استخدام أنابيب الحرارة في سخانات المياه في الثلاجات

أنابيب الحرارة هي أجهزة نقل حرارة سلبية عالية الكفاءة، تُحقق توصيلًا حراريًا سريعًا من خلال مبدأ تغير الطور. في السنوات الأخيرة، أثبتت هذه الأنابيب إمكانات كبيرة في توفير الطاقة عند استخدامها في الثلاجات وسخانات المياه. فيما يلي تحليل لطرق تطبيق تقنية أنابيب الحرارة ومزاياها في أنظمة الماء الساخن للثلاجات.

استخدام أنابيب الحرارة في استعادة الحرارة المهدرة من الثلاجات
مبدأ العمل: يُملأ أنبوب التسخين بوسط عمل (مثل الفريون)، الذي يمتص الحرارة ويتبخر عبر قسم التبخير (الجزء الملامس لدرجة حرارة الضاغط العالية). يُطلق البخار الحرارة ويتحول إلى سائل في قسم التكثيف (الجزء الملامس لخزان الماء)، وتحقق هذه الدورة نقلًا فعالًا للحرارة.
التصميم النموذجي
استغلال الحرارة المهدرة للضاغط: يتم توصيل قسم التبخر لأنبوب الحرارة بغلاف الضاغط، ويتم تضمين قسم التكثيف في جدار خزان المياه لتسخين المياه المنزلية مباشرة (مثل تصميم الاتصال غير المباشر بين أنبوب تبديد الحرارة المتوسط والعالي الضغط وخزان المياه في براءة الاختراع CN204830665U).
استعادة الحرارة من المكثف: بعض الحلول تجمع بين أنابيب الحرارة ومكثف الثلاجة لتحل محل تبريد الهواء التقليدي وتسخين تدفق المياه في وقت واحد (مثل تطبيق أنابيب الحرارة المنفصلة في براءة الاختراع CN2264885).

2. المزايا التكنولوجية
نقل الحرارة بكفاءة عالية: الموصلية الحرارية لأنابيب الحرارة هي مئات المرات من النحاس، مما يمكنه نقل الحرارة المهدرة من الضواغط بسرعة وزيادة معدل استرداد الحرارة (تظهر البيانات التجريبية أن كفاءة استرداد الحرارة يمكن أن تصل إلى أكثر من 80٪).
عزل السلامة: يعزل أنبوب الحرارة المادة المبردة عن مجرى المياه ماديًا، مما يتجنب خطر التسرب والتلوث المرتبط بالمبادلات الحرارية الملفوفة التقليدية.
الحفاظ على الطاقة وتقليل الاستهلاك: إن استخدام الحرارة المهدرة يمكن أن يقلل الحمل على ضاغط الثلاجة، مما يقلل من استهلاك الطاقة بنسبة 10% إلى 20%، وفي الوقت نفسه، يقلل من الطلب الإضافي على الطاقة لسخان المياه.

3. سيناريوهات وحالات التطبيق
ثلاجة منزلية متكاملة وسخان مياه
كما هو مذكور في براءة الاختراع CN201607087U، يتم دمج أنبوب الحرارة بين طبقة العزل والجدار الخارجي للثلاجة، مما يؤدي إلى تسخين الماء البارد وتقليل درجة حرارة سطح جسم الصندوق، مما يحقق الحفاظ على الطاقة المزدوجة.
نظام سلسلة التبريد التجارية
يمكن لنظام أنابيب الحرارة في مخزن التبريد الكبير استعادة الحرارة المهدرة من ضواغط متعددة لتوفير الماء الساخن للاستخدام اليومي للموظفين.
توسيع الوظيفة الخاصة
بفضل تقنية المياه المغناطيسية (مثل CN204830665U)، يمكن للمياه التي يتم تسخينها بواسطة أنابيب الحرارة أن تعزز تأثير الغسيل بعد معالجتها بالمغناطيس.

4. التحديات واتجاهات التحسين
التحكم في التكاليف: إن متطلبات دقة معالجة الأنابيب الحرارية مرتفعة، ويجب تحسين المواد (مثل الأغلفة الخارجية المصنوعة من سبائك الألومنيوم) لتقليل التكاليف.
مطابقة درجة الحرارة: تتقلب درجة حرارة ضاغط الثلاجة بشكل كبير، لذلك من الضروري اختيار وسط عمل مناسب (مثل الفريون ذو نقطة الغليان المنخفضة) للتكيف مع ظروف العمل المختلفة.
تكامل النظام: من الضروري حل مشكلة التصميم المدمج لأنابيب الحرارة والثلاجات/خزانات المياه (مثل الترتيب الحلزوني أو الثعباني).