ریفریجرینٹ کو ٹھنڈا حالت میں ٹھنڈا کرتا ہے، برانچ فلو ریفریجرینٹ گرمی کو جذب کرتا ہے اور سیر شدہ بخارات یا سپر ہیٹیڈ حالت میں بن جاتا ہے اور اخراج کے ساتھ گھل مل جاتا ہے۔ کم پریشر اسٹیج کمپریسر سے، پھر مزید کمپریشن کے لیے ہائی پریشر اسٹیج کمپریسر میں داخل ہوتا ہے۔ انٹرمیڈیٹ ہیٹ ایکسچینجر کے مین اسٹریم آؤٹ لیٹ سے سب کولڈ ریفریجرینٹ کو بخارات کے ذریعے تھروٹل کیا جاتا ہے اور آخر میں کم پریشر والے اسٹیج کمپریسر پر واپس آجاتا ہے، انٹرمیڈیٹ پریشر پر کمپریس کیا جاتا ہے، اور برانچ فلو ریفریجرینٹ کے ساتھ گھل مل جاتا ہے۔

استرتا کے لئے نیم دوہری اسٹیج کمپریشن

جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے، کواسی ڈوئل سٹیج کمپریشن ایئر سورس ہیٹ پمپس (جنہیں میک اپ سسٹم بھی کہا جاتا ہے) ڈوئل سٹیج کمپریشن سسٹم سے بہت ملتے جلتے ہیں۔ فرق یہ ہے کہ نیم دوہری مرحلے کے کمپریشن میں، فلیش ٹینک یا انٹرمیڈیٹ ہیٹ ایکسچینجر سے ریفریجرینٹ کو دو سیریز کمپریسرز کے درمیان کے بجائے کمپریسر کے کمپریشن چیمبر میں داخل کیا جاتا ہے۔

لہذا، دو کمپریسرز کو تبدیل کرنے کے لیے خاص طور پر ڈیزائن کیے گئے میک اپ کمپریسرز کا استعمال کرتے ہوئے، دو کمپریسرز کے درمیان تیل کی برابری کے مسئلے سے بچنے اور سسٹم کے اخراجات کو کم کرنے کے لیے کواسی ڈوئل اسٹیج ہیٹ پمپس کو ڈوئل اسٹیج ہیٹ پمپس کی ایک آسان شکل سمجھا جا سکتا ہے۔ زیادہ اہم بات یہ ہے کہ میک اپ برانچ پر والو کو بند کر کے، نیم ڈوئل سٹیج سسٹم لچکدار طریقے سے سنگل سٹیج سائیکل موڈ میں تبدیل ہو سکتے ہیں، اس طرح سردیوں اور گرمیوں میں نیم ڈوئل سٹیج ہیٹ پمپ کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتے ہیں۔ اس وجہ سے، حالیہ برسوں میں کم درجہ حرارت والے ہیٹ پمپوں میں نیم دوہری مرحلے کی کمپریشن ٹیکنالوجی کو بڑے پیمانے پر لاگو کیا گیا ہے۔

ریفریجرینٹ کی تبدیلی

ماحول دوست اور موثر ریفریجرینٹس کی طرف پیش قدمی ایئر سورس ہیٹ پمپس کی ترقی میں اہم ہے۔ روایتی ریفریجرینٹس جیسے R22 اور R410A کو R290، R32، R744، اور R161 جیسے متبادل سے تبدیل کیا جا رہا ہے۔ ان ریفریجرینٹس میں سے ہر ایک کے اپنے فوائد اور تحفظات ہیں، خاص طور پر ان کے ماحولیاتی اثرات، کارکردگی اور حفاظتی معیارات سے متعلق۔ جیسے جیسے ٹیکنالوجی ترقی کر رہی ہے، ان متبادلات کو اپنانا، جدید نظام کے ڈیزائن کے ساتھ، ایئر سورس ہیٹ پمپس کی کارکردگی اور قابل اطلاق کو بہتر کرتا رہے گا۔

مسلسل جدت طرازی اور تحقیق کے ذریعے، ایئر سورس ہیٹ پمپ زیادہ مضبوط، موثر اور وسیع تر موسم اور ایپلی کیشنز کے لیے موزوں ہو رہے ہیں۔ اعلی درجے کی کمپریشن ٹیکنالوجیز کا انضمام اور ماحولیاتی طور پر سومی ریفریجرینٹس کی طرف منتقلی اس ارتقاء میں مرکزی حیثیت رکھتی ہے، جو پائیدار اور موثر حرارتی حل کی راہ ہموار کرتی ہے۔

نتیجہ اخذ کرنا

ایئر سورس ہیٹ پمپ ہیٹنگ اور کولنگ ٹیکنالوجی میں سب سے آگے ہیں، جو روایتی نظاموں کے لیے ایک پائیدار اور موثر متبادل پیش کرتے ہیں۔ ملٹی اسٹیج کمپریشن ٹیکنالوجیز اور ماحول دوست ریفریجرینٹس کو اپنانے کے ذریعے، یہ نظام بہتر کارکردگی، موافقت اور ماحولیاتی اثرات کو کم کرنے کے لیے مسلسل تیار ہو رہے ہیں۔ جاری تحقیق اور جدت کے ساتھ، ایئر سورس ہیٹ پمپ وسیع پیمانے پر رہائشی اور تجارتی ایپلی کیشنز کے لیے ایک اور بھی زیادہ پرکشش آپشن بننے کے لیے تیار ہیں، جو پائیدار حرارت اور کولنگ کے مستقبل کو آگے بڑھاتے ہیں۔