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Wie funktioniert eine Klimaanlage?

Wie funktioniert eine Klimaanlage?

Wenn Sie in einem heißen Klima leben, gibt es nichts Schöneres, als mit einer Klimaanlage kühl zu bleiben. Aber wie genau funktionieren sie?

Hier versuchen wir genau diese Frage zu beantworten und zu untersuchen, welche Arten von Wechselstromsystemen existieren. Da Heizung, Lüftung und Klimatisierung (HVAC) ein sehr komplexes technisches Gebiet ist, sollten wir beachten, dass dies kein umfassender Leitfaden ist und als kurze Übersicht betrachtet werden sollte.

VERBINDUNG: WIE MENSCHEN VOR KLIMAANLAGEN KÜHLEN

Wie funktioniert eine Klimaanlage?

Kurz gesagt, sie funktionieren genau wie ein durchschnittlicher Küchenkühlschrank. Die Technologie hinter Klimaanlagen und Kühlschränken ist genau die gleiche - der Kühlkreislauf.

Systeme, die diesen Kreislauf nutzen, verwenden spezielle Chemikalien, sogenannte Kältemittel (in einigen Systemen Wasser), um Energie zu absorbieren und / oder freizusetzen, um Luft zu erwärmen oder zu kühlen. Wenn diese Chemikalien durch die komprimiert werden Kompressor der AC-Einheit, Das Kältemittel wechselt den Zustand von Gas zu Flüssigkeit und gibt Wärme an der ab Kondensator.

Beim Kühlen eines Raums findet dieser Prozess außerhalb des betreffenden Raums statt. Diese jetzt kühle Hochdruckluft wird zum Innengerät gepumpt und mithilfe des Systems wieder zu Gas expandiert Expansionsventil.

Dies führt, wie der Name schon sagt, dazu, dass sich die Kältemittelflüssigkeit wieder in Gasform ausdehnt. Wenn sich das Kältemittel ausdehnt, "saugt" es Wärme an und bewirkt, dass die Luft in dem betreffenden Raum des Wechselstromsystems abkühlt Verdampfer.

Dieses nun expandierte und "heiße" Gas wird weiter zum Kompressor des Systems transportiert und der Zyklus beginnt von vorne.

Um dies zu visualisieren, stellen Sie sich einen Schwamm als Kältemittel und Wasser als "Wärme" vor. Wenn Sie einen durchnässten Schwamm (Kompressor und Kondensator) zusammendrücken, wird Wasser herausgedrückt und in unserer Analogie Wärme freigesetzt. Wenn Sie den Schwamm (das Expansionsventil und den Verdampfer) loslassen, dehnt er sich aus und kann in unserer Analogie mehr Wasser oder Wärme aufnehmen.

Die grundlegende Grundlage dieses Zyklus sind die wissenschaftlichen Prinzipien der Thermodynamik, des Boyle'schen Gesetzes, des Charles'schen Gesetzes und der Guy-Lussac'schen Gesetze.

In erster Linie die Tatsache, dass "eine Flüssigkeit, die sich in ein Gas ausdehnt, ihrer Umgebung Wärme entzieht oder entzieht". - Goodman Klimaanlage und Heizung.

In diesem Sinne arbeiten Wechselstrom und Kühlschränke, indem sie Energie von einem Ort zum anderen "bewegen" oder "pumpen". In den meisten Fällen übertragen Wechselstromgeräte die "Wärme" von Ihrem Zimmer, Büro oder Zuhause und geben sie außerhalb Ihres Hauses oder Büros an die Luft ab.

Dieser Zyklus ist reversibel und kann verwendet werden, um auch Ihren Raum oder Ihr gesamtes Haus in den kälteren Monaten zu heizen. Diese Funktion ist jedoch normalerweise den genannten Systemen vorbehalten Wärmepumpen.

Der Hauptunterschied zwischen einem Kühlschrank und einer AC-Einheit besteht darin, dass die Einheit dazu neigt, in zwei diskrete Teile aufgeteilt zu werden. die äußere Kondensator- (oder Kühl-) Einheit und die Inneneinheit.

Kühlschränke hingegen sind eine in sich geschlossene Einheit (obwohl einige AC-Einheiten dies auch sein können).

Jegliche Wärme, die aus dem Inneren des Geräts abgeführt wird, wird in denselben Raum auf der Rückseite des Geräts geleitet. Dies ist der Hauptgrund, warum Sie einen Kühlschrank niemals wirklich als DIY-AC-Einheit verwenden könnten. es sei denn, Sie schneiden ein Loch in die Wand dahinter, natürlich.

Sie können dies testen, indem Sie die Rückseite des Kühlschranks berühren (seien Sie vorsichtig, es kann sehr heiß werden), wenn dieser in Betrieb ist. Es sollte sich warm oder heiß anfühlen.

Welche unterschiedlichen Arten von Klimaanlagen gibt es?

Wechselstromgeräte gibt es heute in vielen Formen und Größen, angefangen von massiven Kanalsystemen in Büros und Industriegebäuden bis hin zu kleineren Haushalts-Wechselstromsystemen, mit denen Sie wahrscheinlich besser vertraut sind.

Einige der größeren Anlagen verfügen über sehr große Außenkühlgeräte, die wasser- oder luftgekühlt oder in älteren Systemen Kühltürme sein können. Diese sind durch isolierte Rohre mit dem Pumpen von Kältemittel verbunden, um die Luft in einem großen oder einem Satz großer, verpackter Einheiten, die als Lüftungsgeräte bezeichnet werden, zu temperieren.

Diese Systeme können mit Heizelementen und Luftbefeuchtern sowie Filtern sehr komplex sein, um die Temperatur und Luftqualität für die Bereiche in einem Gebäude, in dem sie betrieben werden, sehr genau zu steuern. Sie werden auch mit komplexen Wärmerückgewinnungssystemen geliefert, um die Menge an Elektrizität (oder Gas) zu verringern, die zum Erhitzen / Kühlen der Luft im System benötigt wird.

Sie kommen in zwei Hauptformen vor; Konstantes Luftvolumen (CAV) und variables Luftvolumen (VAV)Hiermit wird festgelegt, inwieweit der Luftstrom um die Rohrleitungen des Systems gesteuert wird.

Diese können auch von hochentwickelten Systemen aus Software, Sensoren und Aktoren gesteuert werden, die als Gebäudemanagementsysteme (Building Management Systems, BMS) bezeichnet werden.

Diese großen HLK-Systeme "saugen" frische Außenluft an und heizen / kühlen sie nach Bedarf, bevor sie durch Rohrleitungen in die erforderlichen Bereiche transportiert werden. Diese Systeme können auch über Nachheizgeräte oder Gebläsekonvektoren verfügen, um das Tempern der zugeführten Luft in einem Bereich weiter zu verfeinern.

Bei moderneren Installationen entfallen zentralisierte Klimageräte zugunsten von Gebläsekonvektorsystemen oder "Innengeräten", die direkt mit einem oder mehreren "Außen" -Netzen verbunden sind. Diese werden als VRF-Systeme (Variable Refrigeration Flow) bezeichnet, die die Luft direkt am Einsatzort temperieren.

Die meisten Menschen sind jedoch an Split- oder Multi-Split-Luftwärmepumpen (ASHP) oder Einzelraumkühlgeräte gewöhnt. Diese sind Kühlschränken viel ähnlicher und werden am häufigsten in Wohngebäuden installiert.

Es sollte jedoch auch beachtet werden, dass verschiedene andere Systeme nach dem gleichen Prinzip existieren, wie Erdwärmepumpen (GSHP). Diese nutzen den Boden als "Abladeplatz" oder Wärmequelle anstelle von Luft oder Wärmequelle. Sowohl ASHPs als auch GSHPs können mit einigen Modifikationen anstelle eines regulären Gaskessels auch an normale Heizkörper oder Fußbodenheizungssysteme angeschlossen werden.

Wie funktioniert die Klimaanlage in Autos?

Einfach ausgedrückt funktioniert die Klimaanlage in Autos genauso wie jede andere Klimaanlage. Der einzige Unterschied besteht darin, dass sie recht kompakt sein müssen, um in das Auto zu passen.

Der Kühlerteil des Systems (mit Expansionsventil und Verdampfer) ist normalerweise hinter dem Armaturenbrett des Fahrzeugs montiert. Das andere geschäftliche Ende des Systems (Kompressor und Kondensator) befindet sich in der Regel in der Nähe des Kühlergrills des Fahrzeugs - hier wird während der Fahrt Frischluft eingeblasen.

Beide Teile sind durch einen Rohrkreislauf verbunden, der im Betrieb das Kältemittel zwischen den Einheiten leitet. Im Gegensatz zu größeren Einheiten, die in Gebäuden verwendet werden, wird die Einheit selbst in Autos in der Regel von der Kurbelwelle des Autos angetrieben, dh sie wird vom Motor angetrieben.

Diese Systeme werden normalerweise auch mit Wärme und Luftentfeuchtern geliefert, um die Luft nach Bedarf zu temperieren. Genau wie beim Bau von Wechselstromsystemen wandelt die Wechselstrom-Einheit eines Autos das Kühlmittel je nach Bedarf zwischen Gas und Flüssigkeit, hohem und niedrigem Druck sowie hoher und niedriger Temperatur um.

Ist es billiger, die Klimaanlage den ganzen Tag eingeschaltet zu lassen?

Einfach gesagt, nein. Der Grund dafür ist, dass durch das Verlassen eines AC-Systems den ganzen Tag:

1. Verwenden Sie unnötig Energie, wenn Sie nicht zu Hause sind oder Räume / Zonen nicht genutzt werden.

2. Wenn Sie das System betreiben, wird es abgenutzt. Dies verkürzt die Lebensdauer.

Sie sollten auch sicherstellen, dass die Fenster geschlossen sind oder Zugluftschutz installiert ist, wenn die Klimaanlage in Betrieb ist. Sie wollen die Welt doch nicht "klimatisieren".

Sie sollten auch sicherstellen, dass Sie Beschattungsvorrichtungen (wie eine Markise oder strategisch gepflanzte Bäume) von außen verwenden, um den "Sonnengewinn" oder die passive Erwärmung Ihres Hauses durch Sonnenlicht zu reduzieren.

Andere Maßnahmen umfassen die Verbesserung der Isolierung Ihres Hauses, die Aufrechterhaltung einer guten Wartung der Wechselstromsysteme (insbesondere der Filter) und die Verwendung von Deckenventilatoren zur Verbesserung der Luftmischung im Inneren (d. H. Verhinderung der Schichtung heißer Luft in der Nähe der Decke oder umgekehrt).

Wenn Sie wirklich besorgt über Ihre Energiekosten im Zusammenhang mit Ihren AC-Systemen sind, möchten Sie Ihr AC-System möglicherweise "intelligenter" machen. Durch den Einsatz von Haushalts-BMS, intelligenten Sensoren (Thermostate und Wetterausgleich), Zonensteuerung und anderen energieeffizienten Maßnahmen können Sie die Effizienz drastisch verbessern und die Kosten Ihrer AC-Systeme senken.

Sie sollten auch "kostenlose" Kühl- und Heizlösungen verwenden, indem Sie die Natur in Betracht ziehen, um Ihnen zu helfen. Durch die gute Nutzung der natürlichen Belüftung zum Abkühlen oder Heizen Ihres Hauses werden die Kosten für den Energieverbrauch beim Heizen / Kühlen durch Ausschalten drastisch gesenkt.

Dies ist jedoch nur möglich, wenn die Luftqualität außerhalb Ihres Hauses dies zulässt. Das Leben in einer Großstadt mit "schmutziger Luft" kann beispielsweise Ihre Fähigkeit einschränken, diese freie Form des Heizens und Kühlens zu nutzen.

Wie funktioniert die Umkehrklimaanlage?

Umkehrkreislauf-Klimaanlagen oder Wärmepumpen, wie sie allgemein bekannt sind, funktionieren ähnlich wie jede andere Form von Wechselstrom. Die Ausnahme besteht darin, dass sie speziell dafür ausgelegt sind, den Zyklus nach Belieben umzukehren.

Wie andere AC-Systeme können sie auch die Luft nach Bedarf filtern und entfeuchten.


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