Airconditioner

In de 19e eeuw ontdekte de Britse wetenschapper en uitvinder Michael Faraday dat het samenpersen en vloeibaar maken van ammoniak de lucht kon afkoelen wanneer men de vloeibaar gemaakte ammoniak liet verdampen.

In 1842 gebruikte de Amerikaanse arts Dr. John Gorrie compressortechnologie om ijs te maken, dat hij gebruikte om lucht voor zijn patiënten te koelen. Hij hoopte uiteindelijk zijn ijsmachine te kunnen gebruiken om de temperatuur van gebouwen te regelen en overwoog zelfs hele steden te koelen met een systeem van gecentraliseerde klimaatregelingsapparaten.

Airconditioning-ingenieurs verdelen de airconditioningstoepassingen grofweg in comfort en proces.

Comfort-toepassingen zijn erop gericht een binnenmilieu te scheppen dat relatief constant blijft binnen een door de mens gewenst bereik, ondanks veranderingen in de externe weersomstandigheden of in de interne warmtelast.

Procestoepassingen beogen een geschikte omgeving te bieden voor een industrieel of een commercieel proces, ongeacht de interne warmtelast en de externe weersomstandigheden. Hoewel ze vaak binnen hetzelfde comfortbereik liggen, zijn het de eisen van het proces die de omstandigheden bepalen, niet de menselijke voorkeur. Procestoepassingen omvatten:

• Operatiekamers in ziekenhuizen waar de lucht tot op een hoog niveau wordt gefilterd om het infectierisico te beperken en de vochtigheid wordt geregeld om uitdroging van de patiënt te beperken. Hoewel de temperatuur vaak binnen het comfortbereik ligt, vereisen sommige specialistische ingrepen zoals openhartoperaties lage temperaturen (ongeveer 18 °C, 64 °F), en andere zoals neonatale relatief hoge temperaturen (ongeveer 28 °C, 82 °F).

• Cleanrooms voor de produktie van geïntegreerde schakelingen, farmaceutische produkten, enz., waar extreem hoge niveaus van luchtzuiverheid en regeling van temperatuur en vochtigheid vereist zijn voor het welslagen van het proces.

• Faciliteiten voor het fokken van laboratoriumdieren. Aangezien veel dieren zich normaliter alleen in het voorjaar voortplanten, kan het houden van dieren in ruimten die de lente weerspiegelen, ertoe leiden dat zij zich het hele jaar door voortplanten.

• Airconditioning in vliegtuigen. Hoewel het nominaal bedoeld is om de passagiers comfort te verschaffen en de apparatuur te koelen, vormt de airconditioning in vliegtuigen een speciaal proces vanwege de lage luchtdruk buiten het vliegtuig.

Andere voorbeelden zijn:

• Centra voor gegevensverwerking
• Textielfabrieken
• Fysieke testfaciliteiten
• Planten en teeltgebieden van landbouwbedrijven
• Nucleaire faciliteiten
• Mijnen
• Industriële omgevingen
• Ruimten voor het koken en verwerken van voedsel

Zowel in comfort- als in procestoepassingen is het doel niet alleen de temperatuur te regelen (hoewel in sommige comforttoepassingen dit het enige is dat wordt geregeld), maar ook factoren zoals vochtigheid, luchtbeweging en luchtkwaliteit.

Koelcyclus

In de koelcyclus brengt een pomp warmte over van een bron met een lagere temperatuur naar een koellichaam met een hogere temperatuur. Warmte stroomt van nature in tegengestelde richting. Dit is de meest voorkomende vorm van airconditioning. Een gekoeld airconditioningsysteem werkt op ongeveer dezelfde manier door warmte uit de ruimte waarin het staat te pompen.

Deze cyclus maakt gebruik van de universele gaswet PV = nRT, waarbij P de druk is, V het volume, R de universele gasconstante, T de temperatuur en n het aantal gasmoleculen (1 mol = 6,022×1023 moleculen).

De meest gebruikelijke koelcyclus maakt gebruik van een elektrische motor om een compressor aan te drijven. In een auto wordt de compressor aangedreven door een poelie op de krukas van de motor, waarbij beide gebruik maken van elektromotoren voor de luchtcirculatie. Aangezien verdamping optreedt wanneer warmte wordt geabsorbeerd, en condensatie optreedt wanneer warmte wordt afgegeven, zijn airconditioners zo ontworpen dat zij een compressor gebruiken om drukveranderingen teweeg te brengen tussen twee compartimenten, en een koelvloeistof actief rond te pompen in een gesloten systeem. De koelvloeistof of het koelmiddel wordt in het gekoelde compartiment (de verdamperspoel) gepompt. De lage druk zorgt er dan voor dat het koelmiddel verdampt en de warmte meeneemt. In de andere ruimte (de condensor) wordt de damp van het koelmiddel samengeperst en door een andere warmtewisselaar geleid, waarna het condenseert tot een vloeistof die de eerder geabsorbeerde warmte uit de gekoelde ruimte afvoert.

Airconditioning heeft evenveel invloed op de menselijke gezondheid als een algemeen verwarmingssysteem. Slecht onderhouden airconditioningsystemen (vooral grote, gecentraliseerde systemen) kunnen soms de groei en verspreiding bevorderen van micro-organismen zoals Legionella pneumophila, de besmettelijke stof die verantwoordelijk is voor de veteranenziekte. Airconditioning kan een positief effect hebben op lijders aan allergieën en astma.

Bij ernstige hittegolven kan airconditioning het leven van ouderen redden. Sommige plaatselijke autoriteiten hebben zelfs openbare koelcentra opgezet ten behoeve van degenen die thuis geen airconditioning hebben.

• Energie
• Warmtepomp
• Hernieuwbare energie