Het thermodynamische kringproces: het is maar hoe u het bekijkt
Zowel de airconditioning als de warmtepomp werkt op basis van een thermodynamisch kringproces. Warmte stroomt altijd van waar de temperatuur hoog is naar een omgeving waar de temperatuur lager is. Laat u een warme kop koffie een tijdje staan, dan koelt de koffie af. De omgeving heeft de koffie afgekoeld, maar andersom is ook waar: de koffie heeft de omgeving verwarmd. Het is maar hoe u het bekijkt.
Binnen een thermodynamisch proces wordt warmte verplaatst. Daar is energie voor nodig; meestal is dit de energie om een compressor aan te drijven. Daarnaast zijn voor dit proces de eigenschappen nodig van een speciale vloeistof: het koudemiddel. Die vloeistof verdampt (en wordt dus een gas) bij een lage druk en op een lage temperatuur, doordat warmte uit de omgeving wordt opgenomen. Wordt de druk hoger (door compressie), dan stijgt de temperatuur van het koudemiddel. Het koudemiddel kan dan warmte afgeven op een hoger temperatuurniveau en zal daardoor weer condenseren (vloeibaar worden).
Stoffen die een faseverandering ondergaan, slaan veel energie op. Met een faseverandering bedoelen we de overgang van vast naar vloeibaar of van vloeibaar naar gasvormig (en omgekeerd). De stoffen slaan méér energie op dan er nodig is om de stof in temperatuur te laten stijgen. Om 1 kg water 1 graad Celsius in temperatuur te laten stijgen is 4,2 kJ energie nodig. Om dezelfde hoeveelheid water bij een temperatuur van 100 graden Celsius te laten overgaan in damp, is 2257 kJ nodig: dat is meer dan 500 keer zoveel! Warmtepompen maken gebruik van de faseverandering van het koudemiddel. Binnen de thermodynamische cyclus onttrekken ze veel warmte aan de omgeving om die vervolgens op een hoger temperatuurniveau te kunnen afgeven in een ruimte waar die warmte nodig is.
In een airconditioning stroomt warme lucht uit de ruimte door de verdamper in de binnenunit. Het koudemiddel, dat een lagere temperatuur heeft, stroomt ook door de verdamper. De warmte uit de lucht laat het vloeibare koudemiddel in de unit verdampen. De lucht zelf koelt daardoor af. De binnenunit verspreidt deze afgekoelde lucht via een ventilator weer in de ruimte.
Het verdampte koudemiddel (met daarin de warmte uit de woning) is nu een gas geworden. De compressor in de buitenunit zuigt dat gas aan en verhoogt de druk op het gas. Het gas wordt daardoor warmer. De temperatuur van het gas wordt hoger dan de buitenluchttemperatuur. Een warmtewisselaar (een condensor) in het buitendeel draagt de warmte over aan de buitenlucht. Hierdoor condenseert het gas: het wordt weer een vloeistof.
De vloeistof stroomt door het koudemiddelcircuit naar een expansieventiel. Dit ventiel zorgt ervoor dat de druk weer afneemt. De vloeistof koelt daardoor verder af en stroomt terug naar de verdamper in het binnendeel. Het hele proces begint vervolgens opnieuw.
De airco doet dus niets anders dan warmte verplaatsen van binnen naar buiten. Of de koude van buiten naar binnen. Het is maar hoe u het bekijkt.