تصميم أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء | تحليل كامل لمبادئ وتصميم واختيار وبناء واستكشاف أخطاء مضخات الحرارة الهوائية!

1. تصميم التدفئة والتهوية وتكييف الهواء | تحليل كامل لمبادئ وتصميم واختيار وبناء واستكشاف أخطاء مضخات الحرارة الهوائية!

المضخة الحرارية هي جهاز ينقل الطاقة الحرارية من مصدر حرارة منخفض الحرارة إلى مصدر حرارة مرتفع الحرارة. مصدر الحرارة المنخفض الحرارة المستخدم عادةً في أجهزة المضخات الحرارية هو الوسط المحيط - الهواء، مياه الأنهار، مياه البحر، مياه الصرف الصحي الحضرية، المياه السطحية، المياه الجوفية، المياه المعالجة، خزانات مياه الإطفاء، أو سوائل العمل المساعدة المُفرّغة من معدات الإنتاج الصناعي، والتي غالبًا ما تكون درجات حرارتها متقاربة مع الوسط المحيط. وفقًا لمصادر الحرارة المنخفضة المختلفة، يمكن تقسيم المضخات الحرارية عمومًا إلى: مصدر هواء، مصدر مائي، ومصدر أرضي.

المبدأ الأساسي لسخان المياه بمضخة الحرارة الهوائية

يتكون بشكل أساسي من ضاغط، ومبادل حراري، ومروحة محورية، وخزان مياه معزول، ومضخة مياه، وخزان تخزين سائل، وفلتر، ووحدة تحكم إلكترونية أوتوماتيكية. بعد تشغيل الطاقة، تبدأ مروحة التدفق المحوري بالعمل. يمر الهواء الخارجي بتبادل حراري عبر المبخر، وتُخرج المروحة الهواء المبرد من النظام. في الوقت نفسه، يمتص سائل العمل داخل المبخر الحرارة ويتبخر، ثم يُسحب إلى الضاغط. يضغط الضاغط غاز سائل العمل منخفض الضغط هذا إلى غاز عالي الحرارة والضغط، ويرسله إلى المكثف. يمر الماء، الذي تُجبره مضخة الماء على الدوران، عبر المكثف، حيث يُسخن بواسطة سائل العمل قبل إرساله إلى المستخدم للاستخدام. يُبرد سائل العمل إلى سائل، ثم يتدفق إلى المبخر مرة أخرى بعد خنقه وتبريده بواسطة صمام التمدد. تعمل هذه الدورة بشكل متكرر، ويتم ضخ الحرارة الموجودة في الهواء بشكل مستمر في الماء، مما يتسبب في ارتفاع درجة حرارة الماء في خزان المياه المعزول تدريجيًا، حتى تصل أخيرًا إلى حوالي 55 درجة مئوية، وهي مناسبة تمامًا للناس للاستحمام.

يتكون سخان الماء بالمضخة الحرارية من ضاغط، ومكثف، ومبخر، ومروحة محورية، وخزان تخزين سائل، وفلتر، ووحدة إيقاف، ووحدة تحكم إلكترونية أوتوماتيكية. وتُعرف المكونات الرئيسية الأربعة للسخان بأنها: الضاغط، والمكثف، والمبخر، ووحدة التحكم.

ضاغط

الوظيفة: آلية مائع سلبية ترفع ضغط الغاز المنخفض إلى ضغط مرتفع. وهي جوهر نظام التبريد، إذ تسحب غاز التبريد منخفض الحرارة والضغط من أنبوب الشفط، وتدفع المكبس لضغطه بواسطة المحرك، ثم تُفرّغه إلى أنبوب العادم، موفرة بذلك الطاقة لدورة التبريد، محققةً بذلك دورة تبريد من خلال الانضغاط والتكثيف والتمدد والتبخر (امتصاص الحرارة).

الأنواع الشائعة: النوع الدوار؛ النوع الدوامي؛ النوع اللولبي. تستخدم الوحدات المنزلية عادةً النوع الدوار. أما الوحدات التجارية فتستخدم عادةً النوع الدوامي واللولبي.

ضاغط دوار

مبدأ العمل: لا يحتاج محرك الضاغط الدوار إلى تحويل الحركة الدورانية للدوار إلى الحركة الترددية للمكبس، ولكنه يحرك المكبس الدوار مباشرة لأداء الحركة الدورانية لإكمال ضغط بخار المبرد.

المزايا: بفضل الحركة الدورانية للمكبس، يكون ضغط الهواء سلسًا ومستقرًا ومتوازنًا. بالإضافة إلى ذلك، تتميز ضواغط الهواء الدوارة بمساحة خلوص منخفضة وعدم تداخل مع غازات التمدد، مما يجعلها تتميز بكفاءة ضغط عالية، وقلة مكوناتها، وحجمها الصغير، ووزنها الخفيف، وأداء توازن ممتاز، وانخفاض مستوى الضوضاء، وإجراءات حماية شاملة، واستهلاك منخفض للطاقة. تستخدم ضواغط الهواء الدوارة التقليدية 1-2.5P ضاغطًا دوارًا.

ضاغط التمرير

مبدأ العمل: ضاغط التمرير هو ضاغط ذو حجم قابل للضغط يتكون من تمريرة حلزونية ثابتة وتمريرة حلزونية متحركة مع ترجمة دورانية لامركزية.

المزايا: التصميم الفريد لضاغط الحلزوني يجعله من الضواغط الموفرة للطاقة في عالمنا اليوم. يتميز قرص الحلزون، المكون الرئيسي للضاغط، بملاءمة محكمة دون تآكل، مما يؤدي إلى عمر افتراضي أطول، ويُعرف بأنه ضاغط لا يحتاج إلى صيانة. يعمل ضاغط الدوامة بسلاسة، مع اهتزازات قليلة، ويوفر بيئة عمل هادئة، ويُعرف أيضًا باسم "الضاغط فائق الثبات". يتميز ضاغط الدوامة بهيكل مبتكر ودقيق، مع مزايا مثل الحجم الصغير، وانخفاض الضوضاء، وخفة الوزن، وانخفاض الاهتزاز، وانخفاض استهلاك الطاقة، وطول العمر الافتراضي، ونقل الغاز المستمر والمستقر، والتشغيل الموثوق، ومصدر غاز نظيف. تُستخدم الضواغط الحلزونية عادةً في معدات المضخات الحرارية الصغيرة، وتستخدم الضواغط الحلزونية التقليدية من 3 إلى 10 أحصنة.

جهاز الخنق

وظيفة:

1. الاختناق وخفض الضغط: يتم خنق سائل التبريد ذو الحرارة المتوسطة والضغط العالي الصادر من المكثف لتقليل درجة حرارته وضغطه، مما يجعل مادة التبريد الداخلة إلى المبخر بخارًا رطبًا بدرجة حرارة تشبع أقل، مما يضمن غليان سائل التبريد عند درجات حرارة منخفضة لخفض درجة حرارة الهواء الداخل إلى السيارة.

2. ضبط معدل التدفق لضبط معدل تدفق المبرد تلقائيًا استنادًا إلى التغييرات في حمل التبريد وسرعة المحرك، بحيث يحافظ نظام التبريد دائمًا على سعة التبريد الأكثر ملاءمة.

٣. منع التشويش والسخونة الزائدة. تحكم في معدل تدفق سائل التبريد بناءً على درجة حرارة مخرج المبخر لضمان التبخير الكامل لسائل التبريد في المبخر ومنع حدوث مطرقة سائل التبريد في الضاغط؛ وفي الوقت نفسه، تحكم في درجة حرارة بخار سائل التبريد الزائدة لمنع حدوث ظواهر فرط التسخين غير الطبيعية.

الأنواع الشائعة: صمام التمدد الإلكتروني؛ صمام التمدد الحراري؛ الأنبوب الشعري.

صمام التوسع الحراري

مبدأ العمل: يتحكم صمام التمدد الحراري في تدفق مادة التبريد الداخلة إلى المبخر من خلال استشعار درجة حرارة المبرد الغازي عند مخرج المبخر. يتكون صمام التمدد الحراري من آلية حث، ومشغل، وآلية ضبط، وجسم صمام. تُملأ آلية الحث بسائل تشغيل الفريون، ويُضبط مصباح استشعار درجة الحرارة عند مخرج المبخر. يوجد فرق في درجة الحرارة بين درجة حرارة المخرج ودرجة حرارة التبخر، وهو ما يُشار إليه عادةً باسم "الحرارة الزائدة".

صمام التوسع الإلكتروني

مبدأ العمل: تحسب وحدة التحكم المعلمات التي تجمعها المستشعرات، وترسل تعليمات الضبط إلى لوحة التحكم، التي تُرسل بدورها إشارات كهربائية إلى صمام التمدد الإلكتروني لتشغيله. يفتح صمام التمدد الإلكتروني بالكامل من حالة الإغلاق الكامل في ثوانٍ معدودة فقط، ويتميز بسرعة استجابة وسرعة حركة عالية، دون حدوث ظاهرة ارتفاع درجة الحرارة، ويمكن ضبط خصائص الفتح والإغلاق وسرعتهما يدويًا.

الخصائص: في صمامات التمدد الحراري، عندما تكون درجة الحرارة المحيطة منخفضة، ينخفض ​​بشكل كبير تغير ضغط وسط استشعار درجة الحرارة داخل حجرة استشعار درجة الحرارة، مما يؤثر سلبًا على أداء التنظيم. أما في صمامات التمدد الإلكترونية، فتتكون مكونات استشعار درجة الحرارة من أزواج حرارية أو مقاومات حرارية، تعكس بدقة تغيرات الحرارة الزائدة عند درجات الحرارة المنخفضة. لذلك، في البيئات منخفضة الحرارة، مثل غرف التجميد في المستودعات المبردة، توفر صمامات التمدد الإلكترونية أيضًا تنظيمًا جيدًا للتدفق.

المبخر

مبدأ العمل: يُعدّ المُبخّر مُكوّنًا أساسيًا من بين أجزاء التبريد الرئيسية الأربعة. يمرّ "السائل" المُكثّف منخفض الحرارة عبر المُبخّر، ويتبادل الحرارة مع الهواء الخارجي، مُتبخّرًا وممتصًا الحرارة، مُحقّقًا بذلك تأثير التبريد. تعتمد وحدة مصدر الهواء على مُبخّر ذي زعانف، بينما تعتمد وحدة مصدر الماء على مبادلات حرارية صفائحية.

مكثف

مبدأ العمل: جهاز يُزيل الحرارة بسرعة من الأنبوب ويُحوّل الغاز أو البخار إلى سائل. الأنواع الشائعة: المبادل الحراري الأنبوبي (وحدة الماء الساخن التقليدية)، المبادل الحراري الأنبوبي التيتانيوم (وحدة حمام السباحة)، والمبادل الحراري الأكمام (وحدة تبريد الهواء).

صمام رباعي

الوظيفة: يُعدّ الصمام رباعي الاتجاهات المكون الرئيسي المستخدم لإزالة الجليد في أنظمة المضخات الحرارية. يتكون الصمام رباعي الاتجاهات من ثلاثة أجزاء: صمام تجريبي، وصمام رئيسي، وملف كهرومغناطيسي.

مبدأ العمل: يختلف الصمام رباعي الاتجاه عن صمام الملف اللولبي المباشر. يجب أن تعمل تحت ضغط معين للعمل بشكل صحيح. يتكون صمام رباعي الاتجاه من ثلاثة أجزاء: صمام تجريبي ، صمام رئيسي ، وملف كهرومغناطيسي. يمكن تفكيك الملف الكهرومغناطيسي ، ويتم لحام الصمام التجريبي إلى الصمام الرئيسي ككل. عندما يكون ملف لولاية الملف اللولبي في حالة توزيع الطاقة ، كما هو مبين في الشكل 1 ، يتحرك صمام الشريحة التجريبية تحت محرك أقراص الضغط على الجانب الأيمن. يدخل غاز الضغط العالي أنبوب الشعيرات الدموية ① ثم يدخل غرفة مكبس الطرف الأيمن. من ناحية أخرى ، يتم تفريغ الغاز في غرفة مكبس الطرف الأيسر. نظرًا لفرق الضغط بين طرفي المكبس ، يتحرك المكبس وصمام الشريحة الرئيسي إلى اليسار ، مما يتسبب في تواصل أنبوب العادم (S) مع أنابيب توصيل الوحدة الخارجية (C) ، وأنابيب التوصيل الأخرى للاتصال ، وتشكيل دورة تسخين. عندما يكون لفائف الملف اللولبي في الحالة النشطة ، كما هو مبين في الشكل 2 ، يتغلب صمام الشريحة التجريبية على توتر نابض الضغط ويتحرك إلى اليمين تحت القوة المغناطيسية الناتجة عن لفائف الملف اللولبي. يدخل غاز الضغط العالي أنبوب الشعيرات الدموية ① ثم يدخل غرفة مكبس الطرف الأيسر. من ناحية أخرى ، يتم تفريغ الغاز في غرفة مكبس الطرف الأيمن. نظرًا لفرق الضغط بين طرفي المكبس ، ينتقل المكبس وصمام الشريحة الرئيسي إلى اليمين ، مما يتسبب في تواصل أنبوب العادم (S) للتواصل مع أنبوب توصيل الوحدة الداخلية (E أنبوب E) ، وأنابيب التوصيل الأخرى للاتصال ، وتشكيل دورة إزالة الإقامة.

المكونات الأخرى: أجهزة الاستشعار، ومفاتيح الضغط، والمبرد.

اختيار موقع التثبيت للوحدات الخارجية:

1. توفير مساحة كافية للتركيب والصيانة

2. يجب أن يكون مدخل ومخرج الهواء خاليين من العوائق ويجب ألا تهب الرياح القوية في كل مكان

3. منطقة جافة وجيدة التهوية

4. سطح الدعم مستوٍ ويتحمل وزن الوحدة الخارجية. يمكن تركيبه أفقيًا دون زيادة الضوضاء والاهتزاز.

5. لا يؤثر ضوضاء التشغيل والهواء العادم على الجيران

6. لا يوجد مكان لتسرب الغاز القابل للاشتعال

7. سهولة تركيب أنابيب مدخل ومخرج المياه والتوصيلات الكهربائية

8. الأماكن الموصى بها: الشرفات، وألواح تكييف الهواء الخارجية، وأسطح المنازل، وما إلى ذلك.

تنبيه: قد يؤدي التركيب في الأماكن التالية إلى تعطل الجهاز (إذا كان لا مفر منه، يرجى الرجوع إلى): 1. الأماكن التي تحتوي على زيوت معدنية مثل زيت المحرك؛ 2. المصانع التي تعاني من تقلبات شديدة في جهد إمداد الطاقة؛ 3. السيارات أو الكبائن؛ 4. المطابخ والأماكن الأخرى المليئة بالنفط والغاز وقطرات الزيت؛ 5. الأماكن التي تحتوي على غازات أو مواد قابلة للاشتعال؛ 6. الأماكن التي تتبخر فيها الغازات الحمضية أو القلوية؛ 7. الظروف البيئية الخاصة الأخرى.

اختيار مكان تركيب خزانات المياه المنزلية:

1. توفير مساحة كافية للتركيب والصيانة

2. السطح الداعم مسطح، وقادر على تحمل وزن الوحدة الخارجية، ويمكنه تثبيت خزان المياه في الاتجاه الرأسي

3. موقع تسرب الغاز غير المسبب للتآكل

4. سهولة تركيب وتوصيل أنابيب المياه والتوصيلات الكهربائية

5. من المناسب أن يتم تصريف المياه التي يتم تصريفها أثناء تشغيل صمام الأمان بسلاسة في المجاري

6. تأكد من عدم تناثر المياه التي يتم تصريفها أثناء تشغيل صمام الأمان على الأرضيات الخشبية والأثاث

7. إذا كان خزان المياه أعلى من مخرج الماء الساخن، فيجب تركيب صمام أمان للضغط الموجب والسالب على أنبوب الماء الساخن

يجب ألا يتجاوز فرق الارتفاع بين خزان المياه والوحدة 3.5 متر

تنبيه: 1. تحديد مسار الحركة الصحيح

2. حاول نقل الماكينة في حالتها الأصلية قدر الإمكان

3. يرجى تثبيت الملحقات وفقًا للتعليمات الموجودة في دليل خزان المياه

4. يرجى وضع خزان المياه في وضع مستقيم للتثبيت