ما هو مبدأ تشغيل مضخة الحرارة الهوائية؟

ما هو مبدأ تشغيل مضخة الحرارة الهوائية؟

كجهاز تدفئة وتبريد فعال وموفر للطاقة وصديق للبيئة، مضخة حرارة مصدر الهواء تحتل مكانة مهمة في مجال استخدام الطاقة الحديثة. يعتمد مبدأ تشغيل مضخة الحرارة الهوائية على مفهوم نقل الحرارة، والذي يستخدم بذكاء الطاقة الحرارية في الهواء لتحقيق نقل الطاقة وتحسينها، وله العديد من المزايا المهمة. فيما يلي شرح مفصل لمبدأ تشغيل ومزايا مضخات الحرارة الهوائية:

دورة العمل الأساسية

تتكون مضخة الحرارة المصدرية للهواء بشكل أساسي من أربعة مكونات أساسية: المبخر، الضاغط، المكثف وصمام التمدد. تشكل عملية عمل مضخة الحرارة المصدرية للهواء نظام دورة مغلقة.

1. المبخر - استخلاص الحرارة

المبخر هو عنصر أساسي لتبادل الحرارة بين مضخة الحرارة لمصدر الهواء والهواء الخارجي. في المبخر، يدخل سائل التبريد منخفض الحرارة والضغط (مثل الفريون) بعد خنقه وفك ضغطه بواسطة صمام التمدد. في هذا الوقت، يتم تقليل نقطة غليان المبرد بشكل كبير، ويتبخر بسرعة ويتبخر في المبخر. نظرًا لأن كمية كبيرة من الحرارة تحتاج إلى الامتصاص من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية، ودرجة حرارة الهواء حول المبخر مرتفعة نسبيًا، تنتقل الحرارة من الهواء إلى المبرد، مما يتسبب في تبخر المبرد إلى حالة غازية منخفضة الحرارة والضغط، ويتم تبريد الهواء. تحقق هذه العملية غرض امتصاص الحرارة من الهواء، تمامًا مثل استخراج الحرارة المجانية من "خزان الحرارة" الضخم للطبيعة.

2. الضاغط - تحسين الطاقة

يتم امتصاص غاز التبريد منخفض الحرارة والضغط الخارج من المبخر إلى الضاغط، ويقوم الضاغط بضغطه وأداء العمل. تحت الضغط القوي للضاغط، يزداد ضغط ودرجة حرارة المبرد بشكل حاد ويصبح غازًا عالي الحرارة والضغط. في هذا الوقت، تزداد الطاقة الموجودة في المبرد بشكل كبير. تمامًا كما يؤدي ضخ الماء من مكان أقل إلى مكان أعلى من خلال مضخة المياه إلى زيادة الطاقة الكامنة للمياه، يوفر الضاغط الطاقة للغاز المبرد بحيث يكون لديه القدرة على إطلاق الحرارة إلى بيئة عالية الحرارة.

3. المكثف - إطلاق الحرارة 

يدخل المبرد الغازي عالي الحرارة والضغط إلى المكثف. عادة ما يتم توصيل المكثف بالمساحة الداخلية التي تحتاج إلى تدفئة (مثل أنابيب التدفئة الأرضية والمشعات وما إلى ذلك) أو بخزان الماء الساخن المنزلي. نظرًا لأن درجة حرارة المبرد أعلى من درجة حرارة البيئة الداخلية أو الماء في خزان الماء، تنتقل الحرارة من المبرد إلى المساحة الداخلية أو الماء، مما يتسبب في ارتفاع درجة الحرارة الداخلية أو تسخين الماء. أثناء هذه العملية، يتكثف المبرد الغازي تدريجيًا ويتحول إلى سائل بعد إطلاق الحرارة، ويعود إلى الحالة السائلة، ويكمل الخطوة الرئيسية لنقل الحرارة من الهواء إلى الغرفة أو الماء.

4. صمام التمدد - التحكم في الدورة

بعد أن يتدفق سائل التبريد خارج المكثف، يمر عبر صمام التمدد. تتمثل وظيفة صمام التمدد في خنق وخفض ضغط سائل التبريد، مما يتسبب في انخفاض ضغطه ودرجة حرارته مرة أخرى والعودة إلى حالة درجة الحرارة المنخفضة والضغط المنخفض عند دخوله المبخر، استعدادًا للجولة التالية من عملية التبخر الممتص للحرارة في المبخر. يشبه صمام التمدد صمام تنظيم التدفق، حيث يتحكم بدقة في تدفق وضغط سائل التبريد لضمان أن نظام مضخة الحرارة لمصدر الهواء بالكامل يمكن أن يعمل بثبات وكفاءة.

من خلال عملية الدورة المستمرة هذه، يمكن لمضخة الحرارة المصدرة للهواء أن تمتص الحرارة باستمرار من الهواء وترفعها إلى مستوى درجة حرارة أعلى للتدفئة الداخلية، أو صنع الماء الساخن المنزلي أو تحقيق وظيفة التبريد في الصيف (من خلال تبديل اتجاه تدفق المبرد، يتم نقل الحرارة في الغرفة إلى الهواء الخارجي)