מהו מחליף חום?
משאבות חום שימושיות לצמצום השימוש באנרגיה ולשיפור יעילות האנרגיה בצורה ידידותית לסביבה. שביעות הרצון הגוברת ברחבי העולם מטכנולוגיית HVAC מניעה את החיפוש אחר דרכים טובות יותר להפוך את מחליפי החום ליעילים יותר.
מחליף החום חיוני לשמירה על פעילות חלקה של כל מערכת משאבות החום. בעוד שכל מחליפי משאבות החום עוקבים אחר עיצובים בסיסיים דומים, משאבות חום מהשורה הראשונה זקוקות למחלפי החום הטובים ביותר. בואו נתעמק כיצד פועלים מחליפי חום, עיצובם, התאמתם והיבטים חשובים נוספים.
מהו מחליף חום?
מחליף חום הוא מכשיר העוסק בהיבטים החיוניים של תהליך אנרגיית החום. הוא פועל על בסיס עקרונות התרמודינמיקה, המאפשר העברת חום בין נוזלים בעלי תכונות שונות. ישנו קשת של עיצובים של מחליפי חום, החל מחידושים קונבנציונליים ועד מודרניים.
תכונות העיצוב הספציפיות מושפעות מיישומים שונים כגון מפעלי עיבוד תעשייתיים. מחליפי חום זכו להכרה נרחבת בתחוםמערכות HVACבשל ויסות הטמפרטורה היעיל והחסכוניות שלהם. השימוש שלהם במערכות קירורזוכה גם לאימוץ נרחב.
איך מחליפים חום?
עקרונות דינמיקה תרמית קובעים את אופן העברת החום בתוך המכשיר. חום עובר באופן טבעי מאזורים עם טמפרטורה גבוהה לאלה של טמפרטורה נמוכה יותר. מערכות משאבות חום מעבירות בעיקר חום ממקור חום לגוף קירור, הפועלות על עיקרון של העברת חום במקום לייצר אותו.
מצבים שונים של העברת חום מבטיחים שהתהליך מתרחש ביעילות בתוך נוזל הקירור. מחליף חום אינו יחידה אחת אלא שילוב של סלילים, צלחות, צינורות ורכיבים אחרים הפועלים יחד כדי להקל על חילופי החום. בואו נעמיק יותר:
●הוֹלָכָה חַשְׁמַלִית- זה כרוך בהעברת חום בין מולקולות בעלות אנרגיות קינטיות שונות. כאשר מולקולות מתנגשות, אלו עם אנרגיה גבוהה יותר מעבירות חום לאלה עם אנרגיה נמוכה יותר. מחליפי חום משתמשים בקירות הפועלים כמחסומים בין נוזלים, ומקלים על הולכה. הם פועלים על בסיס חוק הולכת חום של פורייה, ונמשכים עד שמגיעים לשיווי משקל תרמי.
●הולכת חום -נשלט על ידי חוק הקירור של ניוטון, תהליך זה כרוך בהעברת אנרגיה תרמית כאשר מולקולות נעות לאורך דפנות מחליף החום. מולקולות מחוממות מתרחבות ועולות בגלל הצפיפות הנמוכה שלהן, ומעבירות חום למולקולות קרירות יותר תוך כדי תנועה. תהליך מתמשך זה יוצר זרם הסעה.
●קרינה תרמית-בתהליך זה נפלטת אנרגיה אלקטרומגנטית ממשטח בטמפרטורה גבוהה. שלא כמו הולכה והסעה, קרינה אינה דורשת מדיום העברה וזורמת בחופשיות.
סוגי מחליף חום
סוגים שונים של מחליפי חום משרתים פונקציות שונות, כאשר סוג המגע העקיף הוא קטגוריה אחת. מחליפי חום אלה משתמשים בלוחות וצינורות כמחיצות, ומבטיחים שהנוזלים המעורבים לא יתערבבו במהלך תהליך חילופי החום.
בדרך כלל בנויים ממתכת, קירות הצינורות או הלוחות הם מרכיבי מפתח. ניתן לסווג מחליפי חום עקיפים ל:
●מחליפי חום צלחות- התקנים אלה מורכבים מלוחות דקות ארוזות יחד, ומאפשרות זרימת נוזלים נפרדת. הם משתמשים בדרך כלל בתצורת זרימה נגדית ומציעים אפשרויות התאמה אישית כגון סנפירי כרית או סנפירי צלחת.
●מחליפי חום מעטפת וצינורות- סוג זה כולל צינורות מרובים הנמצאים בתוך מארז גלילי גדול יותר. הצינורות מבודדים, כאשר נוזלים זורמים בפנים ועל פני השטח החיצוניים של צינורות מחליף החום. מחליפי חום של מעטפת וצינורות תומכים הן בתצורות זרימה נגדית והן בתצורות זרימה בו-זמנית ותואמים לנוזלים חד פאזיים ודו-פאזיים כאחד.
איך מחליף חום עובד?
כיצד פועלים מחליפי חום
מחליפי חום הם מכשירים שנועדו לאפשר העברת חום בין מולקולות נוזלים בטמפרטורות שונות. מחליפי חום של מזגנים תואמים למערך מגוון של סוגי נוזלים המסווגים כנוזל תהליך או נוזל שירות.
קירור הוא נוזל נפוץ במשאבות חום מודרניות, שהן מרכיבים חיוניים בתעשיות שונות לפעולות חימום וקירור כאחד.
תפקוד מחליפי חום במערכות HVAC
בעיקר, מערכות HVAC מנצלות מקום לחילופי אנרגיה תרמית. מחליף החום בתוך מערכות HVAC פועל על ידי החלפת חום ואוויר קר. בעיות עם מחליפי חום יכולות להשפיע באופן משמעותי על הביצועים הכוללים של מערכת HVAC.
מחליף חום לא תקין אינו מצליח להקל על תהליך החלפת החום, מה שמוביל לאי נוחות ופגיעה באיכות האוויר בתוך הבניין.
