Μέθοδοι παραγωγής ψύχους

Στη θερμοδυναμική, με την έννοια ψύξη εννοείται η μεταφορά θερμότητας από θερμοδοχείο με χαμηλή θερμοκρασία σε άλλο όπου επικρατεί υψηλό­τερη. Η μεταφορά αυτή της θερμότητας είναι αδύνατον να γίνει μόνη της, σύμφωνα με το 2ο θερμοδυναμικό αξίωμα και για την επίτευξη της πρέπει να δοθεί έργο. Έτσι, ως ψύξη χώρου εννοείται η “άντληση” θερμότητας α­πό το χώρο και η απόρριψη της σε χώρο με υψηλότερη θερμοκρασία. Αν η όλη αυτή διαδικασία γίνει με χρήση μηχανικού έργου, τότε πρόκειται για ψυκτική μηχανή στην οποία προσφέρεται μηχανικό έργο ν για την άντλη­ση θερμότητας από το ψυχρότερο θερμοδοχείο προς το θερμότερο.

Η θερμότητα είναι μία “κρυφή” μορφή ενέργειας, η οποία φανερώνεται από τα αποτελέσματα που προκαλεί κατά τη μεταφορά της από ένα θερ­μό σώμα προς ένα ψυχρότερο. Για παράδειγμα, ο αέρας ενός δωματίου περιέχει θερμότητα, την οποία αντιλαμβανόμαστε όμως μόνο όταν αφή­σουμε λ.χ. ένα παγάκι να λιώσει.

Ο όρος “κλιματισμός” ανήκει στον Carrier, ο οποίος τον χρησιμοποίησε το 1907 σε μια διάλεξη του για τον έλεγχο της υγρασίας στην υφαντουργία. Το 1911 τέθηκαν οι ε­πιστημονικές βάσεις του κλιματισμού, όταν ο Carrier δημοσίευ­σε τα αποτελέσματα σχετικών πολυετών ερευνών του.

Ορόσημο στην ιστορία του κλιματισμού αποτελεί ο πρώτος παγκόσμιος πόλεμος. Μετά τη λήξη του, η έρευνα στον τομέα αυτό πήρε σε πολ­λές χώρες και κυρίως στις Η.Π.Α., τη Μεγάλη Βρετανία, τη Γερμανία, τη Σουηδία και τη Γαλλία μεγάλες διαστάσεις. Οι πρώτες εφαρμογές του κλιματισμού εξυπηρετούσαν τη βιομηχανία. Ο κλιματισμός για την άνεση του ανθρώπου άρχισε να αναπτύσσεται μετά το 1920 και αφορού­σε κυρίως τα μεγάλα καταστήματα, θέατρα και κτίρια γραφείων. Στα χρό­νια που ακολούθησαν, ο κλιματισμός βοηθούμενος και από την αλματώ­δη αύξηση της ανοικοδόμησης γνώρισε μεγάλη εφαρμογή.

Οι σημερινές συνθήκες διαβίωσης, ιδιαίτερα στα μεγάλα αστικά κέ­ντρα, έχουν καθιερώσει την παρουσία και λειτουργία κατάλληλων διατά­ξεων που διαμορφώνουν τις απαραίτητες συνθήκες άνεσης. Τα συστήμα­τα ψύξης αποτελούν σημαντικό μέρος των διατάξεων αυτών και η καθιέ­ρωση τους έχει αναμφισβήτητες επιπτώσεις στο παγκόσμιο περιβάλλον.

Οι βασικοί συντελεστές των εφαρμογών ψύξης που επηρεάζουν σημα­ντικά το περιβάλλον παρουσιάζονται παρακάτω.

Οι πρώτες παρατηρήσεις με οικολογική βαρύτητα αφορούν την εξέλιξη των μεγεθών του παγκόσμιου πληθυσμού, την εξέλιξη της συγκέντρωσης του 0₂ στην ατμόσφαιρα του πλανήτη και την εξέλιξη αύξησης της μέ­σης θερμοκρασίας του. Ο ρυθμός αύξησης της μέσης θερμοκρασίας εμφα­νίζεται με σημαντικές αυξητικές τάσεις, ενώ οι προβλέψεις για τα επόμε­να 50 χρόνια είναι ιδιαίτερα ανησυχητικές και οφείλονται σε μεγάλο πο­σοστό στο φαινόμενο του θερμοκηπίου.

Δύο είναι οι συνιστώσες που επηρεάζουν άμεσα το περιβάλλον από τη συνεχή εξάπλωση των συστημάτων ψύξης. Η πρώτη αφορά την καταστρο­φή της στιβάδας του όζοντος και η δεύτερη το φαινόμενο του θερμοκηπί­ου.

Αναφορικά με την πρώτη συνιστώσα, οι επιδράσεις των ψυκτικών, ρευ­στών, που έχουν χρησιμοποιηθεί μέχρι σήμερα, αναμφίβολα είχαν σημα­ντικές επιδράσεις στο φαινόμενο αυτό.

Εχει παρατηρηθεί ότι, κατά τις στιγμές της μεταβολής της κατάστασης σώματος από στερεό σε υγρό ή από υγρό σε αέριο και αντίστροφα, για

ένα χρονικό διάστημα η θερμοκρασία της μεταβολής της κατάστασης πα­ραμένει σταθερή, ενώ ένα ποσό θερμότητας δίνεται στο σώμα (κατά την τήξη ή εξαέρωση) ή αφαιρείται (εκλύεται) κατά την πήξη ή συμπύκνωση, χωρίς αυτό να μεταβάλλει τη θερμοκρασία του. Η ποσότητα αυτή της θερ­μότητας που συντελεί στη μεταβολή της κατάστασης του σώματος χωρίς καμιά μεταβολή της θερμοκρασίας του λέγεται «Λανθάνουσα θερμότη­τα».

Στην τεχνολογία ψύξης γίνεται εκμετάλλευση αυτού του φαινομένου για την επίτευξη χαμηλών θερμοκρασιών. Όπως όταν ο πάγος λιώνει, αν και η θερμοκρασία του παραμένει σταθερή, εξακολουθεί να απορροφά θερμότητα. Επίσης, όταν ένα υγρό ατμοποιείται, τότε η θερμότητα που χρειάζεται είναι αρκετά υψηλή και την παίρνει από το γύρω χώρο. Αυτή η αρχή χρησιμοποιείται στα ψυγεία.

Η θερμοκρασία στην οποία γίνεται η μεταβολή της κατάστασης του σώματος είναι συνάρτηση της πίεσης. Μεγαλύτερη πίεση απαιτεί μεγαλύ­τερη θερμοκρασία. Αντίστοιχα, στα νέου τύπου ψυγεία και στις κλιματιστι­κές συσκευές το ψυκτικό υγρό οδηγείται στον ατμοποιητή, όπου εξαερώ­νεται σε χαμηλή πίεση και κατά συνέπεια απορροφά αρκετή θερμότητα α­πό το γύρω χώρο. Με τον τρόπο αυτό δημιουργείται ψύχος.

«Ανάπτυξη τωνΤ.Ε.Ε. και Σ.Ε.Κ.»