نظام تكييف الهواء بالمضخة الحرارية
المكون الأساسي الذي يتيح وظيفة نظام تكييف الهواء بالمضخة الحرارية هو الصمام العكسي ذو الأربعة اتجاهات. فهو يضبط اتجاه تدفق سائل التبريد داخل النظام، مما يسمح بالتبديل بين أوضاع تبريد المقصورة وتدفئة المقصورة. الميزة الأكبر للنظام هي كفاءته العالية في استخدام الطاقة.
مبدأ تبريد تكييف الهواء بالمضخة الحرارية
المكونات الرئيسية: ضاغط كهربائي، وصمام عكسي بأربعة اتجاهات، ومكثف خارجي، وصمام تمدد، ومبخر داخلي.
عملية دورة التبريد:
1) عملية الضغط
يقوم الضاغط بسحب مادة التبريد الغازية ذات درجة الحرارة المنخفضة والضغط المنخفض-من المبخر، ثم يضغطها ويفرغ مادة التبريد الغازية ذات درجة الحرارة المرتفعة والضغط العالي-المرتفعة باتجاه الصمام العكسي -المسار الأربعة.
في وضع التبريد، يقوم صمام الاتجاه الأربعة-بتبديل مسار التدفق لتوجيه الغاز ذو درجة الحرارة العالية-والضغط العالي-إلى المكثف الخارجي.
2) التكثيف وطرد الحرارة (المكثف الخارجي)
يدخل سائل التبريد الغازي-ذو درجة الحرارة العالية والضغط العالي-إلى المكثف الخارجي ويطلق الحرارة إلى البيئة الخارجية. يتكثف سائل التبريد من الغاز إلى سائل متوسط-درجة الحرارة وضغط مرتفع-، رافض للحرارة (يُسمى "رفض الحرارة" في الرسم التخطيطي).
3) الاختناق وخفض الضغط (صمام التمدد)
يتدفق سائل التبريد-عالي الضغط عبر صمام التمدد. أثناء مروره عبر الفتحة الصغيرة (الاختناق)، ينخفض ضغطه ودرجة حرارته بشكل حاد، مما يحوله إلى درجة حرارة منخفضة-وضباب منخفض-ضغط-مثل خليط من الغاز والسائل، والذي يتدفق إلى المبخر الداخلي.
4) التبخر وامتصاص الحرارة (المبخر الداخلي)
تدخل مادة التبريد ذات -درجة الحرارة المنخفضة والضغط المنخفض-مرحلتين-إلى المبخر الداخلي وتمتص الحرارة من هواء المقصورة، مما يؤدي إلى غليان مادة التبريد وتبخيرها؛ يتم تبريد هواء المقصورة، وبالتالي خفض درجة حرارة المقصورة. بعد امتصاص الحرارة، يتحول غاز التبريد إلى غاز-درجة حرارة منخفضة وضغط منخفض-.
5) تدفق العودة وإكمال الدورة
يتدفق سائل التبريد الغازي-ذو درجة الحرارة المنخفضة والضغط المنخفض- عائدًا إلى صمام عكس الاتجاه -ذو الاتجاهات الأربعة؛ يقوم الصمام بتوجيه التدفق مرة أخرى إلى مدخل الشفط الخاص بالضاغط، لبدء الدورة التالية. مبدأ تسخين تكييف الهواء بالمضخة الحرارية
المكونات الرئيسية: ضاغط كهربائي، -صمام عكسي بأربعة اتجاهات، ومكثف داخلي-، وصمام تمدد، ومبخر خارجي.
عملية دورة التدفئة
1) عملية الضغط
يقوم الضاغط بسحب مادة التبريد الغازية ذات درجة الحرارة المنخفضة والضغط المنخفض-من المبخر الخارجي، ويضغطه عن طريق أداء العمل، ويخرج مادة التبريد الغازية ذات درجة الحرارة العالية والضغط العالي{-في الصمام العكسي -المسار الأربعة. يتحرك بكرة الصمام لإعادة توجيه التدفق، مما يرسل المبرد الغازي ذو درجة الحرارة المرتفعة-والضغط العالي-إلى مكثف المقصورة-.
2) التكثيف وإطلاق الحرارة (في-المقصورة؛ مرحلة التسخين الأساسي)
يدخل سائل التبريد الغازي-ذو درجة الحرارة العالية والضغط العالي- إلى مكثف-الكابينة ويتبادل الحرارة مع الهواء البارد داخل الكابينة، مما يؤدي إلى إطلاق كمية كبيرة من الحرارة (يُسمى "الإصدار الحراري" في الرسم التخطيطي) لتدفئة الهواء ورفع درجة حرارة الكابينة. بعد إطلاق الحرارة، يخضع المبرد لتغيير طور، ويتكثف من الغاز إلى سائل متوسط الحرارة -وعالي الضغط- قبل أن يتدفق خارج المكثف.
3) الاختناق وخفض الضغط (صمام التمدد)
يتدفق سائل التبريد-ذو درجة الحرارة المتوسطة والضغط العالي-عبر صمام التمدد؛ بسبب فتحة الاختناق، ينخفض ضغطها ودرجة حرارتها بشكل حاد، مما يحولها إلى خليط سائل منخفض-درجة الحرارة، منخفض-ضغط-مثل الغاز-سائل يتدفق نحو المبخر الخارجي.
4) التبخر وامتصاص الحرارة (مبادل حراري خارجي)
يدخل غاز التبريد ذو -درجة الحرارة المنخفضة والضغط المنخفض-المرحلتين-المبخر الخارجي ويمتص الحرارة من الهواء المحيط، مما يتسبب في غليان غاز التبريد وتبخيره إلى غاز-درجة حرارة منخفضة وضغط منخفض-؛ فهو يستخرج طاقة حرارية منخفضة الدرجة من البيئة حتى عندما تكون درجات الحرارة المحيطة منخفضة.
5) تدفق العودة وإكمال الدورة
يدخل غاز التبريد الغازي-ذو درجة الحرارة المنخفضة والضغط المنخفض-من جديد-الصمام العكسي ذي الاتجاهات الأربعة-ويتدفق مرة أخرى إلى منفذ الشفط الخاص بالضاغط، لبدء الدورة التالية.
