نحوه عملکرد کولر گازی پمپ حرارتی
پمپ حرارتی وسیله ای است که انرژی گرمایی را با مصرف بخشی از انرژی از دمای پایین به دمای بالا منتقل می کند. سیستم تهویه مطبوع پمپ حرارتی عمدتاً از یک کمپرسور، مبدل حرارتی در فضای باز، مبدل حرارتی داخلی، دستگاه دریچه گاز، خشک کن ذخیره مایع و شیر چهار طرفه تشکیل شده است و از اجزایی مانند سنسورهای دما و فشار تشکیل شده است. در طول چرخه گرمایش کولر گازی پمپ حرارتی، کمپرسور از طریق کار، سیال کاری دمای پایین و کم فشار را به گاز با دمای بالا و فشار بالا تبدیل می کند. مقداری از گاز دوباره از طریق چرخه وارد کمپرسور می شود و قسمت دیگر گاز از شیر چهار طرفه عبور می کند. وارد مبدل حرارتی داخلی می شود، جایی که خنک می شود و متراکم می شود تا گرما آزاد شود، که باعث افزایش دمای داخل خودرو و تبدیل سیال گازی با دمای بالا و فشار بالا به مایع فوق خنک شده با دمای متوسط و فشار بالا می شود. سپس وارد دستگاه دریچه گاز می شود تا فشار را تا حد زیادی کاهش دهد و بیشتر به یک سیال با دمای پایین و کم فشار تبدیل می شود. سیال کار دو فاز گاز-مایع برای جذب گرما وارد مبدل حرارتی فضای باز می شود و گرمای محیط خارجی را به سیستم پمپ حرارتی منتقل می کند. سیال کار دوباره به حالت گاز فوق گرم با دمای پایین و فشار کم تغییر می کند و سپس دوباره از کمپرسور عبور می کند تا چرخه کامل شود. پمپ حرارتی خودروی الکتریکی اصل سیستم تهویه مطبوع در شکل 1 نشان داده شده است.
همانطور که از شکل 1 مشاهده می شود، نقش سیال عامل در کل چرخه گرمایش را می توان به چهار فرآیند اساسی ساده تر کرد: فشرده سازی ایزنتروپیک، تراکم ایزوباریک، انبساط آدیاباتیک، تبخیر ایزوباریک. نمودار فشار آنتالپی سیکل ترمودینامیکی سیستم تهویه مطبوع پمپ حرارتی خودروی الکتریکی همانطور که در تصویر 2 نشان داده شده است.
در شکل 2، 0 شکل سیال کاری اشباع شده با دمای پایین و فشار پایین، 1 شکل سیال عامل در ورودی کمپرسور و خروجی مبدل حرارتی در فضای باز، 2 شکل سیال کاری است. سیال کار در خروجی کمپرسور و ورودی مبدل حرارتی داخلی، و 3 شکل سیال کار اشباع شده در دمای بالا و فشار بالا، 4 شکل سیال کار در خروجی مبدل حرارتی داخلی و ورودی است. از دستگاه دریچه گاز، 5 شکل سیال کار در خروجی دستگاه دریچه گاز و ورودی مبدل حرارتی در فضای باز است، a مقدار آنتالپی دستگاه دریچه گاز، b مقدار آنتالپی خروجی کمپرسور است. فرآیند 1 → 2 فرآیند کار کمپرسور است که تحت شرایط ایده آل فشرده سازی ایزنتروپیک است. فرآیند 2 → 4 گردش سیال کار در مبدل حرارتی داخلی است که یک فرآیند تراکم و رهاسازی گرما است. فرآیند 4→5 انبساط آدیاباتیک سیال کار در دستگاه دریچه گاز است. فرآیند 5 → 1 تبخیر فشار مساوی سیال کار در مبدل حرارتی در فضای باز است که یک فرآیند گرماگیر است.
