ఎయిర్ కండిషనర్

వాతనియంత్రణి

వాతనియంత్రణి (air-conditioner), శిశిరోపచారి (refrigerator) – ఈ రెండూ పని చేసే మూల సూత్రం ఒక్కటే! ఎందుకంటే శిశిరోపచారి లేదా మంచుబీరువా (ice box) తలుపు తీసి వదిలెస్తే లోపలి చల్ల గాలి బయటకి వచ్చి గదిలోని గాలిని చల్లబరుతుంది కనుక. మరొక ముఖ్య విషయం. వాతనియంత్రణి కేవలం చల్లగాలిని తయారు చేసి గదిలోకి వీచేటట్లు చెయ్యదు; అది గదిలోని వేడి గాలిని నిజంగా చల్లబరుస్తుంది!!

వేడి, తాపోగ్రత

ఇక్కడ ముఖ్యంగా అర్థం చేసుకోవలసినది వేడ (heat), తాపోగ్రత (temperature) అనే అంశాలు. వస్తువుల లక్షణాలలో “వేడి” అనేది ఒకటి. ఒక వస్తువు ఎంత వేడిగా ఉందో, లేక ఎంత చల్లగా ఉందో చెప్పడానికి “తాపోగ్రత” అని కాని “ఉష్ణోగ్రత” (temperature) అని కాని పిలవబడే కొలమానాన్ని ఉపయోగిస్తాం. ఉదాహరణకి బరువు అనే అంశాన్ని కొలవడానికి కిలోలు వాడినట్లు!

ఒక అణువు (atom) కాని, బణువు (molecule) కాని ఏకాంతంగా ఉంటే దాని వేడిని కొలవడం అనే ప్రస్తావనే లేదు. కాని ఒక జాడీలో ఒక వాయువు యొక్క బణువులు చాలా ఉన్నాయనుకుందాం. ఇవి పేరంటానికి వచ్చిన ముత్తయిదువుల్లా ఒక మూల కూర్చోవు, కూర్చోలేవు. అదే పనిగా – త్రిపాది నక్షత్రాలలా - తిరుగుతూ ఉంటాయి. ఆ తిరుగుడులో ఒకదానిని మరొకటి ఢీకొంటూ ఉంటాయి. ఈ ఢీకొనడం ఎక్కువగా ఉంటే ఆ వాయువు ఎక్కువ వేడిగా ఉంటుంది అంటాం – అనగా, ఆ వాయువు తాపోగ్రత ఎక్కువగా ఉంటుంది.

వాయువులు, ఒత్తిడి ప్రభావం

ఇప్పుడు ఈ పాత్రలో ఉన్న వాయువు మీద ఒత్తిడి (pressure) పెంచినప్పుడు ఆ వాయువు ఆక్రమించే ప్రదేశం (volume) తగ్గుతుంది. అప్పుడు దానిలోని బణువులు దగ్గరగా జరుగుతాయి. కనుక అవి ఎక్కువ తరచుగా ఒకదానితో మరొకటి ఢీకొనడానికి సావకాశం పెరుగుతుంది. కనుక ఆ వాయువు తాపోగ్రత పెరుగుతుంది. అనగా, ఆ వాయువు వేడెక్కుతుంది. అంటే ఏమిటన్నమాట? ఒక వాయువు మీద ఒత్తిడి పెంచితే అది వేడెక్కుతుంది. ఇదే తర్కంతో ఒక వాయువు మీద అకస్మాత్తుగా ఒత్తిడి తగ్గిస్తే ఆ వాయువు చల్లబడుతుంది. ఈ సూత్రం అర్థం అయితే మిగిలినది నల్లేరు మీద బండి నడక!

దశ మార్పు

ఇప్పుడు మరొక అంశాన్ని పరిశీలిద్దాం. నీళ్ళని కుంపటి మీద పెట్టి వేడి చేస్తే కొంతసేపటికి నీళ్ళు వేడిని పీల్చుకుని, 100 డిగ్రీలు సెల్సియస్ దగ్గర ఆవిరిగా మారుతాయి. అనగా, ఒక ద్రవపదార్థాన్ని వేడి చేస్తే అది వాయు పదార్థంగా మారుతుంది. దీనిని “దశ మార్పు” (phase conversion) అంటారు. ఆ ఆవిరిని చల్లబరిస్తే మళ్ళా నీళ్ళు వచ్చెస్తాయి. నీళ్ళ కంటె సులభంగా “ఆవిరి” అయే పదార్థాలు ఉన్నాయి. ఉదాహరణకి ఆల్కహాలు జాతి ద్రవాలు. నూటికి నూరు శాతం గాఢత ఉన్న ఎతల్ ఆల్కహాలుని (దీనినే కొన్ని సందర్భాలలో “స్పిరిట్” అంటారు) చేతి మీద పోసుకుంటే అది 37 సెల్సియస్ డిగ్రీలు దగ్గర ఉన్న మన శరీరపు వేడిని పీల్చుకుని వాయువుగా మారుతుంది. వేడిని అలా నష్టపోవడం వల్లనే చెయ్యి చల్లగా అయిపోతుంది.

శీతలోపచార ద్రవాలు

శీతలోపచార ప్రక్రియలో దశలు: 1) condensing coil, 2) expansion valve, 3) evaporator coil, 4) compressor

ఇదే విధంగా గదిని చల్లబరచాలంటే ఆల్కహాలు వంటి ద్రవపదార్థాన్ని ఒక గిన్నెలో పోసి గదిలో పెడితే ఆ గదిలో వేడిని పీల్చుకుని ఆ ఆల్కహాలు బాష్పము (vapor) గా మారుతుంది, గది చల్లబడుతుంది. ఇలా బాష్పముగా మారిన ఆల్కహాలు గదిలోని గాలిలో కలిసిపోకుండా ఒక గొట్టంలోకి పట్టి దానిని తిరిగి ద్రవరూపంలోకి మారిస్తే అదే ఆల్కహాలుని పదే పదే వాడుకోవచ్చు కదా! వాయువుని ఒత్తిడి చేసి నొక్కితే ద్రవంగా మారుతుంది కనుక ఈ పని చెయ్యడానికి వాతనియంత్రణిలో సంపీడకం (compressor) అనే యంత్రాన్ని ఉపయోగిస్తారు. వాతనియంత్రణి చేసే చప్పుడు ఈ సంపీడకం చేసే చప్పుడే! ఈ సంపీడకం పని చేసేటప్పుడు వేడి పుట్టుకొస్తుంది. ఈ వేడి గది బయటకి పోతుంది.

పైన సూచించిన పని చెయ్యడానికి ఆల్కహాలు మాత్రమే వాడాలని నియమం ఏదీ లేదు. ద్రవరూపం నుండి బాష్పరూపంలోకి తేలికగా మారగలిగే పదార్థం ఏదయినా వాడవచ్చు. ఈ పని చెయ్యడానికి పూర్వం (అనగా, ఇటీవలి కాలం వరకు) ఫ్రియాన్ (Freon) అనే రసాయనాన్ని వాడేవారు. దరిమిలా ఈ ఫ్రియాన్ లో ఉన్న హరిత వాయువు (chlorine gas) పర్యావరణానికి హాని చేస్తుందని తెలిసిన తరువాత దీని వాడకం అంతర్జాతీయ ఒప్పందం ద్వారా నిషేధించేరు. ఈ ఒప్పందాన్ని Montreal protocol అంటారు. ఇప్పుడు ఫ్రియాన్ స్థానంలో ఇతర పదార్థాలు వాడుకలోకి వచ్చేయి.

గదులలో వాడే వాతనియంత్రిణులు

కిటికీలో అమర్చుకునే శాల్తీ

సూత్రం చెప్పడం అయింది కనుక ఇప్పుడు మన గదులలోని కిటికీలలో పెట్టుకునే వాతనియంత్రణి నిర్మాణం చూద్దాం. బొమ్మలో చూపిన నీలం గొట్టాలు చల్లగాను, ఎర్ర గొట్టాలు వేడిగానూ ఉంటాయి. ఎర్ర భాగం బయటకి, నీలం భాగం గదిలోకి ఉంటాయి. శీతలోపచార ద్రవం (refrigerant liquid) ఈ గొట్టంలో బంధించబడి గుండ్రంగా తిరుగుతూ ఉంటుంది. ఈ ద్రవం విక్షేప కవాటం (expansion valve) గుండా ప్రయాణించినప్పుడు వాయు రూపంలోకి మారి చల్లబడుతుంది. ఇలా చల్లబడ్డ వాయువు మెలికల గొట్టం (evaporator coil) గుండా ప్రయాణిస్తూన్నప్పుడు దాని మీద గాలి ప్రవహిస్తే ఆ గాలి చల్లబడి గదిలో ప్రవేశిస్తుంది. ఇప్పుడు ఈ గొట్టంలో వాయువుని సంపీడకి (compressor) గుండా పోనిస్తే ఆ ఒత్తిడికి మళ్లా ద్రవరూపం లోకి మారిపోతుంది. ఈ పని పదే పదే జరుగుతూ ఉంటుంది.

తేమని తగ్గించడం

ఇంతవరకు కేవలం గదిలోని గాలిని చల్లబరచే పద్ధతి గురించి మాటాడుకున్నాం. కాని మనం గదుల కిటికీలలో అమర్చుకునే వాతనియంత్రణులు ఇంకొన్ని పనులు కూడా చేస్తాయి. వాటిలో ముఖ్యమైనవి గాలిని గలనం (filter) చేసి గాలిని శుభ్రపరచడం, గాలిలో ఉండే తేమ (humidity)ని తీసివెయ్యడం. మన దేశంలోని కోస్తా ప్రాంతాలలో వేసవి కాలంలో భరించలేనంత ఉక్క పోస్తుంది. ఈ ఉక్కకి కారణం తేమతో కూడిన వేడి. గాలిలో తేమని తీసెస్తే వేడిని భరించవచ్చు. అందుకని గదిలోని గాలిలో తేమని బయటకి తోడేసి, ఆ గాలిని చల్లబరచి, ఆ చల్ల గాలిని గదిలోకి తిరిగి పంపుతాయి ఈ ఉపకరణాలు. ఇలా బయటకి తోడేసిన తేమ చుక్కలు చుక్కలుగా బయటకి పోతాయి.

రూపకల్పన

విలిస్ కేరియర్

ఈ వాతనియంత్రణిని మొట్టమొదటగా రూపకల్పన చేసిన ఇంజనీరు పేరు కేరియర్ (Carrier). ఇప్పటికీ అమెరికాలో “కేరియర్ ఎయిర్ కండిషనర్లు Archived 2021-09-06 at the Wayback Machine” బాగా వాడుకలో ఉన్నాయి.

కొనుగోలు చెయ్యడం

గది వెడల్పును అనుసరించి ఏసీల్ని కొనుగోలు చేయాలి. 10/10 ఉంటే వన్‌ టన్ను, 12/12కి 1.5 టన్నులు, 14/14 ఉంటే రెండు టన్నుల ఏసీ సరిపోతుంది.కరెంటు బిల్లుల ఖర్చును తగ్గించేందుకు టూ, త్రీ, ఫైవ్‌ స్టార్ల ఏసీలు వచ్చేసాయి. స్టార్ల సంఖ్య పెరిగే కొద్దీ విద్యుత్‌ బిల్లు తగ్గుతుంది.తక్కువ సమయం ఏసీ వినియోగించే వారికి టూ స్టార్‌, మధ్యస్తంగా వాడే వారికి త్రీ స్టార్‌, ఎక్కువసేపు వాడే వారికి ఫైవ్‌స్టార్‌ అనువుగా ఉంటాయి.54 డిగ్రీల ఉష్ణోగ్రత వరకు తట్టుకొనే ఏసీలున్నాయి.ఏసీ అవుట్‌డోర్స్‌కి సిరామిక్‌ కోటింగ్‌ ఉంటే తుప్పు పట్టదు.'బయోస్లీప్‌' సదుపాయం వల్ల గది బాగా కూల్‌ అయినప్పుడు ఏసీ పని చేయటం ఆగిపోతుంది. కొంచెం వేడి పెరగ్గానే ఆన్‌ అవుతుంది. బయో స్లీప్‌... ఉష్ణోగ్రతల్ని క్రమపద్ధతిలో నియంత్రిస్తుంది. దీనివల్ల విద్యుత్తు ఎక్కువ వినియోగం కాదు.ఏసీలో బీటీయూ (బ్రిటిష్‌ థర్మల్‌ యూనిట్‌) ఎంత ఎక్కువ ఉంటే గది అంత త్వరగా చల్లబడుతుంది.కొన్ని మోడళ్లలో డిజైన్లు, యాంటీ వైరస్‌ ఫిల్లర్లు, డియోడ్రైజర్లు తదితర ఫీచర్లు వచ్చాయి. ప్లేవుడ్‌ ఫర్నీచర్‌ ఎక్కువగా ఉన్న గది చల్లబడటానికి ఎక్కువ సమయం తీసుకుంటుంది. విండో ఏసీని నిరంతరాయంగా ఎనిమిది గంటలు వాడితే సుమారు 14-15 యూనిట్లు అవుతాయి. అదే స్ల్పిట్‌ ఏసీలో టూస్టార్‌కి దాదాపు ఎనిమిది యూనిట్లే అవుతుంది. అదే ఫైవ్‌స్టార్‌ ఏసీ అయితే ఆరు యూనిట్ల కరెంటు మాత్రమే వినియోగమవుతుంది. అద్దెకు అపార్ట్‌మెంట్లో ఉన్నా... మార్పులు చేర్పులకు అవకాశం లేకున్నా స్ల్పిట్‌ ఏసీ సరిపోతుంది. విండో ఏసీల్లో ధ్వని కాస్త ఎక్కువ. కొన్ని కంపెనీల ఏసీలు ఇన్‌బిల్ట్‌ స్టెబ్‌లైజర్లతో వస్తున్నాయి. ఏసీ తెరపై... ఆదా అయ్యే విద్యుత్తు యూనిట్లు, డబ్బు, ఎంత త్వరగా గది చల్లబడుతుందన్న విషయాలు కూడా డిస్‌ప్లే అవుతున్నాయి.