Hvordan fungerer dit klimaanlæg til hjemmet?

Arbejdet i et klimaanlæg til hjemmet er mystificerende for mange af os. Ovne er lette at forstå - de opvarmer luft og sprænger det rundt i dit hjem gennem kanaler. Kedler fremstiller varmt vand eller damp og flytter det rundt i dit hjem i rør. Men hvordan laver klimaanlæg dejlig kold, affugtet luft i løbet af hundedagene om sommeren? For at forstå det er du nødt til at gå tilbage til et princip, som du måske har lært i en gymnasium eller college-fysikklasse: den videnskabelige lov, at enhver gas køler, når den udvides i volumen.

Komponenterne

Selvom det er en lille forenkling, kan du tænke på et klimaanlæg som en maskine, der tager varme fra dit hus og smider det ud ved hjælp af fem indbyrdes forbundne dele:

• Kølemiddel
• Kompressor
• Kondensator
• Ekspansionsventil
• Fordamper spole

Der er mange typer klimaanlæg, der kan bruges i hjemmet, herunder vindueenheder, bærbare klimaanlæg, kanalløse klimaanlæg og centrale klimaanlæg. På trods af deres forskelle er fysikken i, hvordan de fungerer, dog den samme, og de bruger alle processen med direkte ekspansionskøling. I princippet fungerer dette meget det samme som dit hjem køkken køleskab.

Kølemiddel

Den kølemiddel er "blod" pumpning gennem kølerør i klimaanlægget system. Det skifter tilstand fra gasdamp til væske, da det opsamler varme fra dit hus og skubber den varme ud i det fri. Et kølemiddel er et unikt stof, idet det har et meget lavt kogepunkt. Dette betyder, at den skifter fra en væske til en damp ved lave temperaturer. Dette er nøglen til at få et klimaanlæg til at fungere sikkert uden at generere et farligt niveau af varme. Kølemidlet bevæger sig imidlertid ikke alene gennem systemet; det kræver en kompressor til at pumpe den.

Kompressor

Tænk på kompressoren som "hjertet" i systemet, den komponent, der pumper kølemidlet gennem alle kølekomponenterne i en stor kobberløkke. Kølemiddel kommer ind i kompressoren som en lavtryks varm damp og efterlader den som en højtryks varm damp. Denne transformation bliver muliggjort af kondensatoren.

Kondensator

Fra kompressoren flytter varm kølemediumdamp til kondensatoren. Her afkøles højtryks varmt kølemiddeldamp, når den passerer gennem kondenseringsspoler. Spolerne har tynde metal finner (svarende til strukturen på forsiden af en bilradiator), der leder varme fra spolerne. En kondensatorblæser blæser luft over finnerne for at fremskynde afkøling af dampen inden i spolerne. (Brug af en finkam under rutinemæssig vedligeholdelse hjælper med at holde disse finner i form.) Når kølemidlet afkøles, skifter det tilstand fra en varm damp til en varm væske ved højt tryk og bevæger sig på ekspansionsventilen. Kompressoren, kondensatorspolen og kondensatorventilatoren er alle placeret i den store støjende kasse i din baghave, som ofte kaldes en kondenserende enhed.

Ekspansionsventil

Ekspansionsventilen er det, der virkelig gør kølearbejdet. Når det varme flydende kølemiddel passerer gennem en lille åbning ved højt tryk i ventilen på den ene side, fremstår det som en kølig lavtrykståge på den anden side. Dette er resultatet af en naturlig egenskab af gasser: Når en gas udvider sig, køler den ned. Klimaanlægget er egentlig ikke andet end en enhed designet til at tvinge kølemediegassen til at ekspandere, og det er det, der skaber dets evne til at afkøle luften ved at uddrive dens varme.

Fordamper spole

Det næste trin er, hvor dit hjem faktisk bliver afkølet. Lavtrykskold væske, der nu forlader den udvendige ekspansionsventil, kører indendørs til fordamperspolen placeret i plenum i din ovn. (Plenummet er den store metalkasse mellem ovnen og kanalen.) Her blæser den varmere luft inde i dit hjem hen over fordamperens spole og varmer den op, samtidig med at den spole, der bærer kold, ekspanderet kølemiddelgas, køler af luft, der blæser over fordamperen. Denne afkølede luft cirkuleres derefter gennem kanalerne. Når kølemidlet nu begynder at varme op, begynder det at koge og skifter fra en kold væske til en varm damp (en fordampningsproces). Den varme kølemiddeldamp bevæger sig derefter tilbage til kompressoren og den udvendige kondenseringsenhed, når den udvides og afkøles igen og fortsætter afkølingscyklussen.

Sætter det sammen

I den typiske centrale klimaanlæg er afkølingscyklussen en løbende proces med køligt kølemiddel, der absorberer varme fra indeluften og ekspanderer til en varm gas, rejser til en udendørsenhed, hvor den udsender den varme og vender tilbage til en kølig væske og derefter vender tilbage indendørs for at absorbere mere varme og fortsætte cyklussen. På trods af komponenternes tilsyneladende kompleksitet er den involverede fysik ret enkel - det princip, hvormed en gas altid afkøles, når den udvides. Ethvert klimaanlæg eller kølesystem er blot et system, hvor ekspansion og kondensering af kølemiddelgas kontrolleres omhyggeligt for at drage fordel af den fysiske egenskab.