वातानुकूलन

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File:2008-07-11 Air conditioners at UNC-CH.jpg
एक इमारत के बाहर वातानुकूलन कंडेनसर इकाइयाँ
File:Mevrouw Klaasesz controleert de airconditioning in het koninklijk vertrek, Bestanddeelnr 252-2507.jpg
एकल कमरे के उपयोग के लिए विंडो माउंटेड वातानुकूलन
File:Split a soffitto 1.jpg
सीलिंग माउंटेड कैसेट एसी और पृष्ठभूमि में एक दीवार पर चढ़कर एसी

वातानुकूलन, जिसे अक्सर ए/सी या एसी के रूप में संक्षिप्त किया जाता है, एक अधिक आरामदायक आंतरिक वातावरण (कभी-कभी 'कम्फर्ट कूलिंग' के रूप में निर्दिष्ट) प्राप्त करने के लिए एक संलग्न स्थान से गर्मी को हटाने की प्रक्रिया है। और कुछ मामलों में आंतरिक आर्द्रता को भी सख्ती से नियंत्रित करते हैं। हवा। वातानुकूलन एक यांत्रिक 'वातानुकूलक' का उपयोग करके या वैकल्पिक रूप से कई अन्य तरीकों से प्राप्त किया जा सकता है, जिसमें निष्क्रिय शीतलन और हवादार शीतलन शामिल हैं। वातानुकूलन सिस्टम और प्रौद्योगिकियों के एक परिवार का सदस्य है जो हीटिंग, वेंटिलेशन और वातानुकूलन (एचवीएसी) प्रदान करता है। हीट पंप कई मायनों में वातानुकूलन के समान होते हैं, लेकिन एक रिवर्सिंग वाल्व का उपयोग उन्हें एक संलग्न स्थान दोनों को गर्म और ठंडा करने के लिए करते हैं।


वातानुकूलन, जो आमतौर पर वाष्प-संपीड़न प्रशीतन का उपयोग करते हैं, आकार में वाहनों या एकल कमरों में उपयोग की जाने वाली छोटी इकाइयों से लेकर बड़ी इमारतों को ठंडा करने के लिए उपयोग की जाने वाली विशाल इकाइयों तक होते हैं।[1][2] वायु स्रोत ताप पंप, जिनका उपयोग हीटिंग के साथ-साथ शीतलन के लिए भी किया जा सकता है, कूलर जलवायु में तेजी से आम होते जा रहे हैं।।

अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी (IEA) के अनुसार, 2018 तक, 1.6 बिलियन वातानुकूलन इकाइयाँ स्थापित की गईं, जो विश्व स्तर पर इमारतों में बिजली के उपयोग का अनुमानित 20% है, जो 2050 तक 5.6 बिलियन तक बढ़ने की उम्मीद है।[3] संयुक्त राष्ट्र ने निष्क्रिय शीतलन, बाष्पीकरणीय शीतलन, चयनात्मक छायांकन, विंडकैचर और बेहतर थर्मल इन्सुलेशन सहित प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके जलवायु परिवर्तन को कम करने के लिए प्रौद्योगिकी को अधिक टिकाऊ बनाने का आह्वान किया। CFC और HCFC रेफ्रिजरेंट जैसे R-12 और R-22, क्रमशः वातानुकूलन के भीतर उपयोग किए जाते हैं, जिससे ओजोन परत को नुकसान हुआ है।,[4] और R-410a और R-404a जैसे HFC रेफ्रिजरेंट, जिन्हें CFC और HCFC को बदलने के लिए डिज़ाइन किया गया था, इसके बजाय जलवायु परिवर्तन को बढ़ा रहे हैं।[5] दोनों समस्याएं रेफ्रिजरेंट को पर्यावरण में छोड़े जाने के कारण होती हैं, जैसे कि मरम्मत के दौरान। एचएफओ रेफ्रिजरेंट, कुछ में उपयोग किए जाते हैं, यदि अधिकांश नए उपकरण नहीं हैं, तो शून्य की ओजोन क्षति क्षमता (ओडीपी) और एकल या दोहरे अंकों में बहुत कम ग्लोबल वार्मिंग क्षमता (जीडब्ल्यूपी) के साथ एचएफसी के तीन या चार अंकों के साथ दोनों मुद्दों को हल करते हैं।[6]


इतिहास

वातानुकूलन प्रागैतिहासिक काल से चली आ रही है। प्राचीन मिस्र की इमारतों में विभिन्न प्रकार की निष्क्रिय वातानुकूलन तकनीकों का उपयोग किया जाता था।।[7] ये उत्तरी अफ्रीका, मध्य पूर्व और उत्तरी भारत के माध्यम से इबेरियन प्रायद्वीप से व्यापक हो गए।[8]इसी तरह की तकनीकों को अन्य जगहों पर गर्म जलवायु में विकसित किया गया था। 20 वीं शताब्दी तक निष्क्रिय तकनीक व्यापक बनी रही, जब वे फैशन से बाहर हो गए, उनकी जगह पावर्ड ए / सी ने ले ली। पारंपरिक इमारतों के इंजीनियरिंग अध्ययनों से प्राप्त जानकारी का उपयोग करते हुए, 21 वीं सदी के वास्तुशिल्प डिजाइनों के लिए निष्क्रिय तकनीकों को पुनर्जीवित और संशोधित किया जा रहा है।[9][8]

एक वाणिज्यिक कार्यालय भवन के बाहर वातानुकूलन कंडेनसर इकाइयों की एक सरणी

वातानुकूलन एक इमारत के आंतरिक वातावरण को अपेक्षाकृत स्थिर रहने देते हैं, जो बाहरी मौसम की स्थिति और आंतरिक ताप भार में परिवर्तन से काफी हद तक स्वतंत्र होते हैं। वे गहरी योजना वाली इमारतों के निर्माण की भी अनुमति देते हैं और लोगों को दुनिया के गर्म हिस्सों में आराम से रहने की अनुमति देते हैं।[10]


विकास

पूर्ववर्ती खोजों

1558 में, Giambattista della Porta ने अपनी लोकप्रिय विज्ञान पुस्तक नेचुरल मैजिक में पोटेशियम नाइट्रेट (जिसे "नाइट्रे" कहा जाता है) के साथ मिश्रण करके बर्फ को उसके हिमांक से बहुत नीचे के तापमान पर ठंडा करने की एक विधि का वर्णन किया।[11][12][13] 1620 में, कॉर्नेलिस ड्रेबेल ने इंग्लैंड के जेम्स I के लिए "टर्निंग समर इन विंटर" का प्रदर्शन किया, जो वेस्टमिंस्टर एब्बे के ग्रेट हॉल के द्रुतशीतन भाग में कुंड और वत्स के एक उपकरण के साथ था।[14] ड्रेबेल के समकालीन फ्रांसिस बेकन, जैसे डेला पोर्टा जो विज्ञान संचार में विश्वास रखते हैं, प्रदर्शन में उपस्थित नहीं हो सकते हैं, लेकिन उसी वर्ष बाद में प्रकाशित एक पुस्तक में, उन्होंने इसे "कृत्रिम ठंड का प्रयोग" के रूप में वर्णित किया और कहा कि "नाइट्रे (या बल्कि इसकी आत्मा) बहुत ठंडी होती है, और इसलिए जब बर्फ या बर्फ में नाइट्रे या नमक मिलाया जाता है, तो यह बाद की ठंड को तेज कर देता है, नाइट्र को अपनी ठंड में जोड़कर, लेकिन नमक को बर्फ की ठंड में गतिविधि की आपूर्ति करके।"।[11]

1758 में, बेंजामिन फ्रैंकलिन और जॉन हैडली, कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय में एक रसायन विज्ञान के प्रोफेसर, ने एक वस्तु को तेजी से ठंडा करने के साधन के रूप में वाष्पीकरण के सिद्धांत का पता लगाने के लिए एक प्रयोग किया।फ्रैंकलिन और हैडली ने पुष्टि की कि अत्यधिक वाष्पशील तरल पदार्थों (जैसे शराब और ईथर) के वाष्पीकरण का उपयोग पानी के ठंड से पिछले किसी वस्तु के तापमान को कम करने के लिए किया जा सकता है।उन्होंने अपनी वस्तु के रूप में एक पारा-इन-ग्लास थर्मामीटर के बल्ब के साथ अपना प्रयोग किया और वाष्पीकरण को गति देने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली धौंकनी के साथ।उन्होंने थर्मामीटर बल्ब के तापमान को नीचे कर दिया −14 °C (7 °F) जबकि परिवेश का तापमान था 18 °C (64 °F)।फ्रैंकलिन ने कहा कि जल्द ही वे पानी के ठंड से गुजरते हैं 0 °C (32 °F), थर्मामीटर के बल्ब की सतह पर बनी बर्फ की एक पतली फिल्म और बर्फ द्रव्यमान के बारे में था 6 mm (1⁄4 in) जब वे पहुंचने पर प्रयोग बंद कर देते हैं −14 °C (7 °F)।फ्रैंकलिन ने निष्कर्ष निकाला: इस प्रयोग से एक गर्म गर्मी के दिन पर एक आदमी को मौत के घाट उतारने की संभावना देख सकती है।[15] 19 वीं शताब्दी में संपीड़न प्रौद्योगिकी में कई विकास शामिल थे।1820 में, अंग्रेजी वैज्ञानिक और आविष्कारक माइकल फैराडे ने पाया कि संपीड़ित और तरलीकृत अमोनिया हवा को ठंडा कर सकते हैं जब तरलीकृत अमोनिया को वाष्पित होने की अनुमति दी गई थी।[16] 1842 में, फ्लोरिडा के चिकित्सक जॉन गोररी ने बर्फ बनाने के लिए कंप्रेसर तकनीक का इस्तेमाल किया, जिसे उन्होंने फ्लोरिडा के अपलाचिकोला में अपने अस्पताल में अपने रोगियों के लिए ठंडी हवा दी।उन्होंने इमारतों के तापमान को विनियमित करने के लिए अंततः अपनी बर्फ बनाने की मशीन का उपयोग करने की उम्मीद की[16][17] और केंद्रीकृत वातानुकूलन की कल्पना की जो पूरे शहरों को ठंडा कर सकती है।गोररी को 1851 में एक पेटेंट दिया गया था, लेकिन अपने मुख्य बैकर की मृत्यु के बाद वह अपने आविष्कार का एहसास नहीं कर पाए।[18] 1851 में, जेम्स हैरिसन ने ऑस्ट्रेलिया के जिलॉन्ग में पहली यांत्रिक बर्फ बनाने वाली मशीन बनाई, और 1855 में एक ईथर वाष्प-संपीड़न प्रशीतन प्रणाली के लिए एक पेटेंट दिया गया, जिसने प्रति दिन तीन टन बर्फ का उत्पादन किया।[19] 1860 में, हैरिसन ने एक दूसरी आईसीई कंपनी की स्थापना की और बाद में यूनाइटेड किंगडम में बर्फ से छेड़छाड़ की गई गोमांस की बिक्री के अमेरिकी लाभ के खिलाफ प्रतिस्पर्धा करने के लिए बहस में प्रवेश किया।[19]


पहला ए/सी डिवाइस

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विलिस कैरियर, जिसे पहली आधुनिक इलेक्ट्रिकल वातानुकूलन यूनिट के निर्माण का श्रेय दिया जाता है

बिजली ने प्रभावी इकाइयों का विकास संभव किया।1901 में, अमेरिकी आविष्कारक विलिस एच। कैरियर ने बनाया जिसे पहली आधुनिक विद्युत वातानुकूलन इकाई माना जाता है।[20][21][22][23] 1902 में, उन्होंने ब्रुकलिन, न्यूयॉर्क में सैकेट-विल्हेल्म्स लिथोग्राफिंग एंड पब्लिशिंग कंपनी में अपनी पहली एयर-कंडीशनिंग सिस्टम स्थापित किया;[24] उनके आविष्कार ने तापमान और आर्द्रता दोनों को भी नियंत्रित किया जिसने प्रिंटिंग प्लांट में लगातार कागज आयाम और स्याही संरेखण को बनाए रखने में मदद की।बाद में, छह अन्य कर्मचारियों के साथ, वाहक ने अमेरिका की कैरियर वातानुकूलन कंपनी का गठन किया, एक व्यवसाय जो 2020 में 53,000 कर्मचारियों को नियुक्त करता था और इसका मूल्य 18.6 बिलियन डॉलर था।[25][26] 1906 में, चार्लोट के स्टुअर्ट डब्ल्यू। क्रैमर, उत्तरी कैरोलिना अपने कपड़ा मिल में हवा में नमी जोड़ने के तरीके तलाश रहे थे।क्रैमर ने वातानुकूलन शब्द को गढ़ा, इसे पेटेंट के दावे में उपयोग करते हुए उन्होंने उस वर्ष वाटर कंडीशनिंग के अनुरूप दायर किया, फिर वस्त्रों को आसान बनाने के लिए एक प्रसिद्ध प्रक्रिया को आसान बनाने के लिए एक प्रसिद्ध प्रक्रिया।उन्होंने वेंटिलेशन के साथ नमी को कंडीशन करने और कारखानों में हवा को बदलने के लिए, कपड़ा पौधों में आवश्यक आर्द्रता को नियंत्रित किया।विलिस कैरियर ने शब्द को अपनाया और इसे अपनी कंपनी के नाम में शामिल किया।[27] घरेलू वातानुकूलन ने जल्द ही उड़ान भरी।1914 में, चार्ल्स गिल्बर्ट गेट्स के घर में मिनियापोलिस में पहला घरेलू वातानुकूलन स्थापित किया गया था।हालांकि यह संभव है कि विशाल डिवाइस (c। 7 x 6 x 20 & nbsp; ft) का उपयोग कभी नहीं किया गया था, क्योंकि घर निर्जन रहा[16][28] (गेट्स अक्टूबर 1913 में पहले ही मर चुके थे)।

1931 में, एच.एच. शुल्त्स और जे.क्यू।शर्मन ने विकसित किया कि सबसे आम प्रकार का व्यक्तिगत कमरे का वातानुकूलन क्या बन जाएगा: एक खिड़की के किनारे पर बैठने के लिए डिज़ाइन किया गया।इकाइयां 1932 में काफी कीमत पर बिक्री पर चली गईं (2015 डॉलर में $ 120,000 से $ 600,000 के बराबर)।[16]एक साल बाद कारों के लिए पहला वातानुकूलन सिस्टम बिक्री के लिए पेश किया गया था।[29] क्रिसलर मोटर्स ने 1935 में पहली व्यावहारिक अर्ध-पोर्टेबल वातानुकूलन यूनिट पेश की,[30] और पैकर्ड 1939 में अपनी कारों में एक वातानुकूलन इकाई की पेशकश करने वाले पहले ऑटोमोबाइल निर्माता बन गए।[31]


आगामी विकास

20वीं सदी के अंत में हुए नई खोजों ने वातानुकूलन के अधिक सर्वव्यापी उपयोग की अनुमति दी। 1945 में, मैसाचुसेट्स के लिन के रॉबर्ट शर्मन ने एक पोर्टेबल, इन-विंडो वातानुकूलन का आविष्कार किया, जो हवा को ठंडा, गर्म, आर्द्र, निरार्द्रीकृत और फ़िल्टर करता था।[32] चूंकि अंतर्राष्ट्रीय विकास ने देशों में धन में वृद्धि की है, वातानुकूलन के वैश्विक उपयोग में वृद्धि हुई है।2018 तक, अनुमानित 1.6 बिलियन वातानुकूलन इकाइयां दुनिया भर में स्थापित की गईं,[33] तर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी को उम्मीद है कि यह संख्या 2050 तक बढ़कर 5.6 बिलियन यूनिट हो जाएगी।[3] 1995 और 2004 के बीच, वातानुकूलन के साथ चीन में शहरी घरों का अनुपात 8% से बढ़कर 70% हो गया।2015 तक, लगभग 100 मिलियन घरों, या लगभग 87% अमेरिकी घरों में वातानुकूलन सिस्टम थे।  2019 में, यह अनुमान लगाया गया था कि संयुक्त राज्य अमेरिका में निर्मित 90% नए एकल-परिवार के घरों में वातानुकूलन ( दक्षिण में 99% से लेकर पश्चिम में 62% तक) शामिल है।[34]


वातानुकूलन के प्रकार

मिनी-स्प्लिट और मल्टी-स्प्लिट सिस्टम

वाष्पीकरण, इनडोर इकाई, या टर्मिनल, एक डक्टलेस स्प्लिट-टाइप वातानुकूलन का पक्ष

डक्टलेस सिस्टम (अक्सर मिनी-स्प्लिट, हालांकि अब डक्टेड मिनी-स्प्लिट हैं) आमतौर पर एक इमारत के एक या कुछ कमरों में बिना नलिकाओं के और विकेंद्रीकृत तरीके से वातानुकूलित और गर्म हवा की आपूर्ति करते हैं।[35] मल्टी-ज़ोन या मल्टी-स्प्लिट सिस्टम डक्टलेस सिस्टम का एक सामान्य अनुप्रयोग है और आठ कमरों (ज़ोन या स्थानों) को एक-दूसरे से स्वतंत्र रूप से वातानुकूलित करने की अनुमति देता है, प्रत्येक की अपनी इनडोर इकाई और साथ ही एक बाहरी इकाई से। मल्टी-स्प्लिट सिस्टम के साथ मुख्य समस्या बाहरी इकाई को आंतरिक से जोड़ने के लिए रेफ्रिजरेंट लाइनों की लंबाई है। हालांकि केंद्रीय एसी के लिए भी यही चुनौती मौजूद है।

पहला मिनी-स्प्लिट सिस्टम 1954-1968 में जापान में मित्सुबिशी इलेक्ट्रिक और तोशिबा द्वारा बेचा गया था, जहां इसका विकास घरों के छोटे आकार से प्रेरित था।[36][37][38] 1973 में Daikin द्वारा मल्टी-ज़ोन डक्टलेस सिस्टम का आविष्कार किया गया था, और वैरिएबल रेफ्रिजरेंट फ्लो सिस्टम (जिसे बड़े मल्टी-स्प्लिट सिस्टम के रूप में माना जा सकता है) का भी 1982 में Daikin द्वारा आविष्कार किया गया था। दोनों को सबसे पहले जापान में बेचा गया था।[39] क एयर हैंडलर से सेंट्रल प्लांट कूलिंग के साथ तुलना करने पर वेरिएबल रेफ्रिजरेंट फ्लो सिस्टम, बड़े कूल एयर डक्ट्स, एयर हैंडलर्स और चिलर की जरूरत को खत्म कर देते हैं; इसके बजाय कूल रेफ्रिजरेंट को बहुत छोटे पाइपों के माध्यम से रिक्त स्थान में इनडोर इकाइयों में ले जाया जाता है, इस प्रकार गिराए गए छत के ऊपर कम जगह और कम संरचनात्मक प्रभाव की अनुमति मिलती है, जबकि रिक्त स्थान के अधिक व्यक्तिगत और स्वतंत्र तापमान नियंत्रण की अनुमति मिलती है, और बाहरी और इनडोर इकाइयों को पूरे भवन में फैलाया जा सकता है।[40] चर सर्द प्रवाह इनडोर इकाइयों को भी अप्रयुक्त स्थानों में व्यक्तिगत रूप से बंद किया जा सकता है।

डक्टेड सेंट्रल सिस्टम्स

स्प्लिट-सिस्टम सेंट्रल वातानुकूलन में दो हीट एक्सचेंजर्स होते हैं, एक बाहरी यूनिट (कंडेनसर) जिससे गर्मी को पर्यावरण में वंचित कर दिया जाता है और एक आंतरिक हीट एक्सचेंजर (फैन कॉइल यूनिट, एयर हैंडलिंग यूनिट, या बाष्पीकरणकर्ता) जिसमें पाइप्ड रेफ्रिजरेंट होता है दोनों के बीच प्रसारित होता है। FCU को तब वेंटिलेशन नलिकाओं द्वारा ठंडा किए जाने वाले स्थानों से जोड़ा जाता है।[41]


सेंट्रल प्लांट कूलिंग

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ऑस्ट्रिया के लिंज़ में शॉपिंग मॉल मार्ग के शीर्ष पर एक औद्योगिक वातानुकूलन इकाई।

बड़े सेंट्रल कूलिंग प्लांट इंटरमीडिएट कूलेंट का उपयोग कर सकते हैं जैसे कि ठंडा पानी एयर हैंडलर या पंखे का तार इकाइयों में या ठंडा होने वाले स्थानों में पंप किया जाता है, जो फिर ठंडी हवा को सीधे इन तक पहुंचाने के बजाय वातानुकूलित स्थानों में डक्ट या ठंडी हवा पहुंचाते हैं। संयंत्र से रिक्त स्थान, जो कम घनत्व और हवा की गर्मी क्षमता के कारण नहीं किया जाता है जिसके लिए अव्यवहारिक रूप से बड़ी नलिकाओं की आवश्यकता होती है। ठंडा पानी संयंत्र में चिलर द्वारा ठंडा किया जाता है, जो ठंडा पानी के लिए एक प्रशीतन चक्र का उपयोग करता है, अक्सर कूलिंग टावरों के उपयोग के माध्यम से इसकी गर्मी को तरल-ठंडा चिलर में भी वातावरण में स्थानांतरित करता है। चिलर एयर या लिक्विड-कूल्ड हो सकते हैं।


पोर्टेबल इकाइयाँ

एक पोर्टेबल सिस्टम में स्थायी रूप से निश्चित स्थापित इकाई (जैसे कि एक डक्टलेस स्प्लिट वातानुकूलन) के समान, लचीले पाइप के माध्यम से एक बाहरी इकाई से जुड़े पहियों पर एक इनडोर इकाई होती है।

होज़ सिस्टम, जो मोनोब्लॉक या एयर-टू-एयर हो सकते हैं, वायु नलिकाओं के माध्यम से बाहर निकाले जाते हैं। मोनोब्लॉक प्रकार एक बाल्टी या ट्रे में पानी इकट्ठा करता है और पूरा होने पर रुक जाता है। एयर-टू-एयर टाइप पानी को फिर से वाष्पित कर देता है और इसे डक्टेड होसेस के माध्यम से डिस्चार्ज कर देता है और लगातार चल सकता है। ऐसी पोर्टेबल इकाइयाँ इनडोर हवा खींचती हैं और इसे एक डक्ट के माध्यम से बाहर निकालती हैं, जो उनकी समग्र शीतलन दक्षता को नकारात्मक रूप से प्रभावित करती है।

कई पोर्टेबल वातानुकूलन गर्मी के साथ-साथ डीह्यूमिडिफिकेशन फ़ंक्शन के साथ आते हैं।[42]


विंडो यूनिट और पैक टर्मिनल

पैकेज्ड टर्मिनल वातानुकूलन (PTAC), थ्रू-द-वॉल और विंडो वातानुकूलन समान हैं। PTAC सिस्टम को ठंड के मौसम में हीटिंग प्रदान करने के लिए अनुकूलित किया जा सकता है, या तो सीधे एक इलेक्ट्रिक स्ट्रिप, गैस या अन्य हीटर का उपयोग करके, या रेफ्रिजरेंट प्रवाह को उलट कर इंटीरियर को गर्म करने और बाहरी हवा से गर्मी खींचने के लिए, वातानुकूलन को एक में परिवर्तित किया जा सकता है। गर्मी पंप । उन्हें दीवार पर एक विशेष आस्तीन की मदद से दीवार के उद्घाटन में स्थापित किया जा सकता है और एक कस्टम ग्रिल जो दीवार और खिड़की के साथ फ्लश है वातानुकूलन भी एक खिड़की में स्थापित किया जा सकता है, लेकिन एक कस्टम ग्रिल के बिना।[43]


पैक्ड वातानुकूलन

पैकेज्ड वातानुकूलन (स्व-निहित इकाइयों के रूप में भी जाना जाता है)[44][45] केंद्रीय प्रणालियां हैं जो एक एकल आवास में एक विभाजन केंद्रीय प्रणाली के सभी घटकों में एकीकृत होती हैं, और हवा पहुंचाती हैं, संभवतः नलिकाओं के माध्यम से, रिक्त स्थान को ठंडा करने के लिए।उनके निर्माण के आधार पर वे बाहर या घर के अंदर हो सकते हैं, छतों (छत इकाइयों) पर,[46][47] हवा को किसी इमारत के अंदर या बाहर से वातानुकूलित करें और पानी, सर्द हो[48] या एयर-कूल्ड। अक्सर, आउटडोर इकाइयां एयर-कूल्ड होती हैं, जबकि इनडोर इकाइयों को कूलिंग टॉवर का उपयोग करके तरल-कूल्ड किया जाता है।[41][49][50][51][52][53]


संचालन

संचालन सिद्धान्त

File:Heatpump.svg
प्रशीतन चक्र का एक सरल स्टाइलाइज्ड आरेख: 1) & nbsp; कंडेन्सिंग कॉइल, 2) & nbsp; विस्तार वाल्व, 3) & nbsp; वाष्पीकरण कुंडल, 4) & nbsp; कंप्रेसर

पारंपरिक एसी सिस्टम में शीतलन को वाष्प-संपीड़न चक्र का उपयोग करके पूरा किया जाता है, जो गर्मी को स्थानांतरित करने के लिए गैस और तरल के बीच एक सर्द के जबरन परिसंचरण और चरण परिवर्तन का उपयोग करता है। वाष्प-संपीड़न चक्र उपकरण के एकात्मक, या पैक किए गए टुकड़े के भीतर हो सकता है;या एक चिलर के भीतर जो टर्मिनल कूलिंग उपकरण (जैसे कि एक एयर हैंडलर में एक फैन कॉइल यूनिट) से जुड़ा होता है, अपने वाष्पीकरण पक्ष पर और गर्मी अस्वीकृति उपकरण जैसे कि इसके कंडेनसर साइड पर एक कूलिंग टॉवर। एक एयर सोर्स हीट पंप एक वातानुकूलन सिस्टम के साथ कई घटकों को साझा करता है, लेकिन इसमें एक उल्टा वाल्व शामिल है जो यूनिट को गर्म करने के साथ -साथ एक स्थान को ठंडा करने की अनुमति देता है।[54] यदि बाष्पीकरणकर्ता कॉइल की सतह आसपास की हवा के ओस बिंदु की तुलना में काफी ठंडी है, तो वातानुकूलन उपकरण सिस्टम द्वारा संसाधित हवा की पूर्ण आर्द्रता को कम कर देगा। एक कब्जे वाले स्थान के लिए डिज़ाइन किया गया एक वातानुकूलन आमतौर पर कब्जे वाले स्थान में 30% से 60% सापेक्ष आर्द्रता प्राप्त करेगा।[55] अधिकांश आधुनिक एयर-कंडीशनिंग सिस्टम में एक निरार्द्रीकरण चक्र होता है जिसके दौरान कंप्रेसर चलता है जबकि बाष्पीकरण करने वाले तापमान को कम करने के लिए पंखे को धीमा किया जाता है और इसलिए अधिक पानी को संघनित किया जाता है। एक dehumidifier एक ही प्रशीतन चक्र का उपयोग करता है, लेकिन बाष्पीकरणकर्ता और कंडेनसर दोनों को एक ही वायु पथ में शामिल करता है; हवा पहले बाष्पीकरण करने वाले कॉइल के ऊपर से गुजरती है जहाँ इसे ठंडा किया जाता है।[56] और कंडेनसर कॉइल के ऊपर से गुजरने से पहले डीह्यूमिडाइज़ किया जाता है जहाँ इसे फिर से कमरे में वापस छोड़ने से पहले गर्म किया जाता है।


गरम करना

कुछ वातानुकूलन सिस्टम में प्रशीतन चक्र को उलटने और वायु स्रोत हीट पंप के रूप में कार्य करने का विकल्प होता है, इसलिए इनडोर वातावरण में ठंडा होने के बजाय हीटिंग का उत्पादन होता है। उन्हें आमतौर पर रिवर्स साइकिल वातानुकूलन भी कहा जाता है। हीट पंप विद्युत प्रतिरोध हीटिंग की तुलना में काफी अधिक ऊर्जा-कुशल है, क्योंकि यह हवा या भूजल से ऊर्जा को गर्म स्थान पर ले जाता है, साथ ही खरीदे गए विद्युत ऊर्जा से गर्मी भी।जब हीट पंप हीटिंग मोड में होता है, तो इनडोर वाष्पीकरण कॉइल भूमिकाओं को स्विच करता है और गर्मी का उत्पादन करते हुए कंडेनसर कॉइल बन जाता है। आउटडोर कंडेनसर यूनिट बाष्पीकरणकर्ता के रूप में सेवा करने के लिए भूमिकाओं को भी बदल देती है और ठंडी हवा (परिवेशी बाहरी हवा की तुलना में ठंडा) का निर्वहन करती है।

वायु स्रोत गर्मी पंपों की पुरानी पीढ़ियां 4 ° C या 40 ° F से कम बाहरी तापमान में कम कुशल हो जाती हैं;[57]यह आंशिक रूप से है क्योंकि आउटडोर यूनिट के हीट एक्सचेंजर कॉइल पर बर्फ बनता है, जो कॉइल पर हवा के प्रवाह को अवरुद्ध करता है। इसके लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए, हीट पंप सिस्टम को अस्थायी रूप से नियमित वातानुकूलन मोड में वापस स्विच करना होगा ताकि आउटडोर बाष्पीकरणकर्ता कॉइल को कंडेनसर कॉइल होने के लिए वापस स्विच किया जा सके, ताकि यह गर्म हो सके और डीफ्रॉस्ट हो सके।इसलिए कुछ हीट पंप सिस्टम में इनडोर एयर पाथ में इलेक्ट्रिक रेजिस्टेंस हीटिंग का एक रूप होगा जो केवल इस मोड में सक्रिय होता है ताकि अस्थायी इनडोर एयर कूलिंग की भरपाई की जा सके, जो अन्यथा सर्दियों में असुविधाजनक होगा।

नए मॉडल ने ठंड के मौसम के प्रदर्शन में सुधार किया है, जिसमें कुशल हीटिंग क्षमता कम है −14 °F (−26 °C).[58][57][59] हालांकि हमेशा एक मौका होता है कि आउटडोर यूनिट के हीट एक्सचेंजर पर घनीभूत होने वाली आर्द्रता फ्रीज करेगी, यहां तक कि उन मॉडलों में भी जो ठंड के मौसम के प्रदर्शन में सुधार करते हैं, एक डीफ्रॉस्टिंग चक्र की आवश्यकता होती है।

कम बाहरी तापमान के साथ आइसिंग समस्या बहुत अधिक गंभीर हो जाती है, इसलिए गर्मी पंप कभी-कभी ताप के अधिक पारंपरिक रूप के साथ मिलकर स्थापित किए जाते हैं, जैसे कि एक विद्युत हीटर, एक प्राकृतिक गैस, हीटिंग तेल, या लकड़ी से जलने वाली चिमनी या केंद्रीय हीटिंग,जिसका उपयोग कठोर सर्दियों के तापमान के दौरान गर्मी पंप के अलावा या इसके अलावा किया जाता है।इस मामले में, गर्मी के तापमान के दौरान गर्मी पंप का कुशलता से उपयोग किया जाता है, और सिस्टम को पारंपरिक गर्मी स्रोत पर स्विच किया जाता है जब बाहरी तापमान कम होता है।

प्रदर्शन

वातानुकूलन सिस्टम के प्रदर्शन (सीओपी) का गुणांक आवश्यक काम करने के लिए प्रदान किया गया उपयोगी हीटिंग या शीतलन का अनुपात है।[60][61] उच्च सीओपी कम परिचालन लागत के बराबर होते हैं। सीओपी आमतौर पर 1 से अधिक होता है; हालांकि, सटीक मान परिचालन स्थितियों पर अत्यधिक निर्भर है, विशेष रूप से सिंक और सिस्टम के बीच पूर्ण तापमान और सापेक्ष तापमान, और अक्सर अपेक्षित स्थितियों के विरुद्ध रेखांकन या औसत होता है।[62] यू.एस. अमेरिका में वातानुकूलन उपकरण शक्ति को अक्सर "टन के प्रशीतन" के रूप में वर्णित किया जाता है, जो लगभग 24 घंटे की अवधि में बर्फ पिघलने के एक छोटे टन (2,000 पाउंड (910 किग्रा)) की शीतलन शक्ति के बराबर होता है। मान 12,000 BTUIT प्रति घंटे 3,517 वाट या 3,517 वाट के बराबर है।[63] आवासीय केंद्रीय वायु प्रणालियां आमतौर पर 1 से 5 टन (3.5 से 18 .) तक होती हैं किलोवाट) की क्षमता है। वातानुकूलन की दक्षता को अक्सर मौसमी ऊर्जा दक्षता अनुपात (एसईईआर) द्वारा रेट किया जाता है, जिसे वातानुकूलन, हीटिंग और रेफ्रिजरेशन इंस्टीट्यूट द्वारा 2008 के मानक एएचआरआई 210/240, एकात्मक वातानुकूलन और एयर-सोर्स की प्रदर्शन रेटिंग में परिभाषित किया गया है। हीट पंप उपकरण। [64] एक समान मानक यूरोपीय मौसमी ऊर्जा दक्षता अनुपात (ESEER) है।


प्रभाव

स्वास्थ्य प्रभाव

गर्म मौसम में, वातानुकूलन गर्मी के स्ट्रोक, अत्यधिक पसीने से निर्जलीकरण और हाइपरथर्मिया से संबंधित अन्य समस्याओं को रोक सकती है।[65] विकसित देशों में गर्मी की लहरें सबसे घातक प्रकार की मौसम की घटना हैं। वातानुकूलन (निस्पंदन, आर्द्रकरण, शीतलन और कीटाणुशोधन सहित) का उपयोग अस्पताल के संचालन कमरे और अन्य वातावरणों में एक स्वच्छ, सुरक्षित, हाइपोएलर्जेनिक वातावरण प्रदान करने के लिए किया जा सकता है जहां रोगी सुरक्षा और कल्याण के लिए उचित वातावरण महत्वपूर्ण है। यह कभी -कभी एलर्जी वाले लोगों द्वारा घर के उपयोग के लिए सिफारिश की जाती है, विशेष रूप से मोल्ड।खराब रूप से बनाए रखा पानी के शीतलन टावर्स लेगियोनेला न्यूमोफिला जैसे सूक्ष्मजीवों के विकास और प्रसार को बढ़ावा दे सकते हैं, जो कि लेगियोनेयर्स रोग के लिए जिम्मेदार संक्रामक एजेंट हैं।जब तक कूलिंग टॉवर को साफ रखा जाता है (आमतौर पर क्लोरीन उपचार के माध्यम से), इन स्वास्थ्य खतरों से बचा जा सकता है या कम किया जा सकता है। न्यूयॉर्क राज्य ने लेगियोनेला से बचाने के लिए कूलिंग टावरों के पंजीकरण, रखरखाव और परीक्षण के लिए आवश्यकताओं को संहिताबद्ध किया है।[66]


पर्यावरणीय प्रभाव

रेफ्रिजरेंट ने ओजोन की कमी और जलवायु परिवर्तन सहित गंभीर पर्यावरणीय मुद्दों का कारण बना और जारी रखा है, क्योंकि कई देशों ने अभी तक हाइड्रोफ्लोरोकार्बन की खपत और उत्पादन को कम करने के लिए किगाली संशोधन की पुष्टि नहीं की है।[67] वर्तमान वातानुकूलन विश्व स्तर पर इमारतों में ऊर्जा की खपत के 20% के लिए खाता है, और जलवायु परिवर्तन और प्रौद्योगिकी के कारण वातानुकूलन के उपयोग की अपेक्षित वृद्धि महत्वपूर्ण ऊर्जा मांग में वृद्धि को बढ़ाएगी।[68][69] निरंतर वातानुकूलन के विकल्प में निष्क्रिय शीतलन, निष्क्रिय सौर शीतलन प्राकृतिक वेंटिलेशन, सौर लाभ को कम करने के लिए ऑपरेटिंग शेड्स, पेड़ों, वास्तुशिल्प रंगों, खिड़कियों (और खिड़की कोटिंग्स का उपयोग करके) का उपयोग करना शामिल है। 2018 में संयुक्त राष्ट्र ने जलवायु परिवर्तन को कम करने के लिए प्रौद्योगिकी को अधिक टिकाऊ बनाने के लिए कहा।[70][71]


आर्थिक प्रभाव

वातानुकूलन ने जनसांख्यिकी में विभिन्न बदलाव किए, विशेष रूप से संयुक्त राज्य अमेरिका के 1970 के दशक से शुरू:

  • 1970 के दशक तक अन्य मौसमों की तुलना में वसंत में जन्म दर कम थी, लेकिन इस अंतर में अगले 30 वर्षों में गिरावट आई।
  • गर्मियों की मृत्यु दर, जो गर्मियों के दौरान एक हीटवेव के अधीन क्षेत्रों में अधिक थी, भी बाहर हो गई।[72]
  • सन बेल्ट में अब कुल अमेरिकी आबादी का 30% है जब यह 20 वीं शताब्दी की शुरुआत में 24% अमेरिकियों द्वारा बसाया गया था।[73]

पहले प्रेस के साथ -साथ बड़े कारखानों जैसे लक्षित उद्योगों को लाभान्वित करने के लिए डिज़ाइन किया गया, आविष्कार जल्दी से सार्वजनिक एजेंसियों और प्रशासन में फैल गया, जिसमें वातानुकूलन से लैस स्थानों में 24% के करीब उत्पादकता में वृद्धि के दावों के साथ अध्ययन किया गया।[74]


अन्य तकनीक

निष्क्रिय वातानुकूलन के साथ डिज़ाइन की गई इमारतें आम तौर पर पारंपरिक हीटिंग, वेंटिलेशन और वातानुकूलन वाली इमारतों की तुलना में निर्माण और बनाए रखने के लिए कम खर्चीली होती हैं। कम ऊर्जा मांगों के साथ एचवीएसी सिस्टम।[75] जबकि प्रति घंटे दसियों हवा में परिवर्तन, और दसियों डिग्री को ठंडा करना, निष्क्रिय तरीकों के साथ प्राप्त किया जा सकता है, साइट-विशिष्ट माइक्रोकलाइमेट को ध्यान में रखा जाना चाहिए, भवन डिजाइन को जटिल करना।[8]

कई तकनीकों का उपयोग आराम बढ़ाने और इमारतों में तापमान को कम करने के लिए किया जा सकता है। इनमें बाष्पीकरणीय शीतलन, चयनात्मक छायांकन, हवा, थर्मल संवहन और हीट स्टोरेज शामिल हैं।[76]


निष्क्रिय वेंटिलेशन

निष्क्रिय शीतलन

File:Malqaf.svg
लघु विंडकैचर्स की एक जोड़ी (malqaf) पारंपरिक वास्तुकला में उपयोग किया जाता है;हवा को हवा की ओर से मजबूर किया जाता है और लेवर्ड साइड (क्रॉस-वेंटिलेशन) पर छोड़ दिया जाता है।हवा की अनुपस्थिति में, परिसंचरण को इनलेट में वाष्पीकरणीय शीतलन के साथ संचालित किया जा सकता है (जो धूल को पकड़ने के लिए भी डिज़ाइन किया गया है)।केंद्र में, ए shuksheika ।[7]


पंखा

हाथ के पंखे प्रागैतिहासिक काल से मौजूद हैं। इमारतों में बने बड़े मानव-संचालित पंखे में पंकह शामिल हैं।

दूसरी शताब्दी के चीनी आविष्कारक डिंग हन के हन राजवंश ने सात पहियों के साथ वातानुकूलन के लिए एक रोटरी पंखे का आविष्कार किया 3 m (10 ft) व्यास में और मैन्युअल रूप से कैदियों द्वारा संचालित।[77]: 99, 151, 233  747 में, तांग राजवंश (618–907) के सम्राट ज़ुआनजोंग (आर। 712–762) को कूल हॉल (लिआंग डायन) इंपीरियल पैलेस में निर्मित, जिसे तांग यूलिन ने वातानुकूलन के लिए पानी से चलने वाले पंखे पहियों के साथ-साथ फव्वारे से पानी की बढ़ती जेट धाराओं के रूप में वर्णित किया है। सांग राजवंश (960-1279) के दौरान, लिखित स्रोतों में एयर कंडीशनिंग रोटरी पंखे का और भी अधिक व्यापक रूप से उपयोग किए जाने का उल्लेख किया गया था।[77]: 134, 151 


थर्मल बफरिंग

उन क्षेत्रों में जो रात या सर्दियों में ठंडे होते हैं, गर्मी भंडारण का उपयोग किया जाता है। गर्मी पृथ्वी या चिनाई में संग्रहीत की जा सकती है;हवा को गर्म करने या ठंडा करने के लिए चिनाई के पिछले हिस्से को खींचा जाता है।[9] उन क्षेत्रों में जो सर्दियों में रात में ठंड से नीचे हैं, बर्फ और बर्फ को एकत्र किया जा सकता है और बाद में शीतलन में उपयोग के लिए बर्फ के घरों में संग्रहीत किया जा सकता है।[9]यह तकनीक मध्य पूर्व में 3,700 साल से अधिक पुरानी है।[78] सर्दियों के दौरान आउटडोर बर्फ की कटाई और गर्मियों में उपयोग के लिए परिवहन और भंडारण का अभ्यास 1600 के दशक की शुरुआत में धनी यूरोपीय लोगों द्वारा किया गया था,[11]और 1600 के दशक के अंत में यूरोप और अमेरिका में लोकप्रिय हो गए।[79] इस अभ्यास को यांत्रिक संपीड़न-चक्र बर्फ बनाने वाली मशीनों (नीचे देखें) द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था।

बाष्पीकरणीय शीतलन

एक बाष्पीकरणीय कूलर

शुष्क, गर्म जलवायु में, हवा के सेवन पर पानी डालकर बाष्पीकरणीय शीतलन प्रभाव का उपयोग किया जा सकता है, जैसे कि मसौदा पानी के ऊपर और फिर घर में हवा खींचता है। इस कारण से, कभी-कभी यह कहा जाता है कि गर्म, शुष्क जलवायु की वास्तुकला में फव्वारा, ठंडी जलवायु की वास्तुकला में चिमनी की तरह है।[7]वाष्पीकरणीय शीतलन भी हवा को अधिक आर्द्र बनाता है, जो एक शुष्क रेगिस्तान की जलवायु में फायदेमंद हो सकता है।[80]बाष्पीकरणीय कूलर ऐसा महसूस करते हैं कि वे उच्च आर्द्रता के समय में काम नहीं कर रहे हैं, जब बहुत शुष्क हवा नहीं होती है जिसके साथ कूलर रहने वालों के लिए हवा को यथासंभव ठंडा बनाने का काम कर सकते हैं। अन्य प्रकार के वातानुकूलनों के विपरीत, बाष्पीकरणीय कूलर बाहरी हवा पर भरोसा करते हैं जो कूलर पैड के माध्यम से प्रसारित होते हैं जो हवा को अपने एयर डक्ट सिस्टम के माध्यम से घर के अंदर पहुंचने से पहले ठंडा करते हैं; इस ठंडी बाहरी हवा को खुले दरवाजे या खिड़की जैसे निकास के माध्यम से घर के अंदर की गर्म हवा को बाहर निकालने की अनुमति दी जानी चाहिए।[81]


यह भी देखें

  • वातानुकूलित कपड़े
  • क्रैंककेस हीटर
  • डीप वाटर सोर्स कूलिंग
  • ऊर्जा वसूली वेंटिलेशन
  • ऊर्जा लेबल
  • ग्राउंड-युग्मित हीट एक्सचेंजर
  • हाइड्रोनिक्स
  • बर्फ भंडारण एयर कंडीशनिंग
  • घरेलू उपकरणों की सूची
  • लूवर
  • ट्रॉम्ब की दीवार
  • थर्मोकॉस्टिक रेफ्रिजरेटर
  • वर्दी यांत्रिक कोड
  • काम करने वाले तरल पदार्थ
  • क्रॉमर चक्र


संदर्भ

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