İlk modern klima sistemi Willis Haviland Carrier adlı genç bir elektrik mühendisi tarafından 1902 yılında geliştirilmiştir. Bir basım fabrikasındaki sıcaklık ve  nemi kontrol altında tutmak amacıyla geliştirilen bu sistem oldukça başarılı sonuçlar vermiştir. Isı ve nemin kontrollü düzeyde düşürülmesi, tesiste uygun kâğıt ölçülerini yakalamayı ve mürekkep hizalamasını sağlayacaktı.
 

►İlk klima insanlar için değil bir kağıt fabrikasında üretilen kağıtların bozulmaması için sıcaklığı ve nemi kontrol edecek şekilde tasarlandı. Kaloriferden bozma bu cihazı yaratan kişi Willis Haviland Carrier idi.


►İlginizi Çekebilir: Soğutma Öncüsü | John Gorrie
 

Bu tesisteki sistem ise şöyle tasarlanmıştır. Soğutucu borular tarafından üflenen, bina içerisindeki işlem görmüş hava, taşıyıcı borular vasıtası ile sisteme verilir. İşlem görmek üzere tekrar soğutucu sisteme gelen hava bu borularda soğutulur, bu soğuk hava tesis ortamına verilir. Soğuyan bu hava sıcak hava kadar nem taşıyamaz ve süreç fabrikasındaki nem bu şekilde stabilize olur. Bu şekilde hava sıcaklığının düşürülmesi ve nemin azaltılması yeni bir teknolojinin doğmasına imkan sağladı.

 

Şekil 1: Tipik bir ev klimasının pencere ünitesi

Klima sistemleri ilk keşfedildiği zamanlarda geniş bir kullanım alanına sahip değildi. Özellikle uzun sıcak yaz aylarında tiyatro ve mağazalarda konforu sağlamak amacıyla kullanılmaktaydı. Daha sonra geliştirilen ileri teknoloji klima sistemleri ile günümüzde evlerden işyerlerine, avmlerden ofislere varan  yaygın bir kullanım alanına sahip.
 

Şekil 2: Günümüzde kullanılan modern bir klima
 

 

►İlginizi Çekebilir: Klimalar Çalıştı Elektrik Tüketimi Rekor Kırdı
 

Fiili süreçli klimalar, odadaki hava sıcaklığı azaltmak için kullanımı çok basit bir bilimsel prensibine dayanmaktadır. Geri kalan sistemler birkaç akıllı mekanik tekniklerin uygulanması ile elde edilir. Aslında bir klimanın çalışma prensibi buzdolabına oldukça benzer.
 

Klimalar dikkat çekici fiziksel özellikleri ile genellikle iç mekan soğutmasında kullanılır. Klimanın çalışma yöntemi, belirli bir basınç altında bulunan sıvı haldeki akışkanın istenilen sıcaklıkta buharlaştırılması ve buhar halden tekrar sıvı hale döndürülmesidir. Sıvı haldeki materyale basınçla birlikte ısı emdirilerek gaz faza dönüştürülür, bu işleme faz değişimi de denir. Çevrim malzemesi olarak kullanılan gaz bir kompresör aracılığıyla emilip sıkıştırılarak sıvılaştırılır. Çalışma prensibini termodinamiğin ikinci kanunu açıklar. Klimalarda kullanılan özel kimyasal bileşikler sayesinde buharlaşma sağlanarak bu faz dönüşümünün özelliğinden yararlanlır. Kapalı bir bobin sistemi ile buharlaşan akışkan tekrar yoğunlaştırılarak bir döngü oluşturulur.
 

Şekil 3: Bir klimanın çalışma prensibine ait şematik gösterim
 

 

►İlginizi Çekebilir: Klima Pazarı Genişliyor
 

İlgili bileşiklerde bunların nispeten düşük sıcaklıklarda değiştirme  özelliklerine sahip soğutucu vardır. Klimalar aynı zamanda soğutucu bobinler üzerinde sıcak havayı hareket ettiren fanlar içerir.  Sıcak hava soğutucunun üzerinden akarken düşük basınçlı evaporatör bobinleri soğutucu içindeki ısıyı absorplar ve sıvıdan gaza geçiş gözlenir. Soğutmayı verimli tutmak için klima, soğutucu gazı tekrar sıvı faza çevirir. Bunu yapmak için yüksek basınç altında  kompresöre gaz koyulur ve işlem istenmeyen ısı meydana getirir. Gazın sıkıştırılması ile oluşturulan tüm ekstra ısı ardından kondansatör rulo olarak adlandırılan ikinci bir bobin grubu ve bir ikinci fan yardımıyla açık havada boşaltılır. Gaz soğur, bir sıvıya geri döner ve süreç yeni baştan başlar. Sonsuz ve mükemmel çevrim: sıvı soğutulur , faz dönüşümü ısı absorpsiyonuyla olur , sıkıştırılır ve faz yeniden sıvıya döner.
 

Klimalarla bulunduğumuz ortamın ısısını istediğimiz gibi ayarlayarak, yaz aylarında ortamı soğutablir, kış aylarında ise istediğimiz gibi bulunduğumuz ortamı ısıtabiliriz. Bir klimada bulunan temel parçalar ise şunlardır: 

Kondenser: Kondenser (sıcak serpantin) ısıyı dağıtır. Bu serpantinde, gaz çevreleyen havaya ısısını vererek yoğunlaşır ve sıvı hale gelir.

 
Evaporatör: Evaporatör (soğuk serpantin) ısıyı toplar. Bu serpantinde sıvı haldeki soğutucu gaz kaynar ve çevreleyen havadan ısıyı alırken gaz hale dönüşür.
 

Şekil 4: Bir evaporatif soğutucu
 

 

►İlginizi Çekebilir:  Güneş Panelleri Klimalarda Kullanılabilecek
 

Soğutucu gaz : ünitenin hayati kısmıdır. Bu, sıvı halden gaz hale dönerken, ısı absorblama daha sonra ısısını vererek tekrar yoğunlaşıp sıvı hale dönüşme özelliğine sahip kimyasal bir gazdır.
 

Kompresör : Evaporatörden gelen soğuk gazı sıkıştırır. Böylece gazın sıcaklık ve basıncı artar. Daha sonra kompresör ısıyı dağıtmak için ısıtılan gazı kondensere sirküle eder.

Isı pompaları ısıtma veya soğutma amacına göre soğutucunun akış yönünü otomatik olarak değiştiren bir mekanizmayı da içerir.