تسعة موافق / غيتي صور
أعمال نظام تكييف الهواء المنزلي تحير الكثير منا. من السهل فهم الأفران ، فهي تسخن الهواء وتنفخ حول منزلك من خلال مجاري الهواء. تصنع الغلايات الماء الساخن أو البخار وتحركه حول منزلك في الأنابيب. لكن كيف تصنع أنظمة تكييف الهواء هواءً باردًا ومزيلًا للرطوبة خلال أيام الصيف في الكلاب؟ لفهم ذلك ، يجب أن تعود إلى مبدأ ربما تعلمته في صف فيزياء في مدرسة ثانوية أو كلية: القانون العلمي الذي يبرد أي غاز أثناء توسعه في الحجم.
المكونات
على الرغم من أن هذا التبسيط بسيط ، إلا أنه يمكنك التفكير في مكيف الهواء كآلة تسخن الحرارة من منزلك وتفريغها بالخارج باستخدام خمسة أجزاء مترابطة:
- مبرد التبريدمكثفمكثف صمام التمدد لفائف المبخر
هناك العديد من أنواع أنظمة تكييف الهواء التي يمكن استخدامها في المنزل ، بما في ذلك وحدات النوافذ ومكيفات الهواء المحمولة ومكيفات الهواء الخالية من القنوات وأنظمة تكييف الهواء المركزية. على الرغم من اختلافاتهم ، فإن فيزياء كيفية عملهم هي نفسها ، ويستخدمون جميعًا عملية التبريد المباشر التوسعي. من حيث المبدأ ، يعمل هذا تمامًا مثل ثلاجة مطبخ منزلك.
مبرد
التبريد هو "الدم" الذي يضخ عبر أنابيب التبريد في نظام مكيف الهواء. يغير الحالة من بخار الغاز إلى سائل لأنه يجمع الحرارة من منزلك ويخرج هذه الحرارة إلى الخارج. يعد المبرد مادة فريدة من نوعها لأنه يحتوي على درجة غليان منخفضة للغاية. هذا يعني أنه يتغير من سائل إلى بخار في درجات حرارة منخفضة. هذا هو المفتاح لجعل نظام تكييف الهواء يعمل بأمان دون توليد مستوى خطير من الحرارة. ومع ذلك ، لا ينتقل المبرد عبر النظام من تلقاء نفسه ؛ يتطلب ضاغطًا لضخه.
ضاغط
فكر في الضاغط باعتباره "قلب" النظام ، المكون الذي يضخ المبرد عبر جميع مكونات التبريد في حلقة نحاسية كبيرة. يدخل المبرد الضاغط كبخار دافئ منخفض الضغط ويتركه بخار ساخن عالي الضغط. سيتم هذا التحول ممكن من قبل المكثف .
مكثف
من الضاغط ، ينتقل بخار التبريد الساخن إلى المكثف. هنا ، يتم تبريد بخار سائل التبريد عالي الضغط أثناء مروره من خلال ملفات التكثيف. تحتوي الملفات على زعانف معدنية رفيعة (مماثلة للهيكل الموجود على مقدمة المبرد في السيارة) والتي تقوم بتوصيل الحرارة من الملفات. تهب مروحة المكثف الهواء على الزعانف لتسريع تبريد البخار داخل الملفات. (يساعد استخدام مشط الزعانف أثناء الصيانة الروتينية في الحفاظ على شكل هذه الزعانف.) بينما يبرد المبرد ، يتغير الحالة من بخار ساخن إلى سائل ساخن عند ضغط عال ويتحرك إلى صمام التمدد. توجد كل من الضاغط وملف المكثف ومروحة المكثف في ذلك المربع الكبير الصاخب في الفناء الخلفي الخاص بك ، والذي يُطلق عليه غالبًا وحدة التكثيف.
صمام توسع
صمام التمدد هو ما يقوم به حقًا عمل التبريد. مع مرور سائل التبريد الساخن عبر فتحة صغيرة عند ضغط عالٍ في الصمام من جانب ، يظهر كضباب بارد منخفض الضغط على الجانب الآخر. هذا ناتج عن خاصية طبيعية للغازات: مع توسع الغاز ، يبرد. مكيف الهواء ليس في الحقيقة أكثر من جهاز مصمم لإجبار غاز التبريد على التوسع ، وهذا ما يخلق قدرته على تبريد الهواء عن طريق طرد حرارته.
لفائف المبخر
والخطوة التالية هي حيث يتم تبريد منزلك بالفعل. يعمل السائل البارد منخفض الضغط الذي يترك الآن صمام التمدد الخارجي في الداخل إلى ملف المبخر الموجود في الكومة الكاملة للفرن. (الكنتوم هو الصندوق المعدني الكبير بين الفرن وأعمال مجاري الهواء). هنا ، ينفخ الهواء الأكثر دفئًا داخل منزلك عبر ملف المبخر ويقوم بتسخينه ، بينما في الوقت نفسه ، يبرد الملف الذي يحمل غاز التبريد المبرد الموسع تهب الهواء عبر المبخر. ثم يتم تدوير هذا الهواء البارد من خلال مجاري الهواء. عندما يبدأ تسخين المبرد الآن ، يبدأ في الغليان ويتحول من سائل بارد إلى بخار دافئ (عملية التبخر). ينتقل بخار التبريد الدافئ بعد ذلك إلى الضاغط ووحدة التكثيف الخارجي ، عندما يتوسع ويبرد مرة أخرى ، متابعًا دورة التبريد.
وضعه معًا
في وحدة التكييف المركزية النموذجية ، تكون دورة التبريد عبارة عن عملية مستمرة من مادة التبريد البارد تمتص الحرارة من الهواء الداخلي وتتوسع إلى غاز دافئ ، وتنتقل إلى وحدة خارجية حيث تطرد تلك الحرارة وتعود إلى سائل بارد ، ثم تعود مرة أخرى في الداخل لامتصاص مزيد من الحرارة ومواصلة الدورة. على الرغم من التعقيد الظاهر للمكونات ، فإن الفيزياء المعنية بسيطة للغاية - المبدأ الذي يبرد به الغاز عند توسعه. أي نظام تكييف أو تبريد هو مجرد نظام يتم من خلاله التحكم في توسيع وتكثيف غاز التبريد بعناية للاستفادة من تلك الخاصية الفيزيائية.
