Ders 1 · Bölüm 3: Soğutma ve soğutucu akışkanlar

Ders 1'in son bölümü. İlk iki bölümde ısıyı ve maddeyi tanıdık; şimdi ikisini bir makinenin içine koyuyoruz. Buzdolabının ve klimanın yaptığı iş tek cümle: ısıyı istenmeyen yerden alıp fark edilmeyeceği yere taşımak. Sayılar ders notlarındaki gibi.

Soğutma nedir, üç sıcaklık aralığı

Buzdolabı yiyeceğin ısısını çekip mutfağa verir; klima odanın ısısını çekip dışarı atar. Sıcaklık düştükçe bakteriler yavaşlar, yiyecek geç bozulur. Ders notları soğutmayı üçe ayırır: yüksek sıcaklık soğutması, yani iklimlendirme, 45 °F'ın üstünde çalışır; orta sıcaklık soğutması, taze gıda, süt ve şarküteri için 35–45 °F; düşük sıcaklık soğutması, dondurulmuş gıda için 0 °F ve altı. 0 °F'ın altında bakteriler tamamen durur.

Soğutma tonu: bir ton buz

Klimacıların "ton" demesi buz kutusu zamanından kalmadır. 1 lb buzu 32 °F'ta eritmek 144 Btu ister; 1 ton, yani 2000 lb buzu 24 saatte eritmek 144 × 2000 eşittir 288.000 Btu ister. Saate bölünce 12.000 Btu/h, dakikaya bölünce 200 Btu/dk. Yani "1 tonluk klima" saatte 12.000 Btu ısı çeken makinedir.

Çevrim ve dört parça

Evaporatör (buharlaştırıcı): Isı süngeri. Kısma cihazından yüzde 75 sıvı, yüzde 25 buhar soğuk bir karışım girer; ortamın ısısını emerek kaynar, çıkışta yüzde 100 kızgın buhar olur.

Kompresör: Sistemin kalbi, bir buhar pompası. Düşük basınçlı, soğuk kızgın buharı emer, sıkıştırır; yüksek basınçlı, sıcak kızgın buhar olarak basar ve akışkanı dolaştırır.

Kondenser (yoğuşturucu): Toplanan bütün ısıyı dışarı atar. Sıcak buhar önce kızgınlığını bırakır, sonra yoğuşur; çıkışta yüzde 100 sıvı, hatta aşırı soğutulmuş sıvı olur.

Kısma cihazı (genleşme valfi): İğne deliği kadar dar bir geçit. Basıncı aniden düşürür, kaynama noktasını aşağı çeker; sıvının bir kısmı anında buharlaşır (flaş gaz) ve karışım yeniden evaporatöre gider. Döngü kapanır.

Sıcaklık-basınç ilişkisi ve doygunluk

Bir sıvının kaynama sıcaklığını üzerindeki basınçla ayarlarsınız: basınç yükselirse kaynama sıcaklığı yükselir, düşerse düşer. Ders notlarındaki tabloya göre R-22, 68,5 psig gösterge basıncında tam 40 °F'ta kaynar. Sıvıyla buharın bir arada olduğu ve sıcaklığın basınca tam karşılık geldiği duruma doygunluk denir.

Evaporatörde 40 °F'ta tamamen buharlaşan akışkan boru boyunca biraz daha ısı alıp 50 °F'a çıkarsa kızgınlık eşittir 50 − 40 eşittir 10 °F. Kızgınlık, kompresöre tek damla sıvı gitmesin diye konmuş sigortadır. Geçen derslerde "aşırı ısıtma" dediğimiz şey tam olarak budur.

Soğutucu akışkanlar ve tüp renkleri

Soğutucu akışkan, ısıyı taşıyan özel kimyasaldır. CFC'ler (R-12) ozon tabakasına zarar verdiği için yasaklandı. HCFC'ler (R-22) uzun yıllar kullanıldı, aşamalı olarak bitirildi. HFC'ler (R-134a, R-410A, R-404A, R-407C) ozonu bozmaz ama küresel ısınma etkisi yüzünden sıkı yönetilir. HFO'lar ve doğal akışkanlar (R-717 amonyak) yeni nesil.

Tüpler karışmasın diye renk renktir: R-12 beyaz, R-22 açık yeşil, R-134a açık mavi, R-410A gül pembesi, R-404A turuncu, R-407C orta kahverengi, R-502 mor-lavanta, R-717 amonyak gümüş. Tüpün rengini bilmek yanlış gaz basmanın ilk engelidir.

Bir de karışımlar var. Zeotropik karışımlar (R-407C gibi) kaynarken ya da yoğuşurken sıcaklığı sabit tutmaz; 10 °F kadar kayabilir. Buna sıcaklık kayması (glide) denir. Azeotropik karışımlar (R-502 gibi) tek saf gaz gibi davranır, kayma yok denecek kadar azdır.

Basınç-entalpi diyagramı: bir hesap

Entalpi, 1 lb akışkanın taşıdığı toplam ısıdır (Btu/lb). Basınç-entalpi diyagramı çevrimi kâğıda çizer. Ders notlarındaki örnek: evaporatöre giren akışkan 49 Btu/lb, çıkan 110 Btu/lb. Net soğutma etkisi eşittir 110 − 49 eşittir 61 Btu/lb; yani her libre akışkan ortamdan 61 Btu çeker.

3 tonluk bir sistem saatte 3 × 12.000 eşittir 36.000 Btu çekmeli. Her libre 61 Btu taşıdığına göre 36.000 / 61 eşittir 590,2 lb/h akışkan dolaşmalı. Kompresör ve borular bu debiye göre seçilir. Bir sonraki derste bu diyagramı baştan sona okuyacağız.

Sahada neden önemli?

Kompresör ömrü: Sıcaklık ve basıncı ölçüp kızgınlığı doğru hesaplayan teknisyen, kompresöre sıvı kaçırmaz.

Çevre ve yasa: Akışkanı atmosfere salmak yasak. Kaçağı bulmak ve gazı geri kazanım cihazıyla toplamak hem doğayı korur hem cezadan kurtarır.

Doğru şarj: R-22 ile R-410A'nın basınçları ve tüp renkleri farklıdır. Bilmeyen yanlış gaz basar; sistem çalışmaz ya da verim düşer.

Mini test

1) 1 ton soğutma saatte kaç Btu? — 12.000 Btu/h (24 saatte 288.000). 2) Ortamın ısısını emip akışkanı kaynatan parça? — Evaporatör. 3) R-22, 68,5 psig'de kaç °F'ta kaynar? — 40 °F. 4) Tamamen buharlaşan akışkanın aldığı ek ısıya ne denir? — Kızgınlık (superheat). 5) Giriş 49, çıkış 110 Btu/lb ise net soğutma etkisi? — 61 Btu/lb.

Ders 1 burada bitiyor. Ders 2: Güvenlik, aletler ve ekipman; sahaya çıkmadan önce bilinmesi gerekenler.

Ders notu: Bu bölüm, HVACR Dersleri dizisinin 1. dersinin 3. bölümüdür. İçerik temel HVAC/R ders notlarından derlenmiştir; sayılar oradaki gibi bırakılmış, saha yorumları bana aittir.