1. Ana Sayfa
  2. Keşfet
  3. Klima Çalışma Prensibi: Basit Ama Etkili

Klima Çalışma Prensibi: Basit Ama Etkili

Klima Çalışma Prensibi: Basit Ama Etkili

Sıcacık yaz günlerini kışa çeviriyorlar ama pek azımız arkasındaki bilimi sorguluyor. Bu makalemizde klima çalışma prensibi nedir sorusunu ele alıp arkasındaki fiziği derinlemesine inceleyeceğiz. İster araç/oto kliması, ister vrf klima, ister ev tipi inverter klima çalışma prensibi. Klimanın çalışma mantığı her birinde aynı.

Klimalar, dikkate değer bir fiziksel yasadan yararlanarak iç havayı soğutmak için fiziği kullanır: Bir sıvı gaza dönüştüğünde (faz dönüşümü adı verilen bir işlem), ısıyı emer. Klimalar, özel kimyasal bileşikleri kapalı bir bobin sistemi içinde tekrar tekrar buharlaşmaya ve yoğunlaşmaya zorlayarak bu faz dönüştürme özelliğinden yararlanır.

İlgili bileşikler, nispeten düşük sıcaklıklarda değişmelerini sağlayan özelliklere sahip olan soğutuculardır. Klimalar ayrıca, sıcak iç havayı bu soğuk, soğutucu akışkanla doldurulmuş serpantinler üzerinden hareket ettiren fanlar içerir. Aslında, merkezi klimalar, havayı bu serpantin, hava soğutan serpantinlere yönlendirmek için tasarlanmış bütün bir kanal sistemine sahiptir.

İlgili Makale
El Bombası Nasıl Çalışır? Bilim ve Savaş

Sıcak hava, soğuk, düşük basınçlı buharlaştırıcı serpantinler üzerinden aktığında içerideki soğutucu, sıvı halden gaz haline geçerken ısıyı emer. Soğutmayı verimli bir şekilde sürdürmek için klimanın soğutucu gazını tekrar sıvıya dönüştürmesi gerekir. Bunu yapmak için, bir kompresör gazı yüksek basınç altına alır, bu da istenmeyen ısı yaratan bir işlemdir. Gazın sıkıştırılmasıyla oluşan tüm ekstra ısı, daha sonra kondenser serpantini adı verilen ikinci bir serpantin seti ve ikinci bir fan yardımıyla dışarıya tahliye edilir. Gaz soğudukça tekrar sıvıya dönüşür ve süreç baştan başlar. Bunu sonsuz, zarif bir döngü olarak düşünün: sıvı soğutucu akışkan, gaz/ısı emilimine faz dönüşümü, sıkıştırma ve tekrar sıvıya faz geçişi.

Bir klimada iki farklı şeyin olduğunu görmek kolaydır. Soğutucu akışkan iç havayı soğutur ve ortaya çıkan gaz, tekrar sıvıya dönüşmek üzere sürekli olarak sıkıştırılır ve soğutulur. Bu makalede, tüm bunları mümkün kılmak için bir klimanın farklı parçalarının nasıl çalıştığına ve kısaca klima çalışma prensibi arkasındaki tüm nedenlere bakacağız. Biz işin bilim kısmındayız ancak bu yazıdan sonra hangi klima alınmalı gibi bir soruya da cevap bulacaksınızdır.

Klima Çalışma Prensibi ve Parçaları

Klima Çalışma Prensibi: Basit Ama Etkili

Klima çalışma prensibi konusunu anlamak için öncelikle standart bir klimayı oluşturan benzersiz bileşenleri ele alalım. Bir klimanın yapması gereken en büyük iş, iç havayı soğutmaktır. Yine de tek yaptığı bu değil. Klimalar, bir termostat aracılığıyla hava sıcaklığını izler ve düzenler. Ayrıca, havadaki partikülleri dolaşan havadan uzaklaştıran yerleşik bir filtreye sahiptirler. Klimalar nem alma işlevi de görür. Sıcaklık, bağıl nemin önemli bir bileşeni olduğundan, nemli bir hava hacminin sıcaklığının düşürülmesi, neminin bir kısmını serbest bırakmasına neden olur. Bu nedenle klimaların yakınında veya bunlara bağlı kanalizasyon ve nem toplama tavaları vardır ve klimalar nemli günlerde çalışırken su tahliye eder.

İşte bir klimanın ana parçaları:

  • Evaporatör – Sıvı soğutucuyu alır
  • Kondenser – Isı transferini kolaylaştırır
  • Genleşme valfi – evaporatöre soğutucu akışkan akışını düzenler
  • Kompresör – Soğutucu akışkanı basınçlandıran bir pompa

Bir klimanın soğuk tarafında, evaporatör ve soğutulmuş serpantinlerin üzerinden odaya hava üfleyen bir fan bulunur. Sıcak taraf kompresör, kondansatör ve sıkıştırılmış soğutucudan çıkan sıcak havayı dışarıya tahliye etmek için başka bir fan içerir. İki set bobin arasında bir genleşme valfi vardır. Evaporatöre hareket eden sıkıştırılmış sıvı soğutucu akışkan miktarını düzenler. Evaporatöre girdikten sonra, soğutucu akışkan bir basınç düşüşü yaşar, genleşir ve tekrar gaza dönüşür. kompresör aslında soğutucu gazın tekrar sıvıya dönüştürülmesi sürecinin bir parçası olarak basınçlandıran büyük bir elektrikli pompadır. Bazı ek sensörler, zamanlayıcılar ve valfler vardır, ancak evaporatör, kompresör, kondenser ve genleşme valfi bir klimanın ana bileşenleridir.

Bu, bir klima için geleneksel bir kurulum olmasına rağmen, bilmeniz gereken birkaç varyasyon vardır. Pencere klimalarının tüm bu bileşenleri, bir pencere açıklığına takılan nispeten küçük bir metal kutuya monte edilmiştir. Sıcak hava ünitenin arkasından çıkarken, kondenser serpantinleri ve bir fan iç havayı soğutur ve yeniden dolaştırır. Daha büyük klimalar biraz farklı çalışır: Merkezi klimalar bir evin ısıtma sistemiyle bir kontrol termostatı paylaşır ve ünitenin sıcak tarafı olan kompresör ve kondenser evin içinde bile değildir. Dış mekanda her türlü hava koşuluna uygun ayrı bir muhafaza içinde bulunurlar. Oteller ve hastaneler gibi çok büyük binalarda, dış yoğunlaştırma ünitesi genellikle çatıda bir yere monte edilir.

Split Klima Üniteleri

Bir split klima ünitesi, küçük bir alanda tam bir klima etkisi uygular. Üniteler, standart bir pencere çerçevesine sığacak kadar küçük yapılmıştır. Ünite üzerindeki pencereyi kapatırsınız, fişe takarsınız ve soğuk hava almak için açarsınız. Takılı olmayan bir pencere ünitesinin kapağını çıkarırsanız, şunları içerdiğini görürsünüz:

  • Bir kompresör
  • Bir genleşme valfi
  • Sıcak bobin (dışarıda)
  • Soğutulmuş bir bobin (iç tarafta)
  • İki hayran
  • Bir kontrol ünitesi

Fanlar, ısıyı (dış havaya) ve soğuğu (soğutulan odaya) dağıtma yeteneklerini geliştirmek için serpantinlerin üzerine hava üfler.

Genleşme vanası ve soğuk bataryadan oluşan soğuk taraf genellikle bir fırına veya başka bir hava tutucusuna yerleştirilir. Hava üfleyici, serpantinin içinden hava üfler ve bir dizi kanal kullanarak havayı bina boyunca yönlendirir. Yoğuşma ünitesi veya dış ünite olarak bilinen sıcak taraf, binanın dışında yer alır.

Split klima çalışma mantığı: Ünite, silindir şeklinde uzun, spiral bir bobinden oluşur. Bobinin içinde, hava şartlarına dayanıklı bir kompresör ve bazı kontrol mantığı ile birlikte bobinden hava üflemek için bir fan bulunur. Bu yaklaşım yıllar içinde gelişti çünkü maliyeti düşük ve aynı zamanda evin içinde daha az gürültüye neden oluyordu (evin dışında artan gürültü pahasına). Sıcak ve soğuk tarafların birbirinden ayrılması ve kapasitenin daha yüksek olması (bobinleri ve kompresörü büyütme) dışında, split sistem ile pencere kliması arasında hiçbir fark yoktur.

Depolarda, büyük iş ofislerinde, alışveriş merkezlerinde, büyük mağazalarda ve diğer büyük binalarda, yoğunlaştırma ünitesi normalde çatıda bulunur ve oldukça büyük olabilir. Alternatif olarak, çatıda, her biri binadaki belirli bir bölgeyi soğutan küçük bir klimaya bağlı çok sayıda küçük ünite olabilir.

Daha büyük binalarda ve özellikle çok katlı binalarda, bölünmüş sistem yaklaşımı sorunlarla karşılaşmaya başlar. Ya kondenser ile hava tutucusu arasındaki borunun döşenmesi mesafe sınırlamalarını aşıyor (kompresörde yağlama güçlüklerine neden olmak için çok uzun başlayan çalışmalar) ya da kanal çalışması miktarı ve kanalların uzunluğu yönetilemez hale geliyor. İşte tam bu noktada, soğuk su sistemi hakkında düşünmenin zamanı geldi.

Soğutulmuş Su ve Soğutma Kulesi Klima Üniteleri

Standart klimalar çok popüler olsalar da, çok fazla enerji kullanabilirler ve oldukça fazla ısı üretebilirler. Ofis binaları gibi büyük kurulumlar için klima ve iklimlendirme bazen biraz farklı yönetilir.

Bazı sistemler, soğutma işleminin bir parçası olarak su kullanır. En çok bilinen ikisi soğuk su sistemleri ve soğutma kulesi klimalarıdır.

  • Soğutulmuş su sistemleri: Bir soğutulmuş su sisteminde, klimanın tamamı çatıya veya binanın arkasına monte edilir. Suyu 4,4 ila 7,2 santigrat derece arasında soğutur. Soğutulmuş su daha sonra bina boyunca boru ile hava işleyicilerine bağlanır. Bu, su borularının standart bir klimadaki evaporatör serpantinleri gibi çalıştığı çok yönlü bir sistem olabilir. İyi yalıtılmışsa, soğutulmuş su borusunun uzunluğunda pratik bir mesafe sınırlaması yoktur.
  • Soğutma kulesi teknolojisi: Şimdiye kadar anlattığımız tüm klima sistemlerinde hava, kompresör bobinlerinden ısıyı dağıtmak için kullanılır. Bazı büyük sistemlerde bunun yerine soğutma kulesi kullanılır. Kule, bir ısı eşanjöründen geçen ve sıcak kondansatör bobinlerini soğutan bir soğuk su akışı yaratır. Kule, bir kısmının buharlaşmasına neden olan bir su akışından hava üfler ve buharlaşma su akışını soğutur. Bu klima çalışma prensibi sisteminin dezavantajlarından biri, buharlaşma yoluyla kaybedilen sıvıyı telafi etmek için düzenli olarak su ilave edilmesinin gerekmesidir. Bir klima sisteminin bir soğutma kulesinden aldığı gerçek soğutma miktarı, havanın bağıl nemine ve barometrik basınca bağlıdır.

Artan elektrik maliyetleri ve çevresel kaygılar nedeniyle, diğer bazı hava soğutma yöntemleri de araştırılmaktadır. Biri yoğun olmayan veya buzla soğutma teknolojisidir. Sistem enerji kullansa da, en büyük enerji tüketimi, toplulukların güç talebinin en düşük olduğu zamandır. Enerji, yoğun olmayan saatlerde daha ucuzdur ve yoğun saatlerde azaltılmış tüketim, elektrik şebekesine olan talebi kolaylaştırır.

BTU ve EER: Klima Çalışma Prensibi Olmazsa Olmazı

Klima çalışma sistemi denilince en çok merak edilen konulardan olan BTU ve EER. Peki ne anlama geliyor bu terimler? Çoğu klimanın kapasitesi İngiliz termal birimleri (Btu) olarak derecelendirilmiştir. Btu, suyun sıcaklığını 0.56 santigrat derece yükseltmek için gerekli olan ısı miktarıdır. Bir Btu, 1.055 joule’e eşittir. Isıtma ve soğutma açısından bir ton 12.000 Btu’ya eşittir.

Tipik bir pencere kliması 10.000 Btu olarak derecelendirilebilir. Karşılaştırma için, tipik bir 185 metrekare evde 5 tonluk (60.000-Btu) bir klima sistemi olabilir ve bu da metre kare başına 30 Btu’ya ihtiyaç duyabileceğiniz anlamına gelir. Ancak bunlar kaba tahminlerdir, doğru ölçüm için bir uzmana başvurmalısınız.

Bir klimanın enerji verimliliği derecesi (EER), watt üzerinden Btu derecesidir. Örnek olarak, 10.000-Btu’luk bir klima 1.200 watt tüketirse, EER’si 8.3’dür (10.000 Btu / 1.200 watt). Açıkçası, EER’nin olabildiğince yüksek olmasını istersiniz, ancak normalde daha yüksek bir EER’ye daha yüksek bir fiyat eşlik eder.

Diyelim ki iki 10.000-Btu birimi arasında bir seçiminiz var. Birinin EER’si 8.3’dür ve 1.200 watt tüketir ve diğeri 10’luk EER’ye sahiptir ve 1.000 watt tüketir. Fiyat farkının 100 TL olduğunu da söyleyelim. Daha pahalı ünitenin geri ödeme süresini belirlemek için, klimayı yılda yaklaşık kaç saat çalıştıracağınızı ve bölgenizde bir kilovat-saat (kWh) maliyetini bilmeniz gerekir.

Klimayı yılın dört ayı boyunca günde altı saat, 0,10TL / kWh maliyetle kullanmayı planladığınızı varsayarsak. İki ünite arasındaki enerji tüketimindeki fark 200 watt’tır. Bu, her beş saatte bir, daha ucuz ünitenin, daha pahalı bir üniteden bir ek kWh (veya 0,10TL) daha fazla tüketeceği anlamına gelir.

Hadi hesaplayalım: Ayda yaklaşık 30 gün ile klimayı çalıştırıyorsunuz diyelim:

4 ay x ayda 30 gün x günde 6 saat = 720 saat

[(720 saat x 200 vat) / (1000 vat / kilovat)] x 0,10 TL / kilovat saat = 14,40 TL

Daha pahalı olan klima ünitesinin satın alınması fazla, çalıştırılması için ise daha az maliyetlidir. 

Enerji Verimli Soğutma Sistemleri

Artan elektrik maliyetleri ve artan “çevreci olma” eğilimi nedeniyle, daha fazla insan çevreyi korumak için alternatif soğutma yöntemlerine yöneliyor. Hatta büyük işletmeler, kamusal imajlarını iyileştirmek ve genel giderlerini azaltmak için bu alanın öncüleri konumunda yerlerini alıyorlar.

Buz soğutma sistemleri, işletmelerin yaz aylarında yüksek elektrik maliyetleriyle mücadele etmelerinin bir yoludur. Buz soğutma, adı kadar basittir. Büyük su depoları, klima santrali enerji taleplerinin daha düşük olduğu geceleri buza dönüşür. Ertesi gün, geleneksel bir klimaya çok benzeyen bir sistem, buzdaki soğuk havayı binaya pompalar. Buzla soğutma paradan tasarruf sağlar, kirliliği azaltır, elektrik şebekesi üzerindeki yükü azaltır ve geleneksel sistemlerle birlikte kullanılabilir. Buzla soğutmanın dezavantajı, sistemlerin kurulumunun pahalı olması ve çok fazla alan gerektirmesidir. Yüksek başlangıç ​​maliyetlerine rağmen dünya çapında 3.000’den fazla sistem kullanılıyor. Buz soğutma hakkında daha fazla bilgi için Buz Blokları Klimadan Daha İyi mi?

Bir buz soğutma sistemi, paradan tasarruf etmenin ve enerjiden tasarruf etmenin harika bir yoludur, ancak fiyat etiketi ve alan gereksinimleri, onu büyük binalarla sınırlar. Ev sahiplerinin enerji maliyetlerinden tasarruf etmelerinin bir yolu, aynı zamanda toprak kaynaklı ısı pompaları (GSHP) olarak da bilinen jeo-termal ısıtma ve soğutma sistemleri kurmaktır. Çevre Koruma Ajansı kısa süre önce jeo-termal birimleri “tüm alan iklimlendirme sistemleri arasında en enerji verimli ve çevreye duyarlı” [kaynak: EPA] olarak adlandırdı.

Aşağıda klima çalışma prensibi hakkındaki bu makalemizi hazırlarken yararlandığımız kaynaklara yer verdik, ileri okuma için göz atabilirsiniz.

Kaynaklar

  • ACEEE. “Air Conditioning. 6/10. (6/16/11.) http://www.aceee.org/consumer/cooling
  • Air Conditioning Helper. (6/14/11). http://www.homeimprovementhelper.com/airconditioner/howitworks.htm
  • Behar, Susie and Robert Yarham. “Great Inventions.” Igloo Books Ltd. 2007
  • Casiday, Rachel and Regina Frey. “Phase Changes and Refrigeration: Thermochemistry of Heat Engines.” Washington University. 1/2007. (6/13/11). http://www.chemistry.wustl.edu/~courses/genchem/LabTutorials/Thermochem/Fridge.html
  • Castleden, Rodney. “Inventions that Changed the World.” Chartwell Books, Inc. 2007
  • Central Air Conditioner and Refrigeration. “How Does a Central Air Conditioner or Central AC Units Works?” (6/14/11). http://www.central-air-conditioner-and-refrigeration.com/Central_air_conditioner.html
  • Cool Documents. “The Birth of the Air Conditioner.” 10/91. 6/17/11. http://cool.conservation-us.org/byorg/abbey/an/an15/an15-6/an15-614.html
  • Encyclopedia Britannica. “Air Conditioning.” (6/14/11). http://www.britannica.com/EBchecked/topic/10637/air-conditioning
  • Energy Quest. “How Does an Air Conditioner Work?” 4/22/02. (6/14/11). http://www.energyquest.ca.gov/how_it_works/air_conditioner.html
  • EPA. “Chemicals in The Environment: Freon 113 (CAS NO. 76-13-1).” 8/94. (6/14/11). http://www.epa.gov/chemfact/f_freon.txt
  • FreeEd.net. “Fundamentals of Refrigeration: Common Refrigerants.” (6/14/11). http://www.free-ed.net/sweethaven/MechTech/Refrigeration/coursemain.asp?lesNum=4&modNum=1
  • HIS. “Air as a Refrigerant in Air Conditioning Systems in Buildings. 2001. (6/12/11). http://products.ihs.com/bre-seo/ip2100.htm
  • Minges, Sarah. “Here’s the Skinny on Humidity.” 5/25/11. (6/14/11). http://www.theharrison-press.com/index.php?option=com_content&view=article&id=1734:heres-the-skinny-on-humidity&catid=79:columns&Itemid=141
  • PCM Energy. “Phase Change Materials (PCMs).” (6/12/11). http://www.pcmenergy.com/
  • Tech-FAQ. “Klima çalışma prensibi pdf.” (6/12/11). http://www.tech-faq.com/how-an-air-conditioner-works.html
  • The Great Idea Finder. “Willis Haviland Carrier.” 7/28/06. (6/14/11). http://www.ideafinder.com/history/inventors/carrier.htm
  • Time Magazine, “Great Inventions – Geniuses and Gizmos: Innovations in Our Time.” Time Books: New York. 2003. (6/14/11)
  • Woodford, Chris, Luke Collins, Clint Witchalls, Ben Morgan and James Flint. “Cool Stuff and How it Works. Korling Kindersley Limited. 2005.
Bu Yazıya Tepkiniz Ne Oldu?

Yorum Yap