Klima

Bu maddede birçok sorun bulunmaktadır. Lütfen sayfayı geliştirin veya bu sorunlar konusunda tartışma sayfasında bir yorum yapın. (Bu mesajların nasıl ve ne zaman kaldırılacağını öğrenin) Bu maddedeki üslubun, ansiklopedik bir yazıdan beklenen resmî ve ciddi üsluba uygun olmadığı düşünülmektedir. Maddeyi geliştirerek ya da konuyla ilgili tartışmaya katılarak Vikipedi'ye katkıda bulunabilirsiniz. Bu maddedeki bilgilerin doğrulanabilmesi için ek kaynaklar gerekli. Lütfen güvenilir kaynaklar ekleyerek maddenin geliştirilmesine yardımcı olun. Kaynaksız içerik itiraz konusu olabilir ve kaldırılabilir. Kaynak ara: "Klima" – haber · gazete · kitap · akademik · JSTOR (Temmuz 2022) (Bu şablonun nasıl ve ne zaman kaldırılması gerektiğini öğrenin)

Klima, soğuk veya sıcak hava üreterek kapalı bir mekânın sıcaklık derecesini değiştiren elektrikli cihazdır. Diğer adı iklimleme cihazıdır.

Klima sistemleri, bir ortamın sıcaklık, nem ve hava kalitesini düzenleyerek istenilen iç mekân iklim koşullarının oluşturulmasını amaçlar. Bu yönüyle klima, iç mekân iklimlendirmesini sağlayan sistem ve teknikler bütününün bir parçasıdır.

Genellikle buhar sıkıştırmalı soğutma kullanan klimaların boyutları; araçlarda veya tek kişilik odalarda kullanılan küçük ünitelerden, büyük binalarda kullanılan çok daha büyük sistemlere kadar değişiklik gösterebilir. Soğutma kadar ısıtma için de kullanılabilen ısı pompaları, özellikle çok soğuk iklimlerde giderek daha yaygın hâle gelmektedir. Uluslararası Enerji Ajansı (IEA)'na göre 2018 yılı itibarıyla dünya genelinde 1,6 milyar klima ünitesi bulunmaktadır ve bu sayının 2050 yılına kadar 5,6 milyara ulaşması beklenmektedir.

Birleşmiş Milletler, seçici gölgeleme, rüzgâr tutucular, daha iyi termal yalıtım ve pasif soğutma yöntemleri de dahil olmak üzere çeşitli tekniklerin kullanılmasıyla iklim değişikliğini hafifletmek için teknolojilerin daha sürdürülebilir hâle getirilmesi çağrısında bulunmuştur. Klimalarda kullanılan R-12 ve R-22 gibi CFC ve HCFC soğutucuların ozon tabakasına zarar verdiği görülmüş; bunların yerine kullanılan ve ozon tabakasına daha az zarar vermesi için tasarlanan R-410A ve R-404A gibi HFC soğutucuları ise beklenen faydayı sağlamadığı, aksine iklim değişikliğini şiddetlendirdiği anlaşılmıştır.

Her iki sorun da, özellikle bakım ve onarım sırasında soğutucu akışkanın atmosfere salınmasından kaynaklanmaktadır. HFO soğutucu akışkanlar ise her ne kadar yeni ekipmanlarda kullanılmasa da bazı sistemlerde tercih edilmekte olup, ozon hasar potansiyelinin (ODP) sıfır olması ve HFC'lere kıyasla çok daha düşük küresel ısınma potansiyeline (GWP) sahip olmaları nedeniyle her iki soruna da çözüm sunmaktadır.

Klimalar; soğutma çevrimi kullanarak bir ortamı ısıdan arındıran (ortam sıcaklığını azaltan), ortamdaki fazla nemi uzaklaştıran ve ortama taze hava sağlamak amacıyla tasarlanmış cihazlardır. İnsanlar için ideal ortam sıcaklığı, bulunulan mekândaki sıcaklık ve nem oranına bağlı olarak değişebilir. Bu bağlamda ortamda bulunan aşırı nem, zaman zaman sıcak havadan daha rahatsız edici bir durum olarak ortaya çıkabilir; çünkü ortamdaki nem oranı arttıkça insan vücudunun sıcaklığa karşı tepkimesi yavaşlar. Örneğin 40°C sıcaklık ve %10 nispi neme sahip bir hava, 30°C sıcaklık ve %80 nispi neme sahip bir havaya göre daha konforlu olabilir.

Bu nedenle klimaların yalnızca havayı soğutması yeterli görülmemiş; aynı zamanda ortamın nem oranının düzenlemesi için de çalışmalar yapılmıştır. Bu işlemlerin bütününü "klimalandırma" veya "iklimlendirme" olarak adlandırılabilir. Kullanılan donanım ise "klima" olarak (İngilizce: air conditioner) olarak tanımlanır.

Türleri

Mini-split ve multi-split sistemler

Kanalsız sistemler (veya mini-split) sistemler tipik olarak bir binanın tek veya birkaç odasına, kanalsız ve merkezi olmayan bir şekilde şartlandırılmış ve ısıtılmış hava sağlar. Çok bölgeli veya multi-split sistemler, kanalsız sistemlerin yaygın bir uygulamasıdır ve her biri kendi iç ünitesine sahip olup aynı anda tek bir dış üniteden sekiz adede kadar odanın (bölge veya konum) birbirinden bağımsız olarak şartlandırılmasına izin verir. Çok bölmeli sistemlerdeki ana sorun, dış üniteyi iç ünitelere bağlamak için soğutucu hatlarının uzunluğudur.

İlk mini-split sistemler 1954-1968'de Mitsubishi Electric ve Toshiba tarafından Japonya'da satıldı ve gelişiminin nedeni küçük ev boyutlarıydı. Çok bölgeli kanalsız sistemler 1973'te Daikin tarafından icat edildi ve değişken soğutucu akışlı sistemler (daha büyük multi-split sistemler olarak da düşünülebilir) 1982'de Daikin tarafından icat edildi. Her ikisi de ilk olarak Japonya'da satıldı. Değişken soğutucu akışkan akış sistemleri, bir hava işleyicisi tarafından merkezi tesis soğutması ile karşılaştırıldığında büyük soğuk hava kanallarına, hava işleyicilerine ve soğutuculara olan ihtiyacı ortadan kaldırır. Bunun yerine soğuk soğutucu akışkan, şartlandırılacak alanlardaki iç ünitelere çok daha küçük borular aracılığıyla taşınır. Böylece alt tavanların üzerinde daha az alan ve daha düşük bir yapısal etki sağlarken aynı zamanda daha bireysel ve boşlukların bağımsız sıcaklık kontrolüne izin verir, dış ve iç üniteler binaya yayılabilir. Değişken soğutucu akışlı iç üniteler, kullanılmayan alanlarda ayrı ayrı da kapatılabilir.

Klimaların Çalışma Prensipleri

Klimanın çalışma yöntemi, belirli bir basınç altında bulunan sıvı hâldeki soğutucu akışkanın istenilen sıcaklıkta buharlaştırılması ve buhar hâlden tekrar sıvı hâle döndürülmesi şeklindedir. Çalışma prensibini termodinamiğin ikinci kanunu açıklar.

Çevrim malzemesi olarak kullanılan gaz bir kompresör aracılığıyla emilip sıkıştırılarak sıvılaştırılır. Sıkıştırma sırasında çıkan ısı bir fan vasıtası ile dış ortama atılır. Bu sıvı daha sonra genleşme valfi tarafından üzerindeki basıncın düşürülmesi ile bulunduğu ortamdan ısı çekerek gaz hâline dönüşür. Sıvı bu esnada bulunduğu ortamdan ısı çektiği için ortam sıcaklığını düşürmüş olur. Soğutma akışkanı kompresör tarafından emilerek çevrim aynı şekilde tekrarlanır.

Soğutucu Akışkanlar

Soğutma makinelerinde soğutucu akışkan olarak daha önceden amonyak ve karbondioksit kullanılmıştır. Günümüzde ise freon kullanılmaktadır. Soğutucu akışkanlar şu özelliklere sahip olmalıdır:

• Buharlaşması ve sıvılaşması uygulanabilir basınçlar altında olmalıdır.
• Buharlaşma ısısı mümkün olduğunca düşük olmalıdır.
• Kimyasal olarak ayrışmamalı, yanmamalı, zehirli olmamalı ve metal yüzeylerle tepkimeye girmemelidir – paslandırmamalıdır.
• Düşük güç ile çalışabilmelidir.
• Maliyeti düşük olmalı ve kolay temin edilebilmelidir.
• Çevreyi kirletmemelidir.

En çok kullanılan soğutma akışkanları şunlardır:

• Freon 12
• Freon 22
• Freon 32
• Freon 134a
• Freon 407c
• Freon 410A (Ozona zararsızdır) 407c'nin muadili olup daha verimli olduğundan 407c'nin yerini tamamen almıştır.
• Amonyak
• Frigen 12
• Kaltron 12
• Genetron 12
• Kükürtdioksit

Freon gazının F11, F12, F13, F22, F502 gibi türleri vardır ve renksiz bir gazdır. Bileşiğinde karbon, klor ve flor bulunmaktadır. F12'nin atmosferik basınçta kaynama noktası –29,8 °C, donma noktası –157,78 °C'dir. Yoğunluğu havanın yoğunluğundan büyüktür. Klima cihazlarında çoğunlukla kullanılır.

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 kullanılanlarının en önemlisi, 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 silikojel 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 yemek tuzu 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 bulundurur. Su buharı miktarı, çevre şartlarına bağlı olarak değişir. Havanın içerisindeki aşırı nem, insanlar için rahatsız edici boyutlardadır. Sıcaklığı aynı olmasına rağmen nem oranı yüksek hava, nem oranı düşük olandan 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 durumda da 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.

Inverter Klima

AC motor yerine DC motor kullanılan ve ana hattaki elektrikten çekilen yükü azaltıp daha az enerji ile maksimum fayda sağlayarak enerji verimliliğini arttıran klimalara denir. -15 °C'de bile performans gösterebilen değişken devirli klimalardır.

Birçok dünya devi klima üreticisi inverter klima üretmektedir. Avrupa Birliği üyelerinde satışı yasaklanan B Enerji Türü klimalara oranla %50 ila %70 oranda daha az enerji harcarlar.

Inverter klimalar 2007 ve 2008 yılları arasında yaygınlaşma eğilimi göstermiştir ve 2010 yılı itibarıyla %99 oranında bütün markaların ürettiği klima çeşididir ve inverter klima terimi birçok ülkede kullanılmaktadır.

Inverter klimaların daha gelişmiş hali için kullanılan süper inverter terimi, DC motorların daha sessiz çalıştırıldığı klima çalışma teknolojisini ifade eder. İnsan vücudunun yaydığı ısıdan kişilerin mekândaki yerini ve hareketlerini algılayan bir sensör ile klimadan üflenen havayı en ideal şekilde yönlendirir. Ortamda herhangi bir kişi olup olmadığını tespit ederek klimanın çalışmasını kontrol edip enerji tasarrufu sağlayabilir.

Soğutma Birimi

Klimaların soğutma değerini ifade eden birim, kısaltılmış hâli BTU olan British Thermal Unit'tir. Watt ve joule arasında direkt ilişki kurabilen bu birim, soğutma gücünün ifadesi için özellikle kullanılmaktadır. Soğutulacak odanın özellikleri analiz edilerek soğutma için gereken BTU değeri belirlenebilmektedir.

Bir odayı soğutmak için verilmesi gereken BTU değeri, odanın özelliklerinden yola çıkarak aşağıdaki şekilde hesaplanabilir:

Oda alanının BTU etkisi

${\displaystyle \ BTU_{alan}=Genislik(m)\cdot Uzunluk(m)\cdot 337}$

337 sayısı bölge katsayıdır. Türkiye için

• Akdeniz 445
• Doğu Anadolu Bölgesi 308
• Ege 423
• Güneydoğu Anadolu Bölgesi 462
• İç Anadolu Bölgesi 346
• Karadeniz 385
• Marmara 395 alınmalıdır.

Pencerelerin BTU etkisi

${\displaystyle \ BTU_{guney}=GuneyeBakanPencereAlani\cdot PencereSayisi\cdot 870}$

${\displaystyle \ BTU_{kuzey}=KuzeyeBakanPencereAlani\cdot PencereSayisi\cdot 165}$

${\displaystyle \ BTU_{pencere}=BTU_{guney}+BTU_{kuzey}}$

Odayı paylaşan kişi sayısı

${\displaystyle \ BTU_{insan}=KisiSayisi\cdot 400}$

Aletler ve aydınlatma araçlarının ürettiği ısı miktarı (Watt toplamı)

${\displaystyle \ BTU_{alet}=AletlerinEnerjisi\cdot 3,5}$

${\displaystyle \ BTU_{aydinlatma}=AydinlatmaninEnerjisi\cdot 4,25}$

• Bu değerlerin toplamı, genel soğutma ihtiyacını BTU olarak verecektir:

${\displaystyle \ BTU_{oda}=BTU_{alan}+BTU_{pencere}+BTU_{insan}+BTU_{alet}+BTU_{aydinlatma}}$

Otomobil endüstrisinde klima

Etki

Ayrıca bakınız

• İklimlendirme
• Termodinamik
• HVAC

Kaynakça