كيف تعمل المضخة الحرارية للسيارة الكهربائية

يجذب نطاق السيارات الكهربائية في درجات الحرارة المنخفضة انتباه الناس بشكل متزايد، ويتم الترحيب تدريجياً بالمضخات الحرارية، كحل ناضج في المجالات المنزلية والصناعية، من قبل الشركات المصنعة للسيارات الكهربائية الرئيسية. المضخة الحرارية هي جهاز يستخرج الطاقة من الهواء لتدفئة أو تبريد الأماكن. مبدأ عمل المضخة الحرارية هو عكس مبدأ المحرك الحراري. تعمل المضخة الحرارية عن طريق إدخال الطاقة الكهربائية وسحب الحرارة من البرد إلى الدافئ. يبدو أن هذا ينتهك القانون الثاني للديناميكا الحرارية، لكن انتقال الحرارة هذا ليس تلقائيًا ويتطلب طاقة مدخلة لتحقيقه.

تشبه المضخة الحرارية في الواقع الثلاجة، ولكن العكس هو الصحيح: فوظيفتها هي عكس الثلاجة تمامًا في المطبخ. تحتوي الثلاجات المنزلية على غاز التبريد الذي يسخن بعد الضغط. يتم نقل الغاز المضغوط إلى المكثف عبر بعض خطوط الأنابيب. يتم تبديد الحرارة من المكثف لتبريد غاز التبريد، والذي يتم بعد ذلك نقله إلى خط أنابيب المبخر. ونظرًا لكون المبخر أكبر من المكثف، ينخفض ​​الضغط ويتبخر سائل التبريد إلى الحالة الغازية، ويمتص الحرارة من البيئة المحيطة. تنخفض درجة الحرارة وفقًا لذلك، مما يحقق تأثير التبريد.
تمتص المضخة الحرارية للسيارة الكهربائية الحرارة من الهواء الخارجي من خلال المبخر، وتضغط مادة التبريد، ثم تستخدم الحرارة من المكثف لزيادة درجة الحرارة داخل البطارية أو السيارة. يمكن للمضخة الحرارية العكسية أيضًا تسخين البطاريات أو تبريدها. إذا كانت باردة، فيمكن استعادة الحرارة الزائدة الناتجة عن تشغيل البطارية، وأثناء تبريد البطارية، يمكن استخدامها أيضًا لتسخين العربة، مما يؤدي إلى قتل عصفورين بحجر واحد.

المكونات الرئيسية للمضخة الحرارية تشمل ما يلي:
الضاغط: الضاغط هو قلب المضخة الحرارية. ويستخدم الكهرباء لضغط المبرد، مما يزيد من ضغط ودرجة حرارة المبرد.
المكثف: يقع المكثف خارج المضخة الحرارية. المكثف هو المكان الذي يطلق فيه المبرد الحرارة إلى الهواء المحيط.
المبخر: يقع المبخر داخل المضخة الحرارية. إنه المكان الذي يمتص فيه سائل التبريد الحرارة من الهواء الداخلي.
صمام التمدد: صمام التمدد هو جهاز صغير يستخدم لتقليل ضغط مادة التبريد، وتحويلها من السائل إلى الغاز.

يمكن للمضخات الحرارية أن تزيد من مدى السيارات الكهربائية في فصل الشتاء. لا تحتاج المضخات الحرارية إلى الكهرباء لتوليد الحرارة، فهي تضخ الحرارة فقط من الخارج إلى الداخل. إن السعة التي تستهلكها المضخة الحرارية أثناء هذه العملية أقل بكثير من قدرة التسخين المباشر PTC. يمكن للمضخة الحرارية تغيير وضع التشغيل حسب الحاجة، مما يسمح بالتدفئة والتبريد.
على الرغم من أن المضخات الحرارية أصبحت ذات شعبية متزايدة ولها العديد من المزايا، إلا أن تكلفة أنظمة المضخات الحرارية لا تزال مرتفعة. أثناء تشغيل المضخات الحرارية، سيستمر الضاغط في العمل، مما قد يسبب مشاكل في الضوضاء. بالمقارنة مع طرق التدفئة الكهربائية التقليدية، فإن أنظمة المضخات الحرارية أكثر تعقيدًا، وتحتوي على مكونات أكثر، ولها موثوقية أقل نسبيًا.