Klima Nasıl Yapılır ?

Klima, soğutma çevrimi kullanılarak bir ortamdan ısı çekmek (yani ortamın sıcaklığını azaltmak),fazla nemini alıp ortama taze hava sağlamak için tasarlanmış sistem veya mekanizmadır. İnsanların bulundukları çevre, ortam içinde sıcaklığın ayarlanabilmesi, bulunulan ortamın konforunu artırır. İnsanın rahat ettiği çevre sıcaklığı bir başka ifadeyle rahatlık sıcaklığı bulunan ortamdaki hava sıcaklığıyla havanın nem oranına bağlıdır. Aşırı nem aşırı sıcaklıktan daha rahatsız edicidir. Örneğin 40 °C sıcaklık ve %10 nispi neme sahip bir hava 30 °C sıcaklık %80 nispi neme sahip bir havaya göre daha iyidir , çünkü nem oranı arttıkça insan vücudunun sıcaklık karşısındaki reaksiyonu yavaşlar. Bu nedenle klimalarda yalnızca havanın soğutulması yeterli olmaz nem oranının da ayarlanması gerekir. Bu işlemlerin yapılmasına klimalandırma veya iklimlendirme denir. Bu amaçla kullanılan donanıma ise klima denir.

Klimaların Çalışma Prensipleri
Klimanın çalışma yöntemi, belirli bir basınç altında bulunan sıvı haldeki soğutucu 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
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.
• İçinden geçtiği boru vs. paslandırmamalıdır.

En çok kullanılan soğutma akışkanları şunlardır:

• Freon 12
• Freon 22
• Freon 134a
• Freon 407c
• Freon 410A ( Ozona zararsızdır. ) 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 °C , donma noktası –157,78 °C ‘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 °C 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 °C , karışım sıcaklığı –20 °C’dir. %60 kar ya da buz %40 tuzun ilk sıcaklığı 0 °C , karışım sıcaklığı –30 °C’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 olarak da 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.

Otomobil endüstrisinde klima

Otomobillerde kullanılan klimaların ana parçaları

1. Kompresör : Sistemin içinde gaz halinde bulunan akışkanı yüksek basınçlı gaz haline dönüştürüp devreye pompalar.
2. Kondenser : Yüksek basınç ve sıcaklıkta , gaz halindeki akışkanın yoğuşma gizli ısısını atarak sıvı hale geldiği yerdir.
3. Evaporatör : Düşük basınç ve sıcaklıktaki sıvı akışkanın buharlaşma gizli ısısını ortamdan çekip akışkanın gaz haline geldiği yerdir.
4. Receiver : Sistemin içinde dolaşan akışkanı depolar , içindeki nem ve pislikleri alır.
5. Evaporatör Fanı : Elektrik motorundan aldığı tahrikle çalışan fan evaporatörün üzerinden aldığı soğuk havayı kanallara üfler
6. Kondenser Fanı : Elektrik motorlu fan kondenser ısındığı zaman termostatı sayesinde devreye girerek soğutma yapar
7. Kompresör Kasnağı : Motor kayışından aldığı tahrikle kompresörün çalışmasını sağlar

Klima kullanımının sürüş güvenliğine etkisi

Sıcaklığın 21 ile 27 derece arasında olduğu bir ortamda yapılan test sürüşünde otomobilin içine yerleştirilen hoparlörlerden zil çalması , korna sesleri , itfaiye sireni vb. gibi sesler verilerek sürücünün bu sesleri zamanında duyup duymadığını kontrol etmek için bir pedala basması istenmiş . 27 dereceye ulaşıldığında sürücünün seslere gösterdiği reaksiyon süresinin % 20 ve daha da üzerinde oranlarda arttığı saptanmış. Ayrıca sıcaklık 27 derecedeyken 21 derecenin iki katı oranında sinyal dikkate alınmayarak atlanmış. Yüksek ısıdan etkilenen sürücünün 0,5 promil oranında alkol alan bir sürücüyle aynı durumda olduğu saptanmış. Birçok kazaya yol açan saniyelik uykunun %32’si yüksek sıcaklık nedeniyle meydana gelmektedir.

Otomobillerde klima nasıl kullanılmalıdır ?

• Klima kapalı konumda bulundurulmalı . Otomobilin motoru çalıştırılıp motor ısıtılmadan kesinlikle klima çalıştırılmamalıdır
• Isınmış havanın hızla dışarı çıkabilmesi için camlar kısa bir süre açık tutulmalıdır.
• Klima çalıştığı zaman hava sıcaklık düğmesi soğuk konumda olmalıdır.
• Motor çalıştıktan sonra klima önce düşük devirde istenirse daha sonra yüksek devirde çalıştırılmalıdır
• Klimalar açıldığı zaman hava kesinlikle kişilerin gövdesine direkt olarak gitmemelidir
• Üflemeler tabana ve camlara verilmelidir.