Soğutma veya soğutma
Enerji kaybolmaz, yalnızca aktarılabilir. Peki soğutma cihazları nasıl soğuk üretir? Kesin cevap, hiçbir cihazın soğuk üretmediği, yalnızca istenen nesneden ısıyı emip başka bir nesneye aktardığıdır. Bu iş o cismin ısı miktarını azaltır ve bunun sonucunda sıcaklığı düşer.
Doğada bir cisimden diğerine ısı transferi ancak iki cismin sıcaklığı eşit olmadığında gerçekleşir. Bu durumda iki cisim aynı sıcaklıkta oluncaya kadar sıcak cisimden gelen ısı otomatik olarak soğuk cisme aktarılır. Doğa her zaman dengeyi arar. Örneğin bir bardak meşrubat içerisine buz konursa, meşrubat daha sıcak olduğu için ısısını soğuk buza verir. Bu sayede meşrubat daha soğuk, buz ise daha sıcak olur.
Bu yorumlarla ortamın veya bir cismin sıcaklığını azaltabilmek için yakınına sıcaklığı düşük olan bir cisim yerleştirmeliyiz ki ısı transferi gerçekleşsin. İkisi sıcaklık dengesine ulaştıktan sonra soğutucu gövdenin veya ısı emicinin tekrar soğutulması gerekir. Soğutma sistemlerinde de yapılan budur, eski zamanlarda soğutucu olarak buz kullanılırdı. Yemeğin soğumasını sağlamak için yanına bir miktar buz yerleştirildi. Buz eridiğinde yani ısıyı emdiğinde yerini taze buz alıyordu. Bu işin kendine has sorunları vardı, her mevsim buzun bulunmaması en büyük sorundu, bu yüzden insan soğuğu işlemenin daha iyi bir yolunu arıyordu.
Evaporatif soğutma sistemleri
Herhangi bir sıvının buharlaşması için ısıya ihtiyacı vardır. Dolayısıyla, su gibi bir sıvının istenen nesnenin üzerine sıçradığı bir durum yaratılırsa, bu nesneden buharlaşmak için ısıyı emecektir. Bunun sonucunda vücut soğur. Buharlaşma sistemi bu şekilde çalışır.
Su soğutucusu, buharlaşmalı sistemin en ünlü örneğidir. Bezlere su sıçradı. Bir fan dışarıdaki havayı içeri çeker. Hava ağdan geçerken ısısını suya aktarır. Bu sayede hava soğutulur ve daha sonra kanallar aracılığıyla odaya yönlendirilerek odadaki havanın soğutulması sağlanır.
Buharlaştırma sistemi, ilk versiyonları İran'da görülen, insan yapımı en eski soğutma sistemlerinden biri sayılabilir. Çöl bölgelerindeki rüzgar perdeleri bir tür buharlaşma sistemidir. Uzun bir yapı rüzgarı yönlendiren bir kanal görevi görüyor. Bunun altında su havuzları veya rezervuarlar vardır. Rüzgar suyun üzerinden geçerken sıcaklığı düşer ve ardından odaya girer. Yazd ilindeki Badgir Bagh Daulatabad bu eski soğutma sisteminin güzel bir örneğidir.
Ancak günümüzde bunun için daha gelişmiş yöntemler kullanılmaktadır. Su soğutucu, hava yıkayıcı, econopack ve Zent evaporatif soğutma sistemine örnektir.
Evapore sistemleri iki kategoriye ayrılabilir:
Doğrudan buharlaşma sistemi
Su soğutucu ve hava yıkayıcı bu kategoriye girer, bu tip buharlaştırma sistemlerinde su ve hava birbiriyle doğrudan temas halindedir. Bu yöntemde havanın nemi çok fazla artar, bu da hava nemi yüksek olan alanlar için etkili değildir ve nemin artması bölge sakinleri için rahatsız edici olabilir.
Dolaylı buharlaşma sistemi
Bu yöntemde öncelikle direkt yönteme göre bir miktar hava soğutulur. Daha sonra bir ısı eşanjörü vasıtasıyla diğer havayı soğutur. İkisi asla birbiriyle iletişime geçmez. Bu yöntemle nem artışı sorunu artık yaşanmayacaktır. Bu yöntem, yüksek fiyatına göre kapasitesi çok düşük olduğundan gerekli verime sahip değildir. Ayrıca istenilen alanın nemi yüksekse sistemin verimliliği yine de düşük olacaktır.
Gelişimsel soğutma sistemleri
Bilimin, özellikle de termodinamik biliminin ilerlemesiyle birlikte, soğutma için daha verimli yöntemler geliştirildi. 1805 yılında Amerikalı mucit Oliver Evans, kapalı çevrimde buz üretebilen bir cihaz tasarladı. Bu cihaz, etere enerji uygulayarak eterin önce suyun ısısını almasını ve suyun buza dönüşmesini, ardından döngünün diğer kısmında ısısını dış ortama vermesini sağlamıştır. Bu cihaz hiçbir zaman üretilmedi.
Ancak 1834'te İngiliz mucit Jacob Perkins ilk yoğuşmalı soğutma sistemini kurdu. Cihazını şu şekilde anlattı:
Uçucu maddeler kullanarak soğutmayı ve buz üretmeyi başardım. Aynı madde damıtılıp buharlaştırıldıktan sonra tekrar kullanılır.
Kısaca bu sistemde bir akışkan, buharlaşma ve damıtma yoluyla ısıyı emer ve dağıtır. Öncelikle soğutucu veya soğutucu gaz olarak adlandırılan akışkanın kompresör tarafından basıncı artırılarak kondensere girer. Burada ısının atılmasıyla sıvılaşır ve genleşme valfine girer. Burada basınç düşüşüyle birlikte evaporatöre girip ısıyı emerek döngünün başlangıç noktasına ulaşmaya hazır hale gelir.
Bu sistemin faydaları şunları içerir:
Soğutucu akışkan asla kaybolmaz ve her zaman kullanılır
Nem artmıyor
Farklı kapasitelerde kullanılabilir
Verimi çok yüksektir
Şarj edilebilir soğutma sistemleri
Bu tip soğutma sistemi 20. yüzyılın başlarında çok popülerdi. Ancak sıkıştırma sistemlerinin geliştirilmesinden sonra performans katsayılarından dolayı daha az kullanıldı. Soğurma performansı katsayısı 1,5 sıkıştırmadır. Eski yağ buzdolapları en ünlü emme cihazlarından biridir.
Absorbsiyonlu soğutma sistemlerinde mekanik enerji (kompresör) kullanan sıkıştırmalı soğutma sistemlerinden farklı olarak sisteme giriş enerjisi olarak ısı kaynakları kullanılır. Bu mekanik enerji elektrikle sağlandığından, elektrik kaynaklarına kolay ve düşük maliyetli erişimin olmadığı ve bunun yerine diğer termal sistemlerde güneş enerjisi veya atık ısı gibi termal enerjinin olduğu durumlarda absorbsiyonlu soğutma sistemlerinin kullanılması daha uygun fiyatlı.
Absorbsiyonlu soğutma sisteminin çalışma yöntemi şu şekildedir: Bir jeneratör aracılığıyla su ve amonyak çözeltisi yüksek basınçta ısıtılır ve iki madde birbirinden ayrılır. Bu, bir yanda konsantre çözelti adı verilen yüksek konsantrasyonlu amonyak içeren bir buhar, diğer yanda seyreltik çözelti adı verilen düşük amonyak konsantrasyonuna sahip sıvı bir çözelti olmak üzere iki çözelti oluşturur.
Yoğunlaştırılmış amonyak buharı yoğunlaştırıcıdan geçtikten sonra soğutulur ve sıvı hale gelir. Yüksek konsantrasyonda amonyak içeren bir çözelti, buharlaştırıcıya girerken basıncını azaltmak için ısı eşanjörüne girer. Yaratılan bu basınç farkından dolayı amonyak düşük sıcaklıkta buharlaşarak ısıyı emer, böylece soğutma işlemi gerçekleştirilir.
Emilim sisteminin faydaları şunları içerir:
Düşük güç tüketimi
Yüksek faydalı ömür
Güneş enerjisini kullanma yeteneği
Diğer sistemlerde boşa harcanan termal enerjiyi geri kazanma yeteneği
CFC gazları kullanılmıyor
