Klimaatregeling
Van Wikipedia
Met klimaatregeling (ook wel: airconditioning, airco, luchtregeling of klima) wordt meestal een apparaat bedoeld waarmee de temperatuur en luchtvochtigheid in een gebouw, auto of trein op een aangenaam niveau gehouden kan worden, terwijl het buiten onaangenaam warm (of koud) is.
Inhoud |
[bewerk] Functioneren
Een klimaatregeling werkt op hetzelfde principe als een koelkast. Het is een gesloten kringloop van een vloeistof met een laag kookpunt, bijvoorbeeld freon, die verdampt in de verdamper (binnentoestel) en terug condenseert tot vloeistof in de condensor (buitentoestel). De warmte wordt hierbij netto van de verdamper naar de condensor vervoerd, tegen de bestaande temperatuurgradiënt in. Zo'n machine wordt daarom ook wel een warmtepomp genoemd.
Er gaat altijd een dikke en een dunne buis naar het binnentoestel. In de dikste buis stroomt gasvormig koelmiddel, in het kleine buisje vloeibaar koelmiddel op een temperatuur ongeveer gelijk aan de buitentemperatuur. Dit koelmiddel wordt naar de geventileerde koelbatterij in de binnenunit gepompt: de verdamper. Juist voor de koelbatterij in de binnenunit zit een expansiesysteem (capillair of expansieventiel) dat de vloeistof laat ontspannen naar een lagere druk op verdampingstemperatuur. De vloeistof begint te koken en neemt daarbij warmte op uit de te koelen ruimte. Bij een airco is de temperatuur hier ongeveer 0°C. Men neemt voor een airco een verschil van ongeveer 20 kelvin, bij koelcellen is dat 7 K a 10 K.
Bij moderne aircotoestellen zit het capillair nagenoeg altijd in het buitentoestel verwerkt. Door het kleine buisje stroomt dan niet verdampte vloeistof op verdampingstemperatuur.
Doordat dit koelmiddel kouder is dan de omgeving wordt er warmte aan het koelmiddel toegevoerd. Het koelmiddel gaat dus opwarmen, of anders gezegd: warmte van de ruimte wordt overgedragen op het koude koelmiddel. Het vloeibaar koudemiddel verdampt volledig en wordt zelfs iets oververhit door de compressor ermee te koelen. Dit komt het rendement van het systeem niet ten goede, maar het vookomt wel overmatige slijtage van de pomp door inslag van druppeltjes op de schoepen. Het gasvormige koelmiddel wordt hier samengeperst tot een hogere druk en temperatuur en naar de condensor gevoerd. De temperatuur van deze gassen is in sommige gevallen 50 K boven de buitentemperatuur. De temperatuur waarop gecondenseerd wordt noemt men de condensatietemperatuur. Om het warmtetransport naar de buitenomgeving te vergemakkelijken wordt vaak een ventilator aangebracht.
Buiten geeft dit gas zijn onttrokken warmte terug af aan de condensor en condenseert terug tot vloeistof. De compressor is de stuwende kracht in het gehele proces en verplaatst het gas en de vloeistof. De hier geschetste koelcyclus benadert de Carnotcyclus, met uizondering van het smoorventiel voor de verdamper.
[bewerk] Toepassingen
Een klimaatregeling die uitgerust is met een vierwegklep kan naast koelen ook verwarmen door het hierboven beschreven proces om te keren. Veel airco's zijn tevens uitgerust met bijkomende functies: koelen (en automatisch ontvochtigen), verwarmen (als het uitgerust is met een vierwegklep), enkel ontvochtigen en enkel ventileren.
In vele warmere streken van de aardbol is de klimaatregeling niet meer weg te denken uit het dagelijks leven. Zonder deze systemen zou er in de zuidelijke staten van de Verenigde Staten 's zomers niet veel activiteit mogelijk zijn.
[bewerk] Type airco's
Er zijn diverse types airco's. De klimaatregeling die het meest voorkomt is de split-unit airco. Deze heeft een afzonderlijke eenheid aan de buitenzijde van de gevel waar de koelvloeistof afkoelt. Verder is de mobiele klimaatregeling een steeds meer voorkomende verschijning; deze combineert alle onderdelen in een verplaatsbare eenheid. Hierbij wordt het vocht via een dunne slang afgevoerd of opgevangen in een condensatiebak en/of laat warme vochtige lucht af via een luchtslang die door het raam gehangen kan worden. Een nieuw type wat in opkomst is, is de stand alone airconditioning. Dit is een gesloten systeem waarin beide afzonderlijke eenheden van de klimaatregeling zijn samengevoegd in een binneneenheid.
[bewerk] Nadelen
Airco's hebben ook nadelen. Ze verbruiken veel energie, en hoewel die energie nodig is op het moment dat de zon het meeste energie levert worden zij zelden met zonne-energie gevoed. Verder vereist het aircosysteem dat gebouwen goed gesloten gehouden worden, want anders gaat de verkregen koelte door vermenging met de warme buitenlucht weer verloren.
Ook kan een klimaatregeling (vooral wanneer het slecht onderhouden is door bijv. de luchtfilter nooit of zelden te reinigen) aanleiding geven tot allerlei ziekten en allergieën (het zogenaamde Sick building syndrome).
Ook is het beter om het verschil van binnen- en buitentemperatuur niet te groot te maken, want juist die overschakeling van warm (buiten) naar koud (binnen) en omgekeerd zijn verantwoordelijk voor diverse verkoudheden. Daarom is het raadzaam om de binnentemperatuur 7°C lager te houden dan de buitentemperatuur. Als de buitentemperatuur (bijv. rond de 35 °C bedraagt, dan mag de binnentemperatuur rond de 27 °C à 28 °C bedragen.) Binnen zal het toch nog altijd frisser aanvoelen, wanneer men van buiten naar binnen gaat. Ook omdat je dan geen last hebt van de directe verwarming van de zon en het 'bedrukte' of 'broeierig' gevoel dat vochtige warme buiten lucht geeft.
[bewerk] Trein
Treinen met klimaatregeling zijn gemiddeld (gemeten over het hele jaar) energiezuiniger dan treinen zonder klimaatregeling. Doordat de ramen niet meer open kunnen, is het treinoppervlak gladder. De luchtweerstand is daardoor kleiner en is er minder energie nodig voor de aandrijving. Door ramen te gebruiken die niet geopend kunnen worden, is de trein bovendien ook beter geïsoleerd, zodat er in de winter minder energie nodig is om de trein te verwarmen. De bekende VIRM treinstellen (Nieuwe generatie dubbeldekstreinen) en de gemoderniseerde ICR rijtuigen (getrokken rijtuigen) van de NS zijn voorzien van klimaatregeling. Bij de NMBS hebben de I11- en M6-rijtuigen (Nieuwe generatie dubbeldeksrijtuigen) airco. Ook zijn de AM96, de AR41 en sommige I10 en I6 rijtuigen uitgerust met klimaatregeling.
