Nio OK / Getty-bilder
Funktionerna i ett luftkonditioneringssystem i hemmet är mystifierande för många av oss. Ugnar är lätta att förstå - de värmer luft och blåser den runt ditt hem genom kanalarbete. Pannor gör varmt vatten eller ånga och flytta det runt ditt hem i rör. Men hur gör luftkonditioneringssystem en kall, avfuktad luft under sommardagens hunddagar? För att förstå det måste du gå tillbaka till en princip som du kanske har lärt dig i en gymnasiet eller högskolan fysik klass: den vetenskapliga lagen att någon gas kyls när den expanderar i volym.
Komponenterna
Även om det är en lätt förenkling, kan du tänka på en luftkonditionering som en maskin som tar värme från ditt hus och dumpar det utanför genom att använda fem sammanhängande delar:
- Kylmedel Kompressor kondensor Expansionsventil förångarspole
Det finns många typer av luftkonditioneringssystem som kan användas i hemmet, inklusive fönsterenheter, bärbara luftkonditioneringsapparater, luftfria luftkonditioneringssystem och centrala luftkonditioneringssystem. Trots deras skillnader är fysiken i hur de arbetar dock densamma, och de använder alla processen för direktutvidgningskylning. I princip fungerar det mycket på samma sätt som ditt hems kök.
Kylmedel
Kylmediet är "blodet" som pumpar genom kylrör i luftkonditioneringssystemet. Det ändrar tillstånd från gasånga till vätska när det samlar värme från ditt hus och släpper ut värmen till utomhus. Kylmedel är ett unikt ämne genom att det har en mycket låg kokpunkt. Detta innebär att det byter från en vätska till en ånga vid låga temperaturer. Detta är nyckeln till att ett luftkonditioneringssystem fungerar säkert utan att generera en farlig värme. Kylmediet rör sig dock inte genom systemet på egen hand; den kräver en kompressor för att pumpa den.
Kompressor
Tänk på kompressorn som "hjärtat" i systemet, den komponent som pumpar köldmediet genom alla kylkomponenter i en stor kopparögla. Kylmedel kommer in i kompressorn som en lågtrycks varm ånga och lämnar den som en högtryck varm ånga. Denna omvandling kommer att möjliggöras av kondensorn .
Kondensor
Från kompressorn flyttas varm köldmediumånga till kondensorn. Här kyls den högtrycks heta köldmediumångan när den passerar genom kondensatorer. Spolarna har tunna metallfenor (liknande strukturen på framsidan av en bilkylare) som leder värme från spolarna. En kondensatorfläkt blåser luft över fenorna för att påskynda kylningen av ångan inuti spolarna. (Att använda en finkam under rutinmässigt underhåll hjälper till att hålla dessa fenor i form.) När kylmediet svalnar, byter det tillstånd från en varm ånga till en varm vätska vid högt tryck och rör sig på expansionsventilen. Kompressorn, kondensorslingan och kondensatorfläkten är alla placerade den stora bullriga lådan i din trädgård, som ofta kallas en kondenseringsenhet.
Expansionsventil
Expansionsventilen är det som verkligen gör kylningsarbetet. När det heta flytande kylmediet passerar genom en liten öppning vid högt tryck i ventilen på ena sidan framträder det som en sval lågtrycksdimma på andra sidan. Detta är resultatet av en naturlig egenskap hos gaser: När en gas expanderar kyls den. Luftkonditioneringsapparaten är egentligen inget annat än en enhet som är utformad för att tvinga köldmedium att expandera, och det är det som skapar dess förmåga att kyla luften genom att utvisa värmen.
Förångningsspole
Nästa steg är där ditt hem faktiskt kyls. Den kalla tryckvätskan med lågt tryck som nu lämnar expansionsventilen utomhus går inomhus till förångarspolen som ligger i ugnens kammare. (Plenumet är den stora metalllådan mellan ugnen och kanalen.) Här blåser den varmare luften i ditt hem över förångarspolen och värmer upp den, samtidigt som spolen som bär kall, expanderad köldmedium kyler av luft som blåser över förångaren. Denna kylda luft cirkuleras sedan genom kanalarbetet. När kylmediet nu börjar värmas upp börjar det koka och ändras från en kall vätska till en varm ånga (en process av förångning). Den varma köldmedieångan förflyttas sedan tillbaka till kompressorn och kondenseringsenheten utomhus, när den expanderar och kyls igen, och fortsätter kylningscykeln.
Sätta ihop det
I den typiska centrala luftkonditioneringsenheten är kylcykeln en pågående process med svalt kylmedium som absorberar värme från inomhusluften och expanderar till en varm gas, reser till en utomhusenhet där den driver ut värmen och återgår till en sval vätska och sedan återgår tillbaka inomhus för att ta upp mer värme och fortsätta cykeln. Trots komponenternas till synes komplexitet är den fysik som är inblandad ganska enkel - principen med vilken en gas alltid svalnar när den expanderar. Varje luftkonditionerings- eller kylsystem är bara ett system genom vilket expansion och kondensering av köldmediumgas kontrolleras noggrant för att dra fördel av den fysiska egenskapen.
