نظام تبريد مبتكر مصنوع ذاتيًا يستخدم اللهب ومحلول الملح لتحقيق تقنية التبريد بدون كهرباء

تم إنشاء نظام تبريد جديد من نوع DIY بواسطة Greenhill Forge، حيث يغير المفاهيم التقليدية للتبريد واللهب. يعتمد هذا النظام على الحرارة والماء وملح الطرق للتبريد، دون الاعتماد على ضواغط كهربائية تقليدية. وفقًا لفيديو على YouTube، خفضت هذه التجربة درجة حرارة المنطقة المبردة إلى حوالي 5°C (41°F)، بينما كانت درجة حرارة البيئة المحيطة حوالي 16°C (61°F). هذا يعد انخفاضًا ملحوظًا في درجة الحرارة بالنسبة لنظام يعتمد أساسًا على اللهب، على الرغم من أنه لا يزال في مرحلة النموذج الأولي ولم يصبح بديلاً قابلاً للتطبيق للثلاجات المنزلية بعد.

يستكشف هذا المشروع مفهومًا قديمًا في الهندسة، ويقدم إمكانيات تطبيقه في العصر الحديث، أي أنظمة التبريد التي تعمل في مناطق تعاني من نقص أو عدم موثوقية الكهرباء.

نظرة عامة على تقنية التبريد بالامتصاص

التقنية المستخدمة في هذا النظام تُعرف باسم التبريد بالامتصاص، وهي عملية موجودة منذ أكثر من قرن. لا تعتمد على ضاغط كهربائي لدورة سائل التبريد، بل تستخدم الحرارة لتحفيز عملية كيميائية لتحقيق التبريد. تصميم Greenhill Forge يتكون بشكل أساسي من جزئين: المولد والممتص. يحتوي المولد على محلول كلوريد الكالسيوم والماء المقطر. عندما يتم تسخين الخليط بواسطة اللهب، ينفصل بخار الماء عن المحلول ويتدفق عبر أنابيب إلى المكثف، حيث يبرد ويعود إلى الحالة السائلة. بعد ذلك، يدخل الماء السائل عبر صمام قابل للتعديل إلى المبخر الذي يعمل تحت فراغ قوي.

في ضغط النظام المنخفض للغاية (حوالي 6 مليبار)، يمكن للماء أن يتبخر عند درجات حرارة أقل بكثير من نقطة غليانه الطبيعية. هذه العملية من التبخر تمتص الحرارة من المنطقة المحيطة، مما ينتج عنه تأثير التبريد.

ومع ذلك، هناك حد لهذه العملية. مع تراكم بخار الماء، يرتفع الضغط، مما يحد في النهاية من المزيد من التبخر. لمنع حدوث ذلك، يقوم النظام برش محلول كلوريد الكالسيوم المركز في الممتص. هذا المحلول يمتص البخار، مما يساعد في الحفاظ على البيئة ذات الضغط المنخفض المطلوبة للتبريد. في الواقع، يوفر اللهب الحرارة اللازمة لتحريك الدورة بأكملها، بينما يساعد محلول الملح في الحفاظ على الظروف اللازمة لتبخر الماء عند درجات حرارة منخفضة.

الجهاز أيضًا مشروع كبير نسبيًا في معالجة المعادن. استخدمت Greenhill Forge صفائح الفولاذ المقاوم للصدأ والأنابيب لصنع معظم الأجزاء، وقاموا بتلحيم الغلاف، واستخدموا لحام الفضة لتوصيل الأنابيب الأصغر. قام المصنعون بتشكيل ملف التبريد عن طريق ملء الأنابيب بالماء، ثم تجميده وثنيه حول النواة المجمدة، لمنع انهيار الأنابيب. قبل ملء النظام، اختبر المصنعون ما إذا كان هناك تسرب للماء، واستخدموا مضخة فراغ لتفريغ الهواء. الحفاظ على الفراغ أمر بالغ الأهمية، حيث إن حتى تسرب الهواء الصغير يمكن أن يؤثر على عملية التبخر عند الضغط المنخفض.

متطلبات الطاقة ونظام التحكم

يتم مراقبة درجة حرارة النظام وضغطه بواسطة وحدة تحكم قائمة على Arduino، والتي تعدل سرعة المضخة وتطلق إنذارات الأمان. لا يزال النظام بحاجة إلى الطاقة لتشغيل مضخة الدورة ومروحة التبريد، حيث تستهلك المضخة فقط حوالي 30–50 واط. وهذا يعني أن الثلاجة ليست خالية تمامًا من الطاقة، ومع ذلك، قد تكون الألواح الشمسية الصغيرة أو البطاريات كافية لتلبية احتياجاتها المعتدلة من الطاقة، بينما يوفر اللهب معظم الطاقة الحرارية.

تشير نتائج الاختبارات الأولية إلى آفاق واعدة، لكن بيانات درجة الحرارة تحتاج إلى معلومات خلفية لتفسيرها. وفقًا لتقرير Hackaday، حقق النظام تأثير تبريد بحوالي 5°C (41°F) عندما كانت درجة حرارة البيئة قريبة من 16°C (61°F). هذا يظهر تأثير التبريد، لكنه لم يظهر أداء النموذج الأولي في ظروف أكثر حرارة، أو مدى قدرته على الحفاظ على الطعام بارداً، أو ما إذا كان يمكنه الحفاظ على درجة حرارة تخزين آمنة بشكل مستقر. التقنية نفسها ليست جديدة، حيث تم استخدام الثلاجات بالامتصاص منذ فترة طويلة في البيئات التي لا تكون فيها ضواغط كهربائية تقليدية عملية.

يستكشف مشروع Greenhill Forge استخدام المواد المتاحة ومصادر الحرارة مثل الحطب لتحقيق ذلك بشكل DIY. مع مزيد من التطوير، قد تعمل أنظمة مماثلة في ورش العمل النائية، أو الأكواخ، أو المواقع الأخرى حيث يكون الحصول على الوقود أسهل من الاعتماد على شبكة كهرباء موثوقة.