Die Funktionsweise eines Heimklimasystems ist für viele von uns ein Rätsel. Öfen sind leicht zu verstehen - sie erhitzen Luft und blasen sie in Rohrleitungen durch Ihr Haus. Kessel machen heißes Wasser oder Dampf und bewegen es in Rohren um Ihr Haus. Aber wie machen Klimaanlagen während der Hundstage des Sommers kühle, entfeuchtete Luft? Um das zu verstehen, müssen Sie zu einem Prinzip zurückkehren, das Sie vielleicht in einer Highschool- oder College-Physikklasse gelernt haben: die Regel, dass jedes Gas abkühlt, wenn es sich ausdehnt.
Die Komponenten
Nehmen wir eine Vereinfachung an, können Sie sich eine Klimaanlage als eine Maschine vorstellen, die Wärme von Ihrem Haus aufnimmt und sie mithilfe von fünf miteinander verbundenen Teilen nach draußen ablädt:
- Kältemittel
- Kompressor
- Kondensator
- Expansionsventil
- Verdampferspule
Es gibt viele Arten von Klimaanlagen , die zu Hause verwendet werden können, einschließlich Fenstereinheiten, tragbare Klimaanlagen, luftlose Klimaanlagen und zentrale Klimaanlagen. Trotz ihrer Unterschiede ist die Physik, wie sie funktionieren, die gleiche, und sie alle verwenden den Prozess der direkten Expansionskälte. Im Prinzip funktioniert das genauso wie in Ihrem Kühlschrank.
Kältemittel
Das Kältemittel ist das "Blut", das durch Kühlrohre im System der Klimaanlage pumpt. Es ändert den Zustand von Gasdämpfen in Flüssigkeit, da es Wärme von Ihrem Haus sammelt und diese Wärme an die Außenwelt abgibt. Ein Kältemittel ist insofern eine einzigartige Substanz, als es einen sehr niedrigen Siedepunkt aufweist.
Dies bedeutet, dass es bei niedrigen Temperaturen von einer Flüssigkeit in einen Dampf übergeht. Dies ist der Schlüssel, um eine Klimaanlage sicher zu betreiben, ohne gefährliche Wärme zu erzeugen.
Kompressor
Stellen Sie sich den Kompressor als das "Herz" des Systems vor und pumpen das Kältemittel durch alle Kühlkomponenten in einer großen Kupferschleife.
Kältemittel tritt in den Kompressor als ein Niederdruckwarmdampf ein und verläßt diesen als heißen Hochdruckdampf.
Kondensator
Vom Kompressor strömt heißer Kältemitteldampf zum Kondensator. Hier wird der heiße Hochdruckkältemitteldampf gekühlt, wenn er Kondensationsspulen passiert. Die Spulen haben dünne Metallrippen (ähnlich der Struktur an der Vorderseite eines Autokühlers), die Wärme von den Spulen leiten. Ein Kondensatorventilator bläst Luft über die Kühlrippen, um die Abkühlung des Dampfes in den Kühlschlangen zu beschleunigen. (Bei der routinemäßigen Wartung hilft ein Flossenkamm, diese Rippen in Form zu halten.) Wenn sich das Kältemittel abkühlt, ändert es seinen Zustand von heißem Dampf in heiße Flüssigkeit mit hohem Druck und bewegt sich auf das Expansionsventil. Der Kompressor, die Kondensatorschlange und der Kondensatorventilator befinden sich alle in der großen, lauten Box in Ihrem Garten, die oft als Kondensationseinheit bezeichnet wird.
Expansionsventil
Das Expansionsventil ist die eigentliche Aufgabe der Kühlung. Wenn das heiße flüssige Kältemittel auf der einen Seite durch eine kleine Öffnung mit hohem Druck im Ventil strömt, tritt es auf der anderen Seite als kalter Niederdrucknebel aus. Dies ist das Ergebnis einer natürlichen Eigenschaft von Gasen: Wenn ein Gas expandiert, kühlt es ab. Die Klimaanlage ist wirklich nichts anderes als ein Gerät, das entwickelt wurde, um das Kältemittelgas zu expandieren, und das schafft seine Fähigkeit, Luft zu kühlen.
Verdampferspule
Die kalte kalte Flüssigkeit, die das Expansionsventil verlässt, läuft durch die Verdampferschlange, die sich im Plenum Ihres Ofens befindet. (Das Plenum ist der große Metallkasten zwischen dem Ofen und dem Kanal.) Hier durchströmt die heiße Luft Ihres Hauses die Verdampferschlange und heizt sie auf, während gleichzeitig die Spule, die kaltes, expandiertes Kühlgas trägt, abkühlt Luft, die über den Verdampfer strömt, und die gekühlte Luft wird durch die Leitung zirkuliert. Wenn sich das Kältemittel erwärmt, beginnt es zu kochen und wechselt von einer kalten Flüssigkeit zu einem warmen Dampf (ein Verdampfungsprozess). Der Kältemitteldampf kehrt dann zum Kompressor und zur Außenkondensationseinheit zurück, und die Kühlzyklen werden fortgesetzt.