Klimaların Çalışma Prensipleri

Klimanın çalışma yöntemi, belirli bir basınç altında bulunan sıvı haldeki akışkanın istenilen sıcaklıkta buharlaştırılması ve buhar halden tekrar sıvı hale döndürülmesidir. Çalışma prensibini termodinamiğin ikinci kanunu açıklar.

Çevrim malzemesi olarak kullanılan gaz bir kompresör aracılığıyla emilip sıkıştırılarak sıvılaştırılır. Sıkıştırma sırasında açığa çıkan ısı bir fan vasıtası ile atmosferik çevreye (dış ortama) atılır . Bu sıvı daha sonra genleşme valfi tarafından üzerindeki basıncın düşürülmesi ile bulunduğu ortamdan ısı çekerek gaz haline dönüşür. Bu esnada bulunduğu ortamdan ısı çektiği için ortam sıcaklığını da düşürmüş olur. Soğutma akışkanı kompresör tarafından emilerek çevrim aynı şekilde tekrarlanır.

Soğutucu Akışkanlar

Ana Madde: Soğutucu Akışkanlar

Soğutma makinalarında önceleri amonyak ve karbondioksit kullanılmıştır. Günümüzde ise freon kullanılmaktadır. Soğutucu akışkanlar şu özelliklere sahip olmalıdır :

• Buharlaşması ve sıvılaşması uygulanabilir basınçlar altında olmalıdır
• Buharlaşma sıcaklığı mümkün olduğunca düşük olmalıdır
• Kimyasal olarak ayrışmamalı , yanmamalı , zehirli olmamalı ve metal yüzeylerle reaksiyona girmemelidir.
• Düşük güç ile çalışabilmelidir
• Maliyeti düşük olmalı ve kolay temin edilebilmelidir.
• Çevreyi kirletmemesi gereklidir.

En çok kullanılan soğutma akışkanları şunlardır:

• Freon 12
• Freon 22
• Freon 134a
• Freon 407c
• Freon 410A 407c nin muadili olup daha verimli olduğundan 407c nin yerini tamamen almıştır.
• Amonyak (Amonyak; patlayıcı,yanıcı ve zehirlidir.)
• Freon 12
• Frigen 12
• Kaltron 12
• Genetron 12
• Kükürtdioksit

Freon 12, freon gazının F11 , F12 , F13 , F22 , F502 gibi türleri vardır. Bileşiğinde C , Cl ve F bulunur. Çoğunlukla klima cihazlarında bu gaz kullanılır. F12'nin atmosferik basınçta kaynama noktası –29,8 ºC , donma noktası –157,78 ºC 'dir. Yoğunluğu havanın yoğunluğundan büyüktür. Renksiz bir gazdır.

Soğutma yöntemleri

Soğutma veya klima tekniğinde üç yöntem uygulanır:

1. Fiziksel Yöntem : Sıvılar buharlaşırken çevreden ısı çekerler , buharlaşan sıvının çevreden ısı çekmesi , ısı çekilen ortamın sıcaklığının düşmesine neden olur. Isı kaybının neden olduğu sıcaklık düşmesine ya da sıcaklık azalmasına soğuma denir. Fiziksel soğutma yönteminin endüstride kullanılan en önemli şekli , soğurmada soğutma yöntemidir. Bu sistemde ısı enerjisinden yararlanılır. Herhangi mekanik parçası yoktur. Soğutma devresinde soğutucu olarak silikojel ve su kullanılır. Silikojel nem tutucu ya da emici siliko-sodyuma maddesel bir asitin etkimesiyle oluşur. Bu bileşik daha sonra yıkanıp kurutulabilir. Çok küçük tanecikler halinde soğutma devresine yerleştirilen silikogel amonyağı emer. Amonyak düşük sıcaklıklarda suda kolayca çözülür. Bu çözelti 65 ºC sıcaklıkta ısıtıldığı zaman buharlaşır ve sudan ayrışır. Suyun işlevi soğutma devresindeki amonyağı çözmektir. Sistem ; soğurma cihazı, kondansör (yoğuşturucu) ve (evaporatör) buharlaştırıcıdan oluşur.
2. Kimyasal Yöntem : Normal sıcaklıkta oldukları halde bazı kimyasal maddeler belirli aralarda birbirleriyle karıştırıldıkları zaman daha düşük sıcaklıklar elde edilebilir. Bunun nedeni karışım oluşurken çevreden bir miktar ısı alınmasıdır. Örneğin kar veya buzla sofra tuzunun karıştırıldığında soğuma elde edilir. %65 kar veya buz, % 35 tuz ( NaCl ) karıştırıldığında ilk sıcaklık 0 ºC , karışım sıcaklığı –20 ºC'dir. %60 kar ya da buz %40 tuzun ilk sıcaklığı 0 ºC , karışım sıcaklığı –30 ºC'dir.
3. Mekanik Yöntem : Mekanik yöntemle soğutma dışarıdan iş verilerek soğutucu akışkanın basınç ve sıcaklığının yükseltilmesi esasına dayanır. Termodinamiğin 2. kanununa göre ters Carnot çevrimi prensibine göre çalışır.

Klima ile ilgili kavramlar

• Nemli Hava : Çevremizi saran hava yalnızca N₂ ve O₂'den oluşmaz yüksek oranda su da bulunur. Su buharı miktarı çevre şartlarına bağlı olarak değişir. Havanın içerisindeki aşırı nem insanlar için rahatsız edici boyutlardadır. Sıcaklığın aynı olmasına rağmen nem oranı yüksek hava daha çok rahatsız edicidir.

• Mutlak nem : 1 m³ nemli havanın içerdiği su buharı miktarının kuru hava miktarına oranına mutlak nem denir. Mutlak nemi 1 kg. kuru havanın içerdiği su buharı miktarı olarakta tanımlamak mümkündür.
• Bağıl Nem : Mevcut havada bulunan su buharı miktarının aynı sıcaklıkta doymuş havada bulunan su buharı miktarına oranıdır.

• Çiy Noktası : Havanın içindeki su buharının yoğuşmaya başladığı sıcaklıktır. Başka bir ifadeyle mevcut havanın içindeki su buharı miktarını değiştirmeden doyma durumuna getirildiğinde ölçülen sıcaklığıdır.

• Yaş Termometre Sıcaklığı : Belirli bir su kütlesinin doygun olmayan hava tarafından etkilendiğini varsayalım suyun

sıcaklığı bu havanın sıcaklığından daha büyük olursa sudan havaya ısı geçişi başlar ve su ağır ağır buharlaşarak soğur. Suyun sıcaklığı havanın sıcaklığına eşit olunca sudan havaya ısı akımı durur. Ancak hava doygunlaşmadığı için buharlaşma devam eder. Buharlaşmanın devam etmesi suyun sıcaklığının havanın sıcaklığının altına düşmesine neden olur. Bu durumdada havadan suya ters ısı akımı başlar . Belli bir noktadan sonra ısıl denge sağlanır. Havayla suyun arasındaki ısıl dengenin sağlandığı sıcaklığa termodinamikte ve klima tekniğinde yaş termometre sıcaklığı denir. Üzerine ıslak pamuk sarılmış bir termometrenin gösterdiği sıcaklık yaş termometre sıcaklığıdır. kısaca mevcut havanın ısısını değiştirmeden doyma durumuna getirilerek ölçülen sıcaklığa yaş termometre sıcaklığı denir.

• Kritik Basınç : Kompresörün çalışması için gerekli olan basınçtır.

Soğutma Birimi

Klimaların soğutma değerini ifade eden birim, kısaltılmış hali BTU olan British Thermal Unit'tir. Watt ve Joule arasında direk ilişki kurulabilen bu birim soğutma gücü için özellikle kullanılmaktadır. Soğutulacak odanın özellikleri, soğutma için gereken BTU değerini vermektedir. Aşağıda bir odayı soğutmak için verilmesi gereken BTU değerinin, odanın özelliklerinden nasıl etkilendiğini görebileceksiniz.

• Oda Alanının BTU Etkisi...

337 sayısı bölge katsayıdır. Türkiye için

• Akdeniz 445
• Doğu Anadolu 308
• Ege 423
• Güney Doğu Anadolu 462
• İç Anadolu 346
• Karadeniz 385
• Marmara 385 alınmalıdır.
• Pencerelerin BTU Etkisi... (Pencere yoksa ciddiye almayınız, panjur vs. yoksa sonucu 1,5 ile çarpınız)...

• Odayı paylaşan kişi sayısı...

• Aletler ve aydınlatma araçlarının ürettiği ısı miktarı... (Watt Toplamı)

---

Bu değerlerin toplamı, genel soğutma ihtiyacını BTU olarak verecektir. Yani;