How does an air conditioner actually work? - Anna Rothschild

Translator: Ranjani N Reviewer: Krisha Parikh

Typically, with any piece of technology, you get out what you put in.

आमतौर पर, किसी भी तकनीकी वस्तु के साथ, आप जो डालते हैं वही आप निकाल लेते हैं।

Pump one unit of energy into an electric toaster

एक इकाई ऊर्जा को इलेक्ट्रिक टोस्टर में डालने पर

and you get about one out in the form of heat.

आप लगभग एक इकाई ऊर्जा गरमी बाहर निकाल सकते हैं।

That’s just the first law of thermodynamics:

यह ऊष्मागतिकी का पहला नियम है:

energy has to be conserved.

ऊर्जा को सदा संरक्षित करना होगा।

But there's a piece of technology called a heat pump,

लेकिन एक तकनीकी चीज़ है जिसे हीट पंप कहा जाता है,

where for every bit of energy you put in, you get 3 to 5 times as much heat out.

जहाँ आप जो भी ऊर्जा डालते हैं, उसके लिए आपको 3 से 5 गुना अधिक ऊष्मा मिलती है।

What wizardry is this?

यह कौन सी माया है?

Heat pumps have been hailed as a climate-friendly heating solution

गरम करनेवाले समाधानों में हीट पंप को पारंपरिक हीटरों के मुकाबले,

to traditional heaters,

जलवायु-अनुकूल जाना जाता है,

most of which operate by burning fossil fuels.

जिनमें से ज्यादातर पेट्रोल को जलाने से चलते हैं।

So much so that in 2021,

यहां तक कि 2021 में,

heating buildings was responsible for about 10%

वैश्विक ऊर्जा से संबंधित कारबन उत्सर्जन के लगभग 10%

of global energy-related CO2 emissions.

के लिए बिल्डिंग की गर्मी जिम्मेदार थीं।

Heat pumps reduce emissions in two ways—

हीट पंप दो तरह से उत्सर्जन को कम करते हैं-

first, they run on electricity,

पहला, वे बिजली से चलते हैं,

meaning less fossil fuel use as grids make the switch to renewable energy.

जिसका अर्थ है कि कम पेट्रोल का उपयोग जब ग्रिड में नवीकरणीय ऊर्जा का उपयोग हो।

And second, they're more efficient than their counterparts,

और दूसरा, वे अपने समकक्षों की तुलना में अधिक कुशल हैं,

using less energy to produce the same amount of heat.

ऊष्मा उत्पन्न करने के लिए कम ऊर्जा का उपयोग करते हैं।

Where a typical oil or gas boiler is, at best, about 90% efficient,

जहाँ एक सामान्य तेल या गैस बॉयलर, अधिकतम, लगभग 90% कुशल होता है, वहाँ

some heat pumps can achieve 500% efficiency.

कुछ हीट पंप 500% दक्षता प्राप्त कर सकते हैं।

Heat pumps rely on the same technology as air conditioners.

हीट पंप एयर कंडीशनर जैसी ही तकनीक पर निर्भर करते हैं।

And in fact, they often double as air conditioners,

वास्तव में, वे अक्सर एयर कंडीशनर के रूप में भी काम आते हैं,

heating your home in the winter and cooling it in the summer.

सर्दियों में आपके घर को गर्म रखें और गर्मियों में इसे ठंडा ।

How? Air conditioners take heat from your home and move it outside.

कैसे? एयर कंडीशनर आपके घर से गर्मी निकालते हैं और इसे बाहर ले जाते हैं।

To do so, they harness the second law of thermodynamics.

ऐसा करने के लिए, वे ऊष्मागतिकी के दूसरे नियम का उपयोग करते हैं।

That’s the one that says that heat will always move from a hotter object

यही जो कहता है कि गर्मी हमेशा गर्म वस्तु से चली जाएगी

to a colder one.

ठंडी वस्तु में ।

When you turn on your A/C,

जब आप एसी चालू करते हैं, तो

a fan blows the hot air from your home over coils

एक पंखा आपके घर की गर्म हवा को कॉइल के ऊपर से फैलाता है

containing a substance called a refrigerant.

जिसमें रेफ्रिजरेंट नामक पदार्थ होता है.

A refrigerant’s molecules turn to gas at relatively low temperatures,

रेफ्रिजरेंट के अणु अपेक्षाकृत कम तापमान पर गैस में बदल जाते हैं,

so as it collects thermal energy from the hot air in your home, it boils.

जब यह आपके घर की गर्म हवा से ऊष्मीय ऊर्जा एकत्र करता है, तो वह उबलने लगता है।

Then, it passes into a compressor,

फिर, यह एक कंप्रेसर में जाता है,

which pushes the gas molecules closer together,

जो गैस के अणुओं को एक-दूसरे के करीब धकेलता है, जिससे

heating them up even more.

वे और भी गर्म हो जाते हैं।

Now that gas is hot— way hotter than the outside air.

अब वह गैस बाहर की हवा की तुलना में बहुत गर्म है।

So when a fan blows over the refrigerant,

जब एक पंखा रेफ्रिजरेंट के ऊपर फूंकता है,

thermal energy transfers to the comparatively cold air outside.

ऊर्जा बाहर की तुलनात्मक रूप से ठंडी हवा में स्थानांतरित हो जाती है।

As the refrigerant releases heat, it starts to liquefy.

जैसे ही रेफ्रिजरेंट गर्मी छोड़ता है, यह पानी सा होने लगता है।

It goes through an expansion valve, which decreases the pressure,

यह एक एक्सपेंशन वाल्व से होकर गुजरता है, जिससे दबाव कम हो जाता है,

causing it to get even colder.

जिससे यह और भी ठंडा हो जाता है।

Now, it’s ready to pick up more heat from your house and start the cycle again.

अब, यह आपके घर से अधिक गर्मी लेने और चक्र फिर से शुरू होने के लिए तैयार है।

In winter, heat pumps work exactly the same way.

सर्दियों में, हीट पंप ठीक उसी तरह काम करते हैं।

But this time they pick up heat from outside and move it into your home.

लेकिन इस बार वे बाहर से गर्मी उठाते हैं और इसे आपके घर में ले जाते हैं।

Of course, it’s sometimes freezing outside when you want to use your heater.

जब आप अपने हीटर का उपयोग करना चाहते हैं, तो कभी-कभी बाहर बहुत ठंड लगती है।

But the air doesn’t need to be warm—

हवा को गर्म होने की ज़रूरत नहीं है -

it just needs to be warmer than the refrigerant to transfer its heat.

इसे रेफ्रिजरेंट से ज्यादा गर्म होना चाहिए ताकि इसकी गर्मी उसे दे सकें ।

All this sounds great, but for now there are some drawbacks to this technology.

सुनने में सब बहुत अच्छा लगता है, लेकिन अभी इस तकनीक में कुछ कमियां हैं।

First, refrigerants can be potent greenhouse gases.

सबसे पहले, रेफ्रिजरेंट शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैसें हो सकते हैं।

Hydrofluorocarbons are some of the most popular refrigerants.

हाइड्रोफ्लोरोकार्बन सबसे लोकप्रिय रेफ्रिजरेंट हैं।

But a single hydrofluorocarbon molecule can have 2,000 times

पर एक हाइड्रोफ्लोरोकार्बन अणु में कार्बन डाईऔक्साईड से 2,000 गुना

the global warming impact of CO2.

अधिक असर हो सकता है गर्मी पर।

While in use, the refrigerant stays contained in a closed loop.

उपयोग के दौरान, रेफ्रिजरेंट एक बंद लूप में समाहित रहता है।

But when heat pumps, A/Cs, and refrigerators are improperly installed

लेकिन जब हीट पंप, ए/सी, और रेफ्रिजरेटर को अनुचित तरीके से स्थापित किया जाता है

or thrown into landfills, the refrigerant can leak out.

या कचरे में फेंका जाता है, तो रेफ्रिजरेंट बाहर आ सकता है।

So scientists are trying to create new refrigerants

इसलिए वैज्ञानिक नए रेफ्रिजरेंट बनाने की कोशिश में हैं

that are better for the environment.

जो पर्यावरण के लिए बेहतर हों।

Also, the colder it is outside,

इसके अलावा, बाहर जितना ठंडा होगा,

the less efficient an air-to-air heat pump will be.

हवा से हवा में चलने वाला हीट पंप उतना ही कम कुशल होगा।

Nevertheless, over half the buildings in icy Norway use heat pumps.

फिर भी, बर्फीले नॉर्वे की आधी से अधिक इमारतें हीट पंपों का उपयोग करती हैं।

Some people there have opted for pumps that draw heat from under the ground,

वहाँ के कुछ लोगों ने ऐसे पंप चुना है जो ज़मीन के नीचे से गर्मी खींचते हैं,

which stays more consistently warm, rather than heat from the air.

जो हवा से निकलने वाली गर्मी के बजाय लगातार गर्म रहते हैं।

Finally, there's the cost.

अंत में, लागत आती है।

In the US, installing a small heat pump usually costs several thousand dollars,

अमेरिका में, एक छोटा हीट पंप स्थापित करने में आमतौर पर कई हज़ार डॉलर खर्च होते हैं,

though some people need more powerful systems,

हालांकि कुछ लोग अधिक शक्तिशाली सिस्टम चाहते हैं

depending on the size of their home or the temperature in winter.

अपने घर के बड़े होने पर या कड़ाके की सर्दियों के आधार पर ।

Often they’re only a little more expensive than installing a new A/C system,

अक्सर वे नए एसी सिस्टम को ड़लवाने की तुलना में थोड़े ही अधिक महंगे होते हैं,

and the heat pump can save money on utilities in the long run.

और हीट पंप से लंबे समय पर पानी-बिजली के खर्च में बचत होती है।

But replacing a working system requires an upfront investment

लेकिन किसी कार्य प्रणाली को बदलने के लिए अग्रिम निवेश चाहिए,

that a lot of people just don’t have.

जो बहुत से लोगों के पास नहीं होता है।

Still, as the risks of climate change loom,

फिर भी, जलवायु परिवर्तन के जोखिम मंडरा रहे हैं, इसलिए

many countries are offering subsidies to help with the costs.

कई देश लागतों को कम करने के लिए सब्सिडी की पेशकश कर रहे हैं।

And some cities are creatively harnessing seas, sewage, and data centers

और कुछ शहर रचनात्मक रूप से समुद्र, मल और डेटा केंद्रों का उपयोग कर रहे हैं

as heat sources, using heat pumps in manufacturing,

ऊष्मा स्रोतों के रूप में, निर्माण में हीट पंपों का उपयोग कर,

and even creating giant heat pumps for entire districts.

यहाँ तक कि पूरे जिलों के लिए विशाल हीट पंप भी बना रहे हैं।

So, are heat pumps actually breaking the first law of thermodynamics?

तो, क्या हीट पंप वास्तव में ऊष्मप्रवैगिकी के पहले नियम को तोड़ रहे हैं?

Of course not.

बिल्कुल नहीं।

They’re just not using their electricity to make heat.

वे बिजली का इस्तेमाल सिर्फ गर्मी के लिए नहीं कर रहे हैं।

They're using it to power the compressor and spin the fans.

वे इसका इस्तेमाल कंप्रेसर चलाने और पंखे को घुमाने के लिए कर रहे हैं।

They get the extra energy for free— from heat in the air or underground.

उन्हें अतिरिक्त ऊर्जा मुफ्त में मिलती है- हवा में या भूमिगत गर्मी से।

Which is how, by putting in 1 unit of energy,

इस तरह, 1 इकाई ऊर्जा लगाने से,

you get 3 to 5 units of heat out.

आपको 3 से 5 इकाई गर्मी मिलता है।

Seems like magic, but it's just physics.

जादू लगता है, लेकिन यह सिर्फ भौतिकी है।