Negen OK / Getty-afbeeldingen
De werking van een airconditioningsysteem voor thuis is voor velen van ons mystificerend. Ovens zijn gemakkelijk te begrijpen - ze verwarmen lucht en blazen het door uw huis via leidingwerk. Ketels maken heet water of stoom en verplaatsen deze door leidingen in huis. Maar hoe zorgen airconditioningsystemen voor koude, ontvochtigde lucht tijdens de hondendagen van de zomer? Om het te begrijpen, moet je teruggaan naar een principe dat je misschien hebt geleerd in een natuurkundeles op een middelbare school of universiteit: de wetenschappelijke wet dat elk gas afkoelt naarmate het in volume groeit.
De onderdelen
Hoewel het een kleine vereenvoudiging is, kun je een airconditioner beschouwen als een machine die warmte van je huis afneemt en naar buiten dumpt door vijf onderling verbonden onderdelen te gebruiken:
- Koelmiddel Compressor Condensor Expansieklep Verdamperspiraal
Er zijn veel soorten airconditioningsystemen die thuis kunnen worden gebruikt, waaronder raamunits, draagbare airconditioners, luchtloze airconditioners en centrale airconditioningsystemen. Ondanks hun verschillen, is de fysica van hoe ze werken echter hetzelfde en gebruiken ze allemaal het proces van koeling met directe expansie. In principe werkt dit vrijwel hetzelfde als de koelkast in de keuken van uw huis.
koelmiddel
Het koelmiddel is het "bloed" dat door koelbuizen in het airconditionersysteem pompt. Het verandert van gasdamp in vloeistof terwijl het warmte van uw huis verzamelt en die warmte naar buiten uitstoot. Een koudemiddel is een unieke substantie omdat het een zeer laag kookpunt heeft. Dit betekent dat het bij lage temperaturen verandert van een vloeistof in een damp. Dit is essentieel om een airconditioningsysteem veilig te laten werken zonder een gevaarlijk niveau van warmte te genereren. Het koelmiddel beweegt echter niet alleen door het systeem; het vereist een compressor om het te pompen.
Compressor
Zie de compressor als het "hart" van het systeem, het onderdeel dat het koelmiddel door alle koelcomponenten in een grote koperen lus pompt. Koelmiddel komt de compressor binnen als een lage druk warme damp en verlaat het als een hoge druk hete damp. Deze transformatie wordt mogelijk gemaakt door de condensor .
condensator
Vanuit de compressor beweegt hete koelmiddeldamp naar de condensor. Hier wordt de hogedruk hete koelmiddeldamp gekoeld terwijl deze door condenserende spoelen stroomt. De spoelen hebben dunne metalen vinnen (vergelijkbaar met de structuur aan de voorkant van een autoradiator) die warmte van de spoelen geleiden. Een condensorventilator blaast lucht over de vinnen om de koeling van de damp in de spoelen te versnellen. (Het gebruik van een kam tijdens routineonderhoud helpt deze vinnen in vorm te houden.) Terwijl het koelmiddel afkoelt, verandert het van een hete damp in een hete vloeistof bij hoge druk en beweegt het naar de expansieklep. De compressor, condensorbatterij en condensorventilator bevinden zich allemaal in die grote lawaaierige kast in uw achtertuin, die vaak een condensatie-eenheid wordt genoemd.
Expansieklep
De expansieklep is wat echt het werk van koeling doet. Terwijl het hete vloeibare koelmiddel door een kleine opening met hoge druk in de klep aan de ene kant passeert, verschijnt het aan de andere kant als een koele lagedruknevel. Dit is het resultaat van een natuurlijke eigenschap van gassen: als een gas uitzet, koelt het af. De airconditioner is eigenlijk niets meer dan een apparaat dat is ontworpen om het koelgas te laten uitzetten, en dat is wat het vermogen creëert om de lucht te koelen door de warmte af te voeren.
Verdamper Coil
De volgende stap is waar uw huis daadwerkelijk wordt afgekoeld. De koude vloeistof onder lage druk die nu het expansieventiel buiten verlaat, loopt binnenshuis naar de verdamperspiraal in het plenum van uw oven. (Het plenum is de grote metalen doos tussen de oven en het kanaalwerk.) Hier blaast de warmere lucht in uw huis over de verdamperspiraal en verwarmt deze, terwijl tegelijkertijd de spiraal met koud, geëxpandeerd koelgas afkoelt lucht die over de verdamper blaast. Deze gekoelde lucht wordt vervolgens door het luchtkanaal gecirculeerd. Wanneer het koelmiddel nu begint op te warmen, begint het te koken en verandert van een koude vloeistof in een warme damp (een proces van verdamping). De warme koelmiddeldamp reist vervolgens terug naar de compressor en de buitencondensatie-eenheid, wanneer deze uitzet en weer koelt, waarbij de koelcyclus wordt voortgezet.
Het samenstellen
In de typische centrale airconditioningseenheid is de koelcyclus een continu proces waarbij koud koelmiddel warmte uit binnenlucht absorbeert en zich uitbreidt naar een warm gas, naar een buitenunit reist waar het die warmte verdrijft en terugkeert naar een koele vloeistof en vervolgens terugkeert binnenshuis om meer warmte op te nemen en de cyclus voort te zetten. Ondanks de schijnbare complexiteit van de componenten, is de betrokken fysica vrij eenvoudig - het principe waarmee een gas altijd afkoelt terwijl het uitzet. Elk airconditionings- of koelsysteem is slechts een systeem waarmee de expansie en condensatie van koelgas zorgvuldig wordt gecontroleerd om te profiteren van die fysieke eigenschap.
