الكفاءة مؤشر أساسي لأجهزة التكييف والمضخات الحرارية ومزيلات الرطوبة. وقبل اختيار المعدات ومواءمة النظام، يمكن للحساب الديناميكي الحراري أن يبيّن المعاملات التي تتأثر بها الكفاءة أكثر من غيرها. يتناول هذا المقال، بأخذ غاز التبريد R290 مثالًا، تأثير التبريد الإضافي والتحميص الزائد ودرجة حرارة التبخر ودرجة حرارة التكثيف في COP التبريد، ثم يناقش أي معامل ينبغي تحريكه أولًا عندما تكون الموارد محدودة.
شروط الحساب
أُجري الحساب على دورة نظرية لضغط البخار بمرحلة واحدة، مع خصائص المائع من مكتبة CoolProp مفتوحة المصدر. الحالة المرجعية: درجة حرارة تبخر 0 °م، وتحميص زائد 10 °م، ودرجة حرارة تكثيف 40 °م، وتبريد إضافي 5 °م، وكفاءة أيزنتروبية للضاغط 75%. لا يُحتسب هبوط الضغط في الأنابيب، ولا قيود انتقال الحرارة مثل مساحة المبادل الحراري وتدفق الهواء. يبلغ COP التبريد في الحالة المرجعية نحو 4.29. وفي كل حالة أدناه يتغير معامل واحد فقط وتبقى البقية على قيمها المرجعية.
1. التبريد الإضافي: مكسب ثابت وخطي
عند رفع التبريد الإضافي من 5 °م إلى 15 °م يرتفع COP من 4.29 إلى نحو 4.69. وفي هذا المدى تضيف كل درجة إضافية نحو 0.04 إلى COP بشكل شبه خطي.
2. التحميص الزائد: تأثير ضئيل جدًا نظريًا
عند رفع التحميص الزائد من 10 °م إلى 20 °م لا يتغير COP إلا من 4.29 إلى نحو 4.32، أي أقل من 0.01 لكل درجة. وفي الدورة النظرية لغاز R290 لا يكاد التحميص الزائد يكون أداة لتحسين الكفاءة.
3. درجة حرارة التبخر: كلما ارتفعت زاد المكسب
عند رفع درجة حرارة التبخر من 0 °م إلى 10 °م يرتفع COP من 4.29 إلى نحو 6.18، ويزداد المكسب لكل درجة: نحو +0.15 من 0 إلى 1 °م، ونحو +0.24 من 9 إلى 10 °م.
4. درجة حرارة التكثيف: كلما انخفضت زاد المكسب
عند خفض درجة حرارة التكثيف من 40 °م إلى 30 °م يرتفع COP من 4.29 إلى نحو 6.07. وهنا أيضًا تزداد قيمة كل درجة: نحو +0.14 من 40 إلى 39 °م، ونحو +0.23 من 31 إلى 30 °م.
عند الاختيار، أي معامل نحرّك أولًا؟
تنظر النتائج السابقة إلى كل معامل على حدة. أما سؤال الاختيار الحقيقي فهو: مساحة التبادل الحراري وتدفق الهواء والميزانية كلها محدودة، فأين نضعها أولًا؟ وبإعادة هذه الحساسيات إلى منطق الاختي