Kilenc OK / Getty Images
Az otthoni légkondicionáló rendszer működése sokunk számára rejtélyes. A kemencék könnyen érthetők: melegítik a levegőt, és légcsatornán keresztül fújják azt otthonának körül. A kazánok forró vizet vagy gőzt készítenek, és csövekben mozgatják otthonában. De hogyan biztosítják a légkondicionáló rendszerek a hideg, páramentesített levegőt a nyári kutya napjain? Ahhoz, hogy megértsük, vissza kell térnünk egy olyan elvhez, amelyet már középiskolai vagy főiskolai fizika órákon megtanulhattunk: a tudományos törvény szerint minden gáz lehűl, amikor térfogata növekszik.
Az alkatrészek
Annak ellenére, hogy ez kissé egyszerűsödik, úgy gondolhatja a légkondicionálót, mint egy gépet, amely hőt vesz fel a házából, és öt egymással összekapcsolt alkatrész segítségével üríti ki a házba:
- Hűtőközeg-kompresszorCondenserExpanziós szelepEvaporátor tekercs
Számos olyan légkondicionáló rendszer létezik, amely otthoni használatra használható, beleértve ablakegységeket, hordozható légkondicionálókat, légcsatornás légkondicionálókat és központi légkondicionáló rendszereket. A különbségek ellenére azonban a működésük fizikája azonos, és mind a közvetlen tágulási hűtési folyamatot alkalmazzák . Ez elvileg ugyanúgy működik, mint az otthoni konyhai hűtőszekrény.
hűtő
A hűtőközeg a „vér”, amely a légkondicionáló rendszer hűtőcsövein keresztül pumpálódik. Megváltoztatja az állapotot a gázgőzről folyadékra, mivel hőt gyűjt a házából, és ezt a hőt a szabadba bocsátja ki. A hűtőközeg egyedülálló anyag, mivel nagyon alacsony forráspontú. Ez azt jelenti, hogy alacsony hőmérsékleten folyadékról gőzzé változik. Ez kulcsfontosságú ahhoz, hogy a légkondicionáló rendszer biztonságosan működjön, veszélyes hőszint nélkül. A hűtőközeg azonban önmagában nem mozog a rendszeren; kompresszorra van szüksége a szivattyúzáshoz.
kompresszor
Gondolj a kompresszorra, mint a rendszer „szívére”, azokra az alkatrészekre, amelyek egy nagy rézhurokba pumpálják a hűtőközeget az összes hűtőkomponensen. A hűtőközeg alacsony nyomású meleg gőzként lép be a kompresszorba, és nagynyomású forró gőzként hagyja el. Ezt az átalakítást a kondenzátor teszi lehetővé.
Kondenzátor
A kompresszorból a forró hűtőközeggőz a kondenzátorba kerül. Itt a nagynyomású forró hűtőközeg-gőzök lehűtésre kerülnek, amikor átjutnak a kondenzációs tekercseken. A tekercsek vékony fémszárakkal rendelkeznek (hasonlóan az autó radiátorának elülső felépítéséhez), amelyek hőt vezetnek a tekercsekből. A kondenzátorventilátor levegőt fúj a bordák felett, hogy felgyorsítsák a gőz hűtését a tekercsekben. (A rúd fésű használata a rendszeres karbantartás során segít megőrizni ezeket a bordákat az alakban.) A hűtőközeg lehűlésekor a forró gőz állapotát magas nyomáson forró folyadékgá változtatja, és a tágulási szelepre mozgatja . A kompresszor, a kondenzátor tekercs és a kondenzátor ventilátor egyaránt abban a nagy zajos dobozban található a kertben, amelyet gyakran kondenzációs egységnek hívnak.
Expanziós szelep
A tágulási szelep valójában a hűtés munkája. Amint a forró folyékony hűtőközeg az egyik oldalán a szelepben egy nagy nyomáson át egy apró nyíláson halad át, a másik oldalon hűvös alacsony nyomású köd formálódik. Ez a gázok természetes tulajdonságának eredménye: Ahogy a gáz tágul, lehűt. A légkondicionáló valójában nem más, mint egy eszköz, amelyet arra terveztek, hogy a hűtőközeg gázát kiszélesítsék, és ez teremti meg a képességét, hogy lehűtse a levegőt a hő kiürítésével.
Párologtató tekercs
A következő lépés az, ahol otthona valóban lehűl. Az alacsony nyomású hideg folyadék, amely most elhagyja a kültéri tágulási szelepet, kifelé áramlik a kemence kamrájában található párologtató tekercsre . (A kamra és a légcsatorna között a nagy fémdoboz található.) Itt az otthoni melegebb levegő átfújja a párologtató tekercset és felmelegíti, miközben a hideg, kibővített hűtőközeget szállító tekercs lehűti a levegő fúj az elpárologtatón. Ezt a lehűtött levegőt ezután a légcsatornán keringtetik. Ahogy a hűtőközeg felmelegedni kezd, forrni kezd, és hideg folyadékról meleg gőzzé változik (párolgási folyamat). A meleg hűtőközeg-gőz ezután visszajut a kompresszorhoz és a kültéri kondenzációs egységhez, amikor az újból kibővül és lehűl, folytatva a hűtési ciklust.
Összerakva
A tipikus központi légkondicionáló egységben a hűtési ciklus egy folyamatos folyamat, amelynek során a hűtött hűtőközeg elnyeli a hőt a beltéri levegőből és meleg gázzá alakul, eljut egy kültéri egységbe, ahol kilép a hőből, és visszatér hűvös folyadékba, majd visszatér vissza beltérben, hogy több hőt elnyeljen, és folytassa a ciklust. Az alkotóelemek látszólagos bonyolultsága ellenére a részt vevő fizika meglehetősen egyszerű - az az elv, amellyel a gáz állandóan lehűl, miközben kibővül. Bármely légkondicionáló vagy hűtőrendszer pusztán egy olyan rendszer, amelyen keresztül a hűtőközeg-gázok kibővülését és kondenzálódását gondosan ellenőrzik az adott fizikai tulajdonság kihasználása érdekében.
