מערכות חימום כמו תנורים ודודים שורפים דלק או חשמל כדי להפיק חום. משאבות חום מבוססות אוויר (כמו גם מקררים, צ'ילרים וכדומה) מיישמות שיטה אחרת לגמרי. במקום ליצור חום, משאבת החום מזיזה את החום ממקום אחד למקום אחר, למדיום אחר – במקרה שלנו מים המחוממים לצורך חימום תת רצפתי, חימום מי צריכה או חימום בריכה. לצורך תהליך זה, בין היתר, יש צורך במחליף חום, וגם לקירור רק בכיוון ההפוך.
נסביר מהם מחליפי חום, איזה סוגים של מחליפי חום יש ומה החשיבות שלהם במסגרת פתרונות יעילים אנרגטית וכלכלית לחימום מים.
המהות הבסיסית של מחליפי חום
מחליף חום הוא מתקן הנדסי – פיזיקלי שמטרתו אחת, העברת חום ממדיום זורם אחד למדיום זורם אחר, למשל מאוויר למים או להיפך. במחליף חום, ללא תלות בסוג הספציפי של מחליף החום, הכוח המניע את העברת החום ודחיפתו לכיוון הרצוי או לתוך הזורם הרצוי, הוא הכוח של הפרשי הטמפרטורה עצמם. ללא הפרשים אלו, מה שנקרא מפל טמפרטורות, פעולת העברת או החלפת החום לא תוכל להתרחש כמו שהיא מתרחשת במחליפי חום.
יש מחליפי חום במגוון יישומים יומיומיים נפוצים – בקירור של מעבד המחשב שלכם, ברדיאטור של כלי רכב, במקררים, במזגנים, משאבות חום מבוססות אוויר לחימום מים וכן הלאה.
ההסבר הפיזיקלי של מחליפי חום
מחליף חום הוא בדיוק כפי שמרמז השם שלו, מכשיר המשמש להעברת אנרגיה תרמית. למחליפי חום ניתן זורם חם כדי לייצר חימום או זורם קר לייצור קירור, הזורם יכול להיות נוזל או גז. חום תמיד זורם מהטמפרטורה החמה יותר אל הטמפרטורה הקרה יותר וחייב להיות הפרש טמפרטורה כדי שהחום יזרום, כפי שכבר אמרנו קודם.
איך חום מוחלף או זורם?
אפשר להעביר אנרגיה תרמית בשלוש שיטות עיקריות, כאשר השתיים הראשונות הן אלו המשמשות באופן נפוץ יותר במחליפי חום מודרניים.
- הובלה – כאשר שני חומרים עם טמפרטורת שונות נוגעים פיזית זה בזה – למשל כוס חמה המונחת על שולחן והשולחן "סופג" חלק מהחום של הכוס.
- הסעה – מתרחשת כאשר זורמים זזים ומניעים את האנרגיה התרמית הלאה, מה שיכול לקרות טבעית או באמצעות שימוש בכוח מכני כמו מאוורר. דוגמא מהחיים היא כאשר אתם נושפים על כף עם מרק רותח, האוויר מהנשיפה מסיע את החום הלאה והמרק מתקרר.
- הקרנה – כאשר משטח פולט גלים אלקטרו-מגנטיים, מה שמייצר חום המוקרן לסביבה. למשל, תנורי הלוגן.
מחליפי חום במשאבות חום
למשאבת חום מבוססת אוויר לחימום מים, יש גם מחליף חום, אשר נמצא ביחידה החיצונית. סליל של צינור, נחושת לרוב, ממולא בחומר קירור ייעודי, הסליל – שהוא מחליף החום הלכה למעשה – משתמש בעיקרון של העברת חום כדי להשפיע על האנרגיה התרמית הנמצאת טבעית באוויר. מאחר והחלל בתוך סליל צינור הנחושת מלא בזורם הקר יותר מהאוויר שמסביבו בחוץ, אנרגיה תרמית נמשכת לתוך הסליל. זה מחמם את הקרר, שהופך לגז. בצורה זו, הקרר הגזי זורם לתוך המים הנמצאים במערכת, אלו מתחממים ומוזרמים ברחבי המערכת – למשל בצנרת תת רצפתית.
באופן דומה מחליפי חום משמשים כחלק מהתהליך הפיזיקלי-הנדסי במקררים, רדיאטורים, צ'ילרים, קירור מים למעבדי מחשבים וכן הלאה. יש עוד הרבה מה ללמוד ולהתמקד בו בהקשר לרכיבים הנדסיים חשובים אלו, תלוי ביישום, בסוג מחליף החום ובשימוש שעבורו הרכיב או המערכת מיועדים.
רוצים לשמוע עוד על מחליפי חום ועל הפתרונות החכמים, המשתלמים והיעילים אנרגטית של קבוצת סולארי לחימום מים? פנו אלינו היום ונשמח להגיע אליכם לפגישת היכרות וייעוץ.
