Klimaanlagen in Autos

Autoklimaanlagen funktionieren ähnlich wie zu Hause und im Büro, nur sind sie viel kleiner., Der Kühlerteil (der ein Expansionsventil und einen Verdampfer enthält) ist hinter dem Armaturenbrett des Autos montiert, der wärmeableitende Teil (mit einer Kompressoreinheit und einem Kondensator) ist in der Nähe des Kühlergrills des Autos angebracht (wo Luft vorbei bläst, während Sie mitfahren), und die beiden Dinge sind durch einen Rohrkreis verbunden, durch den Kühlmittel fließt, wenn die Klimaanlage eingeschaltet ist. Im Gegensatz zu einer statischen Einheit in einem Gebäude, die vollständig mit Strom versorgt wird, wird die Kompressoreinheit in einem Auto von der Kurbelwelle angetrieben (mit anderen Worten vom Motor angetrieben)., Normalerweise gibt es auch eine Heizung (damit die Temperatur des Fahrgastraums eingestellt werden kann) und einen Entfeuchter (manchmal auch als Empfänger/Trockner bezeichnet). Genau wie in normalen klimaanlagen, die kühlmittel zyklen zwischen gas und flüssigkeit, hohe und niedrige druck, und hohe und niedrige temperatur.

Grafik: Wie Auto-Klimaanlage funktioniert (stark vereinfacht).1) Der Verdampfer absorbiert Wärme aus dem Fahrgastraum, wodurch das Kühlmittel darin kocht und sich von einer Niederdruckflüssigkeit in ein Niederdruckgas verwandelt., 2) Das Kühlmittel fließt aus dem Abteil in den Kompressor und nimmt die Wärme mit. Es tritt als Niederdruckgas mit relativ niedriger Temperatur in den Kompressor ein.3) Der Kompressor drückt das Kühlmittel zusammen, so dass es zu einem Hochdruck-Hochtemperaturgas wird.4) Das Kühlmittel fließt in den Kondensator und (Überraschung, Überraschung) kondensiert: Es gibt seine Wärme an die Atmosphäre ab, so dass es sich wieder in eine Niederdruckflüssigkeit verwandelt und (über den Empfänger/Trockner, nicht gezeigt) in das Expansionsventil fließt.5) Das Expansionsventil lässt das Kühlmittel in eine Niederdruckflüssigkeit expandieren.,6) Das flüssige Niederdruckkühlmittel tritt in den Verdampfer ein und der gesamte Zyklus wiederholt sich. Im Laufe der Zeit wird Wärme aus dem Fahrgastraum in die Außenluft gesaugt, wodurch das Auto abgekühlt wird.

Wie Klimaanlagen die Umwelt schädigen können

Sie lieben wahrscheinlich das Gefühl von frisch gekühlter Luft an einem heißen Tag, aber vergessen Sie nichtdas Gesetz namens Energieeinsparung! Es gibt immer einen Preis für etwas Gutes in unserem Universum zu zahlen., In diesem Fall ist der Preis die Energie, die Sie verwenden müssen, um die Klimaanlage zu betreiben; Die Verwendung von Energie bedeutet, dass sich Umweltprobleme wie die globale Erwärmung auf Ihre Tasche und auch auf den Planeten auswirken. Umweltschützer sagen, wir sollten weniger Klimaanlage verwenden, was einfacher klingt als in einem wirklich heißen Klima., Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass es bei der Klimaanlage nicht nur um Luxus oder Komfort geht: Ein klimatisiertes Zimmer kann Sie bei der Arbeit viel produktiver machen und es kann auch wichtige gesundheitliche Vorteile haben; Einige Ärzte für öffentliche Gesundheit haben vorgeschlagen, dass die stärkere Nutzung von Klimaanlagen in den Vereinigten Staaten ein Grund dafür ist gibt es dort weniger hitzebedingte Todesfälle als in Europa, wo die Klimaanlage weniger genutzt wird., Es wird manchmal argumentiert, dass Menschen, die keine Klimaanlage haben, eher Dinge wie elektrische Lüfter verwenden, die sehr ineffizient arbeiten (heiße Luft neu anordnen, anstatt sie zu entfernen und Wärme mit ihren eigenen Elektromotoren zu erzeugen). Aber die größten elektrischen Tischventilatoren (normalerweise 25-50 Watt) verbrauchen einen Bruchteil so viel Strom wie die kleinsten Klimaanlagen (normalerweise 750-1000 Watt); Sie könnten etwa 20-30 Lüfter verwenden und die gleiche oder weniger Leistung verbrauchen als eine kompakte Wechselstromeinheit!,

Foto: Das Ozonloch über der Antarktis, das durch FCKW-Verschmutzung verursacht wurde,hauptsächlich durch Klimaanlagen, Kühlschränke und Aerosole. Bild mit freundlicher Genehmigung der NASA auf der Commons.

Also, was ist der Umweltschaden? Betrachten wir zuerst die Energie. Jedes Mal, wenn Sie die Klimaanlage in Ihrem Auto einschalten, erhöhen Sie Ihren Kraftstoffverbrauch um weitere 10-20 Prozent (und den Preis, den Sie an der Tankstelle bezahlen, um weitere 10-20 Prozent)., Bei niedrigen Geschwindigkeiten ist das Öffnen eines Fensters oft eine bessere Option, obwohl Sie bei höheren Geschwindigkeiten einen Luftwiderstand (Luftwiderstand) erzeugen und mehr Energie verschwenden, als Sie sparen. Zu Hause wird die Verwendung der Klimaanlage Ihrer Stromrechnung viel hinzufügen; Whenphysiker Tom Murphy testete seine Klimaanlage wissenschaftlich, Er fand heraus, dass er „mehr elektrische Energie in zwei Tagen verbrauchte, als wir normalerweise in einem Monat verbrauchen.“Sie könnten andere Strategien ausprobieren, wie das Öffnen Ihrer Fenster die ganze Nacht, aber schließen Sie sie als erstes morgens und tagsüber fest, um heiße Luft aus Ihrem Haus fernzuhalten., In wirklich heißen Klimazonen können Sie feststellen, dass Sie einfach nicht auf die Klimaanlage verzichten können; Trotzdem können Sie dramatisch reduzieren, wie viel es Sie kostet (und wie viel Energie Sie verwenden), indem Sie einfach den Thermostat auf eine etwas höhere Einstellung stellen.

Klimaanlagen haben eine weitere sehr schädliche Wirkung auf die Umwelt. Jahrhundert am häufigsten verwendete Kühlmittelchemikalien, die als Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) bekannt sind (so genannt, weil sie aus den Chemikalien Chlor, Fluor und Kohlenstoff hergestellt werden), die auch in Kühlschränken weit verbreitet waren.,Als alte Klimaanlagen und Kühlschränke am Ende ihres Lebens für Schrott zerbrochen waren, entkamen die Kühlmittelchemikalien in die Atmosphäre. Sie schwebten in die Stratosphäre (die obere Atmosphäre) und beschädigten schnell die Ozonschicht der Erde: das natürliche Sonnenschutzmittel, das uns vor den schädlichen ultravioletten Strahlen der Sonne schützt. Die meisten modernen Klimaanlagen vermeiden FCKW (das jetzt in vielen Ländern im Rahmen eines globalen Abkommens namens Montrealer Protokoll verboten ist) und verwenden stattdessen alternative Kühlmittelchemikalien (typischerweise halogenierte Fluorchlorkohlenwasserstoffe oder FCKW)., Wenn Sie sich unser Top-Foto genau ansehen, können Sie sehen, dass der Lüfter ein grünes „ozonfreundliches“ Etikett hat, was bedeutet, dass sich keine FCKW-Kühlmittel darin befinden.

Hier zu bleiben?

Lieben Sie es oder verabscheuen Sie es, wir werden nicht loszuwerden unserer Klimaanlagen in absehbarer Zeit, in den Vereinigten Staaten, für Beispiel, alle trends zeigen in die andere Richtung. Laut einer Umfrage der US Energy Information Administration (EIA) aus dem Jahr 2009 verfügen 87 Prozent der US-Haushalte über eine Klimaanlage, wobei seit 1980 in jeder Region des Landes ein dramatischer Anstieg zu verzeichnen ist., Veränderte Erwartungen haben dazu beigetragen, diesen Trend voranzutreiben:Rund 90 Prozent der neuen Häuser sind jetzt mit Klimaanlage ausgestattet. Wohlhabende Häuser verwenden eher zentrale Klimaanlagen, die das gesamte Gebäude kühlen; Ärmere Häuser sind auf kleinere, raumbasierte Klimaanlagen angewiesen, die an Fenstern oder Wänden angebracht sind. Obwohl zentralisierte Systeme im Süden, Mittleren Westen und Westen des Landes überwiegend am beliebtesten sind, sind raumbasierte Einheiten im kälteren Nordosten immer noch deutlich beliebter., Es überrascht nicht, dass eine Studie des EIAF aus dem Jahr 2017 ergab, dass Wohnklimaanlagen 18 Prozent des US-Haushaltsstroms verbrauchen und in den Sommermonaten einen dramatischen Anstieg des Verbrauchs verursachen.

Wer hat Klimaanlagen erfunden?

Foto: Eines der Klimaanlagen-Designs von Willis Carrier. Dieses Diagramm ist Teil des 1933 eingereichten und 1941 neu aufgelegten US-Patents #675.144 von Carrier, das Sie unter den nachstehenden Referenzen finden. Bild mit freundlicher Genehmigung von US Patent and Trademark Office.,

Wenn Sie ohne Ihre Klimaanlage nicht leben könnten, danke Willis Carrier (1876-1950). Er war der Mann, der in den frühen Jahrzehnten des 20. Hier ist eines seiner frühen Designs—und beachten Sie, wie sehr es meiner schnellen Skizze oben ähnelt. Wie funktioniert es? Warme Luft wird aus einem Raum (1) eingezogen, mit Frischluft (2) vermischt, konditioniert und von einem Ventilator (3) in den Raum zurückgeblasen. Wärme wird durch die Kühlschrankkühlerrohre in der Mitte des Kanals (4) abgeführt, die von einem System von Pumpen, Kompressoren, Ventilen und Thermostaten (5) gespeist und gesteuert werden.,

Verdunstungsluftkühler

Wenn Sie die Klimaanlage durch den Gedanken an teure Stromrechnungen ausgeschaltet haben und den Planeten schädigen, sind Luftkühler, die durchevaporation arbeiten, eine weitere zu berücksichtigende Option.

Verdampfungskühlung mag komplex klingen, aber es ist uns allen ziemlich vertraut. Hunde halten sich kühl, ohne dass Klimaanlagen nur die Zunge herausstrecken und keuchen; Heiße Läufer benutzen ein Similartrick, Schwitzen stark, um Wärme von ihren Körpern abzugeben., Wenn flüssiges Wasser verdunstet und zu Wasserdampf wird, absorbiert es Wärme, bekannt alsdie latente Verdampfungswärme, die es von etwas entfernennearby (ein keuchender Hund oder ein schwitzender Athlet, vielleicht). Wenn wir diese Wissenschaft in die Praxis umsetzen, können wir die Verdampfung nutzen, um die Wärme aus einem Raum zu entfernen, vorausgesetzt, wir haben eine praktische Wasserversorgung in der Nähe.

Tragbare Luftkühler (manchmal auch als Verdampfungsluftkühler bezeichnetoder „Sumpfkühler“) sehen ein bisschen aus wie Klimaanlagen auf Radenaber arbeiten auf eine ganz andere Weise., Wo eine klimaanlage arbeitetwie ein kühlschrank, erweitern und dann komprimieren ein kühlmittel chemische toshift wärme von innen ein gebäude nach außen, ein luftkühler saugt inhot luft, leitet es durch oder in der nähe von wasser zu kühlen es unten, und thenblows es zurück in den raum. Es gibt zwei subtil unterschiedliche Arten von Luftkühler:

• Einer von ihnen leitet die Luft durch eine Art wassergefüllter „Schwamm“, verdampft Wassertröpfchen in dieEr, kühlt es ab und macht es gleichzeitig feuchter., Dies nennt man direkte Verdunstung, weil die Luft und wassermeet—sie Wärme austauschen, indem sie in direkten Kontakt kommen.
• In einem etwas anderen Setup bläst die einströmende Luft durch einen heatexchanger mit kaltem Wasser, das in die entgegengesetzte Richtung zirkuliert.Hier kommen Wasser und Luft nicht in Berührung, weshalb dies als indirekte Verdunstung bezeichnet wird. Indirekte Verdampfung involvesmoving zwei Ströme von Flüssigkeit anstelle von einem, die einen zusätzlichen Lüfter/Pumpe benötigt, so neigt es dazu, mehr Energie (Strom) zu verwenden.

Grafik: Wie man einen Verdunstungskühler arbeiten., 1) Heiße, trockene Luft wird durch ein Gitter angesaugt.2) Die Luft strömt durch ein mit kaltem Wasser getränktes Pad. 3) Einige der wasser verdunstet, kühlung der luft und makingit mehr feucht. Ein Ventilator bläst die abgekühlte, feuchte Luft zurück in den Raum. 4) Mehr Wasser wird dem Pad durch einen internen Tank hinzugefügt, der regelmäßig nachgefüllt werden muss.

Luftkühler können viel billiger zu betreiben sein als Klimaanlagen, aberSie kühlen nicht so schnell ab., Auf der positiven Seite sind sie viel mehrportabel; auf der Minus haben sie interne Tanks, die brauchenperiodisch mit Wasser nachfüllen (und Eis, wenn Sie möchten, um die Leistung zu verbessernleistung) oder dauerhaft an eine Wasserversorgung mit anschließenlänge von Gartenschlauch. Sie funktionieren im Allgemeinen am besten in heißen, trockenen Klimazonen, in denen die Luftfeuchtigkeit ziemlich niedrig ist (weniger als etwa 60 Prozent),da niedrigere Luftfeuchtigkeit eine effektivere Verdampfung und Kühlung bedeutet.,

Im Gegensatz zu Klimaanlagen, die am besten funktionieren, wenn Sie die Türen und Fenster geschlossen halten, müssen Luftkühler in einem guten Luftstrom platziert werdenan einem offenen Fenster (wo trockene Frischluft hereinkommt) und mit einer offenen Tür(damit feuchte Abluft herausfließen kann). Das macht Sinn, wenn Sie darüber nachdenken:Das Wasser, das Sie dem Luftstrom hinzufügen, „saugt“ Wärme aus dem Raum auf, und wenn Sie ständig feuchte Luft ausstoßen, während trockene Luft an ihrer Stelle eindringen kann, entfernen Sie kontinuierlich Wärme., Luftkühler,die durch direkte Verdunstung (Zugabe von Wasser) arbeiten, können auch als Luftbefeuchter verwendet werden, obwohl in diesem Fall die Türen und Fenster geschlossen gehalten werden müssen, damit die Luftfeuchtigkeit ansteigt.