المضخة الحرارية ( Heat pump )

المضخة الحرارية نبيطة (أداة) تقوم بسحب الحرارة من منطقة، وإرسالها إلى أخرى عند درجة حرارة أعلى. وعند تسخين مبنى ما تقوم المضخة الحرارية بامتصاص الحرارة من خارج المبنى وإرسالها إلى داخل المبنى. وعندما يكون الجو حارًا تقوم المضخة الحرارية نفسها بالعمل بأسلوب عكسي بمعنى أنها تقوم بتبريد المبنى من الداخل وتفريغ الحرارة الزائدة للخارج. والثلاجة المنزلية شكل من أشكال المضخة الحرارية، حيث تمتص الحرارة من الطعام الموضوع داخلها وتقوم بتفريغ الحرارة في هواء الحجرة المحيط بها.

والسائل الذي يقوم بالدوران في ثنايا هذه المضخة الحرارية، يُسمى المبرد. ولأغراض التدفئة، يتدفق سائل المبرد خلال ملفات المضخة الحرارية التي تكون معرضة لمصدر حراري خارجي. وهذا المصدر الحراري، يمكن أن يكون الهواء الخارجي أو مياه بئر ما، أو حتى سطح الأرض. ويمتص المبرد الحرارة من هذه المصادر الحرارية، ثم يندفع إلى ضاغطة هواء تعمل على زيادة درجة حرارته وزيادة ضغطه في الوقت نفسه. بعد ذلك يتدفق المبرد إلى مبادل حراري يشبه مشعاع العربة، ويتخلى السائل عن حرارته إلى هواء الغرفة، الذي يدور خلال المبادل الحراري. بعد ذلك يمر المبرد خلال صمام، أو خلال كابح، يسمى الأنبوب الشعري الذي يقلل ضغط المبرد، وهو مايترتب عليه انخفاض في درجة الحرارة. ثم تكرر الدورة حيث يمر المبرد مرة ثانية خلال ملفات الأنبوب، ويكتسب الحرارة من مصدر الحرارة.

ولأغراض التبريد تعكس الصمامات اتجاه سريان المبرد، حيث يتدفق بخار المبرد من ضاغطة الهواء، بضغط عال، ودرجة حرارة عالية خلال الملفات الخارجية. وعند هذه الدرجة يمتص الماء أو الأرض أو الهواء الخارجي الحرارة من المبرد الأسخن حيث تنتقل الحرارة من الساخن للأكثر برودة. ويحدث ذلك حتى إذا كان المصدر الخارجي ساخناً لأنه في الواقع يكون أكثر برودة من المبرد. بعد ذلك يمر المبرد خلال صمام يقلل ضغطه وهو ما يؤدي إلى خفض درجة حرارته. وبالنسبة للمبادل الحراري فإن المبرد يمتص الحرارة من هواء الحجرة. وعندئذ يعود المبرد إلى الضاغط وتتكرر الدورة. والمواسير الحرارية يتم التحكم فيها عن طريق المثبّت الآلي لدرجة الحرارة (الترموستات)، وهو جهاز يحس بدرجة حرارة الغرفة ويؤدي إلى تشغيل أو إبطال ضاغط الهواء.

★ تَصَفح أيضًا: تكييف الهواء ؛ التدفئة ؛ التبريد.