Yaz yaklaşırken beraberinde yükselen sıcaklığı ve dayanılmaz nemi getirir ve milyonlarca insan bu kavurucu günleri atlatmayı akıllıca bir keşfe ve icada borçlu: Klima. İnsanların bir düğmeye basma kolaylığıyla etkinleştirdiği bu konfor üniteleri soğutma, termodinamik ve enerji verimliliğinde yaklaşık bir asırlık mühendislik gelişiminin ürünleri olan karmaşık elektromekanik sistemlerdir.
Soğutma veya havalandırmanın tarihi
Havalandırma veya soğutma 20. yüzyılın en büyük 10 makine mühendisliği başarısından biri. Klimanın kökleri Ding Huane adlı bir mucidin elle çalışan döner bir fan ürettiği 2. yüzyıl Çin'ine kadar uzanıyor. Sistemi evaporatif soğutma prensibi ile çalışıyordu ve cihaz, havayı suyun buharlaşması yoluyla soğuttu (su ısıyı emerek buharlaşır).
Hava soğutma kavramı büyük Amerikalı mucit ve devlet adamı Benjamin Franklin'in de ilgisini çekti. 1758'de bir termometreyi donma sıcaklığına indirmek için buharlaşma ve alkolle deneyler yaptı. Franklin ve John Hadley buharlaşma sürecinin bir nesneyi hızla soğuttuğunu keşfetti – evaporatif soğutma. Uçucu alkol havayı sudan daha hızlı soğuturken eter ondan da hızlı soğutuyordu (daha hızlı buharlaşarak).
1840'larda Florida'lı doktor ve mucit Dr. John Gorrie yüksek sıcaklığın sıtma gibi hastalıkları azdırdığına inanarak hastaları serinletmek istedi. Hastane odalarını soğutacak ilkel sistemi ABD'deki donmuş göl ve akarsulardan buz taşınmasını gerektirmişti. Zorlu lojistiğin üstesinden gelmek için yapay soğutma konseptini düşündü.
At, su, rüzgarla çalışan yelken veya buharla çalışan bir kompresör (sıkıştırarak ısıtma) yardımıyla buz oluşturan bir makine tasarladı ve 1851'de patent aldı. Mali destekçisi ölünce teknolojisini pazara sunamadı ancak icadı modern klima ve soğutmanın temeli olmuştur.
Klimanın mucidi: Willis Carrier
İlk modern klima 1902'de ABD, New York'ta bir baskı tesisindeki uygulama sorununu çözmek için nem kontrolü yasaları ile denemeler yapan yetenekli mühendis Willis Haviland Carrier tarafından icat edildi. Görevi nemin dergi sayfalarını kırıştırmasını önlemekti. Daha önceki yıllarda geliştirilmiş mekanik soğutma kavramlarından yararlanarak Carrier, havayı soğuk suyla doldurduğu bobinlerden geçirerek soğuttu ve odadaki nemi kontrol altına aldı.
Sistemi havayı nemlendirebiliyor (suyu bobinden ısıtarak) veya nemi azaltabiliyordu (suyu bobinden soğutarak).
Carrier Air Conditioning Company of America veya bugün bilinen adıyla Carrier, 1933 yılında kayış tahrikli yoğuşma ünitesi, üfleyici, mekanik nem kontrolcüsü ve buharlaştırıcı bobin kullanarak ilk klimayı geliştirdi. Günümüzün klimaları, Carrier'ın 1933'teki sistemiyle aynı temel sistem üzerinde çalışıyor.
Klimanın çalışma prensibi
Klima, buzdolabıyla aynı prensiple çalışır: Sıvı gaz haline gelirken çevresindeki ısıyı emer.
- Önce odadaki sıcak hava sisteme çekilir.
- Bu hava içerideki soğuk evaporatör (buharlaştırıcı) borudan geçerek soğur ve bir nem giderici fazla nemi uzaklaştırır.
- Soğutucu borudaki sıvı içeri gelen havadaki ısıyı emerek buharlaşır ve soğuk bir sıvıdan sıcak bir gaza dönüşür.
- Bu sıcak hava dışarıya pompalanırken soğutucu sıvı bir kompresör (sıkıştırıcı) ve kondansatörden (yoğuşturucu) geçerek yeniden soğuk sıvı halini alır.
- Soğuk sıvıyla temas ederek soğuyan hava odaya verilir ve buradaki mevcut hava ile karışarak ısı ve nem düşer.
Her klima veya havalandırma ünitesinde soğutucunun durumunu, basıncını ve sıcaklığını değiştiren bileşenler var:
Klima buharlaştıracı: Odadaki sıcak hava çekilir ve kontrollü akış sağlayan genleşme vanasından geçer. Buradan havadaki ısıyı emen soğuk buharlaştırıcı bobine yol alır. Bobindeki soğutucu akışkan, ısıyı emdikçe gaza dönüşerek sıkıştıraca hareket eder.
Klima sıkıştıracı: Klimadaki kompresör yani sıkıştırıcı, yoğuşma görevini yürütür: Gazın hacmini azaltarak basıncını ve sıcaklığını yükselten bir pompadır.
Klima yoğuşturacı: Klima kondensatörü yani yoğuşturucusu şimdi gaz halde olan soğutucudaki ısıyı alır ve dışarı pompalar. Dışarıdaki hava ısıyı emer ve yeniden gaz halden sıvı hale dönüşmesini sağlar.
Isı dışarıya taşındıktan sonra soğuk soğutucu tüm işlemi tekrarlamak üzere içlerdeki buharlaştırıcıya döner.
