Hur ditt hem luftkonditioneringssystem fungerar?

Arbetet i ett luftkonditioneringssystem hemma för många av oss. Ugnar är lätta att förstå - de värmer luft och blåser den runt ditt hem genom kanaler. Pannor gör varmt vatten eller ånga och flyttar det runt ditt hem i rör. Men hur gör luftkonditioneringssystem fin kall, avfuktad luft under hundens sommardagar? För att förstå det måste du gå tillbaka till en princip som du kanske har lärt dig i gymnasiet eller högskolans fysikklass: den vetenskapliga lagen om att någon gas svalnar när den expanderar i volym.

Komponenterna

Även om det är en liten förenkling, kan du tänka på ett luftkonditioneringsapparat som en maskin som tar värme från ditt hus och släpper ut det med fem sammanhängande delar:

• Kylmedel
• Kompressor
• Kondensor
• Expansionsventil
• Förångarspole

Det finns många typer av luftkonditioneringssystem som kan användas i hemmet, inklusive fönsterenheter, bärbara luftkonditioneringsapparater, luftfria luftkonditioneringsapparater och centrala luftkonditioneringssystem. Trots deras skillnader är dock fysiken i hur de fungerar densamma, och de använder alla processen för direkt expansionskylning. I princip fungerar detta väldigt mycket på samma sätt som ditt hems kökskylskåp.

Kylmedel

Den kylmediet är "blod" pumpning genom kylrör i luftkonditioneringsapparater system. Det ändrar tillstånd från gasånga till vätska när det samlar värme från ditt hus och matar ut värmen till utomhus. Ett köldmedium är ett unikt ämne genom att det har en mycket låg kokpunkt. Detta innebär att den byter från vätska till ånga vid låga temperaturer. Detta är nyckeln till att ett luftkonditioneringssystem fungerar säkert utan att generera en farlig nivå av värme. Köldmediet rör sig emellertid inte på egen hand; det 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 kopparslinga. Köldmedium kommer in i kompressorn som en lågångsvarm ånga och lämnar den som en högtrycks hetånga. Denna omvandling kommer att möjliggöras av kondensorn.

Kondensor

Från kompressorn flyttas het kylmedelsånga till kondensorn. Här kyls högt kylvattenånga när den passerar genom kondenseringsspolar. Spolarna har tunna metallfenor (som liknar 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 rutinunderhåll hjälper till att hålla dessa fenor i form.) När köldmediet svalnar ändras det från en varm ånga till en het vätska vid högt tryck och rör sig på expansionsventilen. Kompressorn, kondensorspolen och kondensorfläkten ligger alla i den stora bullriga lådan i din trädgård, som ofta kallas en kondenseringsenhet.

Expansionsventil

Expansionsventilen är det som verkligen gör kylningen. När det heta flytande köldmediet passerar genom en liten öppning vid högt tryck i ventilen på ena sidan framträder det som en sval lågtrycksdimma på den andra sidan. Detta är resultatet av en naturlig egenskap hos gaser: När en gas expanderar svalnar den. Luftkonditioneringsapparaten är egentligen inget annat än en anordning som är utformad för att tvinga köldmediegasen att expandera, och det är det som skapar dess förmåga att kyla luften genom att driva ut värmen.

Förångarspole

Nästa steg är där ditt hem faktiskt kyls. Lågtryckskallvätskan som nu lämnar expansionsventilen utomhus kör inomhus till förångarspolen ligger i kammaren i din ugn. (Plenum är den stora metallboxen mellan ugnen och kanalen.) Här blåser den varmare luften inuti ditt hem över förångarspolen och värmer upp den samtidigt som den spole som bär kall, expanderad kylmedelsgas kyls av luft som blåser över förångaren. Denna kylda luft cirkuleras sedan genom kanalen. När köldmediet nu börjar värmas upp börjar det koka och ändras från en kall vätska till en varm ånga (en avdunstningsprocess). Den varma kylmedelsångan för sedan tillbaka till kompressorn och kondenseringsenheten utomhus, när den expanderar och svalnar en gång till och fortsätter kylcykeln.

Sätta ihop det

I den typiska centrala luftkonditioneringsenheten är kylcykeln en pågående process av kallt kylmedel som absorberar värme från inomhusluften och expanderar till en varm gas, reser till en utomhusenhet där den driver ut värmen och återgår till en kall vätska och sedan återvänder tillbaka inomhus för att absorbera mer värme och fortsätta cykeln. Trots komponenternas till synes komplexitet är den inblandade fysiken ganska enkel - principen genom vilken en gas alltid svalnar när den expanderar. Varje luftkonditionerings- eller kylsystem är bara ett system genom vilket expansion och kondensering av kylgas kontrolleras noggrant för att dra nytta av den fysiska egenskapen.