صمام تمدد مضخة الحرارة

أنواع مضخات الحرارة ذات صمام التمدد

تُعد مضخة الحرارة ذات صمام التمدد جزءًا أساسيًا من أنظمة مضخات الحرارة. إليك الأنواع الشائعة لمضخات الحرارة ذات صمام التمدد:

• صمامات التمدد الإلكترونية: تعمل مضخات الحرارة ذات صمامات التمدد هذه باستخدام إشارات كهربائية من أجهزة استشعار في النظام. توفر هذه الصمامات ذات التمدد ذات التأثير المباشر تحكمًا دقيقًا في تدفق المبرد. تتميز بالموثوقية والاستجابة وتناسب التطبيقات ذات الأحمال المتذبذبة أو ظروف النظام المتغيرة.
• صمامات التمدد الحرارية (TXVs): تُنظّم تدفق المبرد بناءً على تغييرات درجة الحرارة في المبخر. تحتوي هذه الصمامات على لمبة حساسة مليئة بالمبرد تكتشف درجة حرارة المبخر. مع ارتفاع درجة الحرارة، تسمح بتدفق المزيد من المبرد. في حالة انخفاض درجة الحرارة، تُقلل من التدفق. تُستخدم بشكل شائع في أنظمة تكييف الهواء والتبريد.
• صمامات التمدد الأوتوماتيكية (AXVs): تُعد بسيطة وفعالة من حيث التكلفة. تُحافظ هذه الصمامات على ضغط ثابت في المبخر. ومع ذلك، فإنها تُقدم تحكمًا أقل في تدفق المبرد مقارنة بصمامات التمدد الإلكترونية والحرارية. تُعد صمامات التمدد الأوتوماتيكية مناسبة للتطبيقات ذات الأحمال الثابتة والتقلبات الطفيفة في ظروف التشغيل.
• صمامات التمدد ذات الفتحة المتغيرة: تحتوي مضخات الحرارة ذات صمامات التمدد هذه على فتحة قابلة للتعديل يمكن تعديلها يدويًا أو تلقائيًا لتنظيم تدفق المبرد. تُقدم تحكمًا وكفاءة أفضل مقارنة بالصمامات ذات الفتحة الثابتة. تُستخدم صمامات التمدد ذات الفتحة المتغيرة في أنظمة التبريد ذات الأحمال المتغيرة.
• صمامات التمدد ذات الفتحة الثابتة: تحتوي مضخات الحرارة ذات صمامات التمدد الثابتة على فتحة غير قابلة للتعديل تسمح بتدفق معدل محدد من المبرد عبرها. تُعد بسيطة وفعالة من حيث التكلفة، لكنها تُقدم تحكمًا أقل في تدفق المبرد. تُعد صمامات الفتحة الثابتة مناسبة للتطبيقات ذات ظروف التشغيل المتسقة.

وظائف وميزات مضخات الحرارة ذات صمام التمدد

تعتمد وظائف وميزات مضخة الحرارة ذات صمام التمدد على العديد من العوامل، بدءًا من نوع مصدر الحرارة إلى مكان تركيب الوحدة. بغض النظر عن هذه الجوانب، تتميز مضخات الحرارة دائمًا بخصائص أساسية تجعلها فعالة وقابلة للتوسع في الوظيفة.

الوظائف

تُنفذ مضخات الحرارة ثلاث وظائف أساسية: التدفئة، التبريد، وإزالة الرطوبة. يُمكنها تحقيق ذلك من خلال دورة التبريد، وهي سلسلة من التغييرات في الضغط ودرجة الحرارة التي تُحافظ على التحكم بالمناخ ثابتًا في المباني.

• التدفئة: تُسحب مضخات الحرارة ذات صمام التمدد الحرارة من المناطق الأكثر برودة وتنقلها إلى الداخل لتدفئة المناطق الداخلية. يُمكن عكس ذلك في الطقس الحار. بدلاً من ذلك، يُمكنها إزالة الحرارة الزائدة وإدخال هواء أكثر برودة لإنشاء غرف مريحة عن طريق إزالة الرطوبة من الهواء.
• التبريد: خلال الطقس الحار، يُمكن لمضخات الحرارة استبدال أنظمة تكييف الهواء. يرجع ذلك إلى قدرتها على تبريد المناطق الداخلية من خلال إزالة الحرارة من المناطق الداخلية ونقلها إلى الخارج. بهذه الطريقة، تبقى المساحات الداخلية منعشة وممتعة.
• دورة التبريد: تتكون دورة التبريد من ضاغط، مكثف، جهاز تمدد، ومبخر. تبدأ عندما يزيد الضاغط من ضغط المبرد وينقله عبر النظام. ينتقل المبرد ويُغير حالته من سائل إلى غاز أثناء فقدانه أو اكتسابه للحرارة. يؤدي ذلك إلى تغير ضغط ودرجة حرارة المبرد، مما يسمح لمضخة الحرارة بتدفئة الهواء أو تبريده. تنتهي الدورة عندما تعود إلى نقطة البداية، جاهزة لدورة أخرى.

الميزات

• تحكم درجة الحرارة: تُعد القدرة على التحكم في درجة الحرارة المطلوبة وتنظيمها أحد الميزات البارزة لمضخات الحرارة، حتى في الظروف الجوية القاسية.
• مُزيل الحرارة الزائدة: تُعد هذه خدمة تدفئة المياه الإضافية التي تُقدمها بعض مضخات الحرارة. تستعيد الحرارة الزائدة في المبرد بعد خروجه من الضاغط. بدلاً من الذهاب مباشرة إلى ملف المكثف، ينتقل المبرد إلى خزان تخزين المياه الساخنة. تُسخن الحرارة الزائدة الماء، مما يُقلل من الطاقة المستخدمة لتدفئة المياه المنزلية. تعمل مُزيل الحرارة الزائدة بشكل أفضل مع أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية، لكن يُمكن استخدامها بمفردها.
• العزل الفراغي: يعزل النظام ويُحافظ على استقرار درجات الحرارة وكفاءة التشغيل. يُخدم غرض توفير المساحة وكفاءة الطاقة في مضخة الحرارة.
• إزالة الجليد: يُراقب نظام تحكم ذكي تشغيل النظام بأكمله وظروف البيئة. يُمكنه بدء إزالة جليد المضخة تلقائيًا عندما يكتشف تكوين الصمام انخفاض ضغط المبرد. يُمكن لنظام التحكم بدء دورة إزالة الجليد بناءً على معلمات مثل قراءات مستشعر الضغط المنخفض، تشغيل صمام الملف اللولبي، أو إعدادات الوقت.

تطبيقات مضخة الحرارة ذات صمام التمدد

تُستخدم مضخة الحرارة ذات صمام التمدد في العديد من التطبيقات في جميع أنحاء العالم. تشمل التطبيقات النموذجية:

• تدفئة المساحات: تتمثل الوظيفة الأساسية لصمام التمدد في مضخة الحرارة في توفير تدفئة المساحات من خلال استخراج الحرارة من الهواء البارد في البيئة وزيادة درجة حرارة الهواء في المنزل. يمتص الملف في وحدة داخلية الحرارة من البيئة ويُزيد من درجة حرارتها بمساعدة صمام التمدد.
• تكييف الهواء: تعمل مضخة الحرارة كجهاز تكييف هواء عندما تكون درجات الحرارة في البيئة مرتفعة من خلال إزالة الحرارة الزائدة من الداخل والحفاظ على مساحات باردة ومريحة. يُنظم صمام التمدد تدفق المبرد ليمتص الحرارة الزائدة من البيئة ويُخرجها إلى الخارج، وبالتالي يُحافظ على المساحات الداخلية باردة.
• المياه الساخنة المنزلية: يُمكن للمنازل التي تحتوي على أنظمة تدفئة مثبتة أن تُنتج المياه الساخنة للاستخدام المنزلي. تُعد مضخة الحرارة مصدرًا موثوقًا به للمياه الساخنة. يُمكن دمج الأنظمة مع أنابيب المياه الموجودة لإنتاج كمية كافية من المياه الساخنة للاستحمام وغسل الصحون وغيرها من احتياجات المنزل.
• العمليات الصناعية: يُمكن استخدام مضخات الحرارة في الصناعات لتلبية مجموعة واسعة من متطلبات التدفئة في العمليات الصناعية، مثل التجفيف، الخبز، والتسخين المسبق. نظرًا لقدرة مضخة الحرارة على إنتاج المياه الساخنة، فهي مفيدة في صناعات الصابون والنسيج والأغذية، حيث تُعد المياه الساخنة مكونًا أساسيًا في بعض مراحل الإنتاج. يُمكن استخدام مضخات الحرارة للتدفئة وتوفير المياه الساخنة في هذه القطاعات الصناعية.
• تسخين السبا والمسبح: تُعد مضخات الحرارة طريقة أكثر كفاءة واقتصادية لتسخين مياه المسبح أو السبا إلى مستويات مريحة. توفر وسيلة ثابتة لتسخين المياه للأغراض الترفيهية من خلال الحفاظ على درجات الحرارة باستخدام طريقة موثوقة وفعالة.
• إزالة الرطوبة: تُحسّن أنظمة إزالة الرطوبة بمضخة الحرارة جودة الهواء الداخلي ومستويات الراحة من خلال إزالة الرطوبة الزائدة من المناطق المُدفأة. عندما تكون مستويات الرطوبة مرتفعة، يُساعد هذا النظام على الحفاظ على توازن مناسب. يُحسن التحكم الأفضل في الرطوبة من فعالية التنفس، ويُوفر راحة من الحساسية/الضغوط، ويُجعل البيئة أكثر متعة.
• تبريد المساحات: في المناطق التي يمكن أن ترتفع فيها درجات الحرارة بشكل كبير، تُعد مضخات الحرارة أنظمة موثوقة لتوفير التبريد المرغوب فيه. من خلال استخراج الحرارة من الداخل، تُحافظ على مساحات داخلية مريحة عندما تكون درجات الحرارة الخارجية مرتفعة.
• التجفيف والتكثيف: في البيئات الصناعية، تُستخدم مضخات الحرارة لأغراض التجفيف، مثل إزالة الرطوبة من مواد مختلفة أثناء عمليات الإنتاج. كما أنها تُعمل كمكثفات في بعض التطبيقات حيث يجب رفض الحرارة عند درجة حرارة منخفضة لإكمال عملية. تُساعد هذه الأجهزة على استعادة الطاقة الكامنة من غازات العادم التي يُمكن استخدامها بعد ذلك في تسخين الهواء المحترق مسبقًا أو توليد المياه الساخنة لعمليات التنظيف.

كيفية اختيار صمام التمدد لمضخة الحرارة

تلعب الصمامات أدوارًا مختلفة في الأنظمة الصناعية. يُعد صمام التمدد في مضخة الحرارة أمرًا بالغ الأهمية لأنه يُحكم تدفق المبرد إلى ملف المبخر. يُعد اختيار الصمام الصحيح لنظام مضخة الحرارة أمرًا بالغ الأهمية لأنه يُمكن أن يؤثر على الكفاءة وأداء النظام. إليك بعض العوامل التي يجب مراعاتها عند اختيار صمام التمدد المناسب لمضخة الحرارة.

• نوع المبرد: يُعد هذا السائل الذي يمتص الحرارة ويُطلقها في مضخة الحرارة. سيؤثر نوع المبرد بشكل كبير على اختيار الصمام لأن ليس كل صمامات التمدد مناسبة لكل مبرد. تأكد من أن صمام التمدد متوافق مع المبرد المحدد المستخدم في مضخة الحرارة. سيُحدد بعض المُصنعين توافق الصمام مع مبرد معين في وثائق المنتج.
• معدل تدفق المبرد: يُعد هذا هو مقدار السائل الذي يتدفق عبر النظام وهو أمر بالغ الأهمية لأنه يُمكن أن يؤثر على سعة مضخة الحرارة. تتميز مضخات الحرارة بسعات مختلفة. لذلك، من الضروري اختيار صمام تمدد يُطابق سعة مضخة الحرارة. سيضمن اختيار الصمام الصحيح توافق النظام وأداءً مثاليًا. ستوفر وثائق المُصنع عادةً مواصفات معدل تدفق المبرد.
• حجم الفتحة: تُعد الفتحة هي الفتحة الموجودة في الصمام التي يتدفق من خلالها المبرد. يؤثر حجم الفتحة على معدل تدفق المبرد. سيساعد ذلك على مطابقة الصمام مع متطلبات مضخة الحرارة. سيضمن حجم الفتحة الصحيح تدفقًا صحيحًا للمبرد وأداءً مثاليًا للنظام.
• نوع الصمام: تتوفر أنواع مختلفة من صمامات التمدد في السوق. يُعد اختيار الصحيح أمرًا بالغ الأهمية لضمان أداء مثالي لمضخة الحرارة. عادةً، هناك نوعان من صمامات التمدد: صمامات التمدد الحرارية وصمامات التمدد الإلكترونية. تُعد صمامات التمدد الحرارية أجهزة ميكانيكية. تستخدم لمبة حساسة لمراقبة ضغط المبخر وتعديل الصمام وفقًا لذلك. تُعد شائعة في العديد من أنظمة التبريد وتكييف الهواء. من ناحية أخرى، تستخدم صمامات التمدد الإلكترونية محركًا خطويًا وضوابط إلكترونية لضبط تدفق المبرد بدقة. تُقدم صمامات التمدد الإلكترونية استجابة ومرونة أكبر.
• وضع التركيب: تتميز مضخات الحرارة بمتطلبات تركيب محددة. يجب أن يتطابق وضع تركيب صمام التمدد مع متطلباته. تأكد أيضًا من أن اتجاه الصمام مقبول وفقًا لتوصيات المُصنع.
• إمدادات الطاقة: تُعد هذه هي كمية الطاقة المطلوبة لتشغيل الصمام. يُمكن أن تكون هوائية أو كهربائية أو هيدروليكية. سيعتمد مصدر الطاقة على نوع الصمام المحدد.
• الميزات والوظائف: يُمكن للميزات الإضافية تحسين كفاءة النظام وأدائه. تحظى الصمامات ذات ضوابط الحرارة الزائدة، أجهزة الاستشعار المتكاملة، أو الاتصال للمراقبة والتحكم عن بُعد بشعبية بين العديد من مالكي مضخات الحرارة.

أسئلة وأجوبة

س1: هل صمام التمدد ضروري في مضخة الحرارة؟

ج1: نعم، يُعد صمام التمدد أمرًا بالغ الأهمية في مضخة الحرارة. تتمثل وظيفته الأساسية في خفض ضغط ودرجة حرارة المبرد قبل دخوله ملف المبخر.

س2: هل يُمكن إصلاح صمام التمدد في مضخة الحرارة؟

ج2: في معظم الحالات، لا يُمكن إصلاح صمام التمدد في مضخة الحرارة. إذا كان معطوبًا، سيستبدله الفني أثناء الإصلاحات.

س3: ما هي علامات صمام التمدد المعطوب في مضخة الحرارة؟

ج3: تشمل علامات صمام التمدد المعطوب في مضخة الحرارة ضوضاء غير عادية من الصمام، ضغط مبرد متقلب، وتبريد أو تدفئة غير متسق.

س4: ما الفرق بين صمام TXV وصمام التمدد؟

ج4: يُعد صمام TXV (صمام التمدد الحراري) نوعًا معينًا من صمامات التمدد التي تُحكم تدفق المبرد بناءً على درجة الحرارة في المبخر. ليس كل صمامات التمدد لديها آلية التحكم هذه. تُستخدم صمامات TXV بشكل شائع في أنظمة التبريد وتكييف الهواء.