Millaisia kylmäkoneita kodeissamme on?

Kylmäkoneiden tarkoitus on tietyn ympäristön tai tilan jäähdyttäminen. Tavallisimpia kylmäkoneita ovat esimerkiksi ilmastointilaite, jääkaappi, ilmalämpöpumppu sekä pakastin. Kylmäkoneiden toiminta perustuu useimmiten aineen höyrystymisen riippuvuuteen paineesta. Kiertoaineen paine lasketaan matalaksi, jolloin se höyrystyy suhteellisen viileässä. Sitten väliaine puristetaan kompressorilla suurempaan paineeseen, jossa väliaine tiivistyy edellistä korkeammassa lämpötilassa luovuttaen lämpöään ympäristöön.

Kylmäkoneen ovat vuosien saatossa kehittyneet valtavasti. Aikoinaan esimerkiksi jääkaapeissa käytettiin jäähdytysaineena otsonikerrosta voimakkaasti vahingoittavia freoneja, eli CFC-yhdistekaasuja. Nykyään jääkaapeissa käytetään kylmäaineena luonnon hiilivetyjä esimerkiksi HFC-134a, jotka ovat vähemmän haitallisia luonnolle. Uusimmissa eurooppalaisissa kylmäkoneissa käytetään isobutaania kylmäaineena.

Kylmäkoneista yleisimmän, eli jääkaapin toiminta perustuu kompressoriin, joka paineistaa kylmäainetta kylmäprosessia varten ja jäähdyttää jääkaapin sisälämpötilaa höyrystimen avulla. Tänä päivänä useimpien jääkaappien toiminta perustuu höyrynpuristusprosessiin. Sähkökäyttöinen kompressori puristaa kylmäaineen tulistuneeksi kaasuksi paineputkeen, josta kylmäaine jatkaa kulkua lauhduttimeen. Lauhduttimessa kylmäaineen lämpötila laskee noin 10-15 celsiusastetta sekä muuttaa olomuotonsa kaasusta nesteeksi. Paineenalainen kylmäaine ohjataan paisuntaventtiilin läpi höyrystimeen, jossa kylmäaine höyrystyy sekä jäähtyy noin -10 °C lämpötilaan. Staattinen kylmä höyrystin luovuttaa kylmän jääkaappiin ja jääkaapin lämpötila laskee.

Suomessa viime vuosien aikana yleistyneet ilmalämpöpumput ovat myös yksi yleisimmistä kylmäkoneista. Ilmalämpöpumpun toiminta perustuu siihen kun kompressorin sähkömekaanisella työllä siirretään lämpöä kahden kennon välillä käyttäen hyväksi laitteen putkistossa kiertävän kylmäaineen olomuodon muutosta. Tehokkaan järjestelmän yleistavoitteena on siis saavuttaa maksimaalinen olomuodon muutos molemmissa kennoissa niiden läpi kulkevalle lämmön välittämisestä vastaavalle kylmäaineelle. Ilmalämpöpumppu on kylmäkone, jota käytetään myös lämmityskäyttöön. Tässä tapauksessa kylmäaine ulkoyksikön kennossa höyrystyessään sitoo lämpöenergiaa, eli kenno kylmenee ulkoyksikön höyrystimellä. Höyrystyessään kylmäaine sitoo paljon lämpöä kun kylmäaineen olomuoto muuttuu nesteestä kaasuksi.

Viimeisimmän kylmäkoneen, eli pakastimen toiminta perustuu jääkaapin tapaan siihen kun kompressori kompressoi kaasun, jolloin energiapotentiaali siirtyy kaasuun ja kaasu lämpenee. Kun kaasu vapautetaan paineesta, se jäähtyy hyvin kylmäksi, ja lämpöerotasapaino pitää huolen siitä, että kaasua lämpimämpi pakastimen sisätila jäähtyy, kun kaasuun sitoutuu lämpöä. Sitten se kaasu vaan pumpataan taas paineeseen, ja lasketaan pihalle. Pakastimessa säilytetään ruokaa jäässä, jolloin sen säilyvyys on huomattavasti pidempi kuin jääkaapissa.