How does an air conditioner actually work? - Anna Rothschild

Translator: Kaung Htet Thaw Reviewer: Sanntint Tint

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

သာမန်အတိုင်းဆိုရင် ဘယ်နည်းပညာမဆို ကိုယ်ထည့်တာပဲ ကိုယ်ပြန်ရတယ်။

Pump one unit of energy into an electric toaster

လျှပ်စစ်ပေါင်မုန့်မီးကင်စက်ထဲကို လျှပ်စစ် တစ်ယူနစ်ထည့်ရင်

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

အပူအဖြစ်နဲ့ တစ်ယူနစ်ပြန်ထွက်လာတယ်။

That’s just the first law of thermodynamics:

ဒါက သာမိုဒိုင်းနမစ်ရဲ့ ပထမဥပဒေသပါပဲ။

energy has to be conserved.

စွမ်းအင်ဟာ တည်မြဲတယ်။

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

ဒါပေမဲ့ လျှပ်စစ်တစ်ယူနစ်ပေးရင် ၃-၅ ဆလောက် အပူပြန်ရတဲ့

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

Heat pump လို့ခေါ်တဲ့ နည်းပညာတစ်မျိုးလည်း ရှိပါတယ်။

What wizardry is this?

ဘယ်လိုမှော်ပညာမျိုးပါလိမ့်။

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

၂၀၂၁ မှာ စွမ်းအင်ကြောင့်ဖြစ်တဲ့ ကာဗွန်ထုတ်လုပ်မှုတွေအနက်

to traditional heaters,

အဆောက်အအုံအပူ​ပေးခြင်းက ၁၀%

most of which operate by burning fossil fuels.

ပါဝင်လောက်တဲ့အထိ ရုပ်ကြွင်းလောင်စာသုံးရတဲ့

So much so that in 2021,

သမားရိုးကျ အပူပေးစက်တွေအစား

heating buildings was responsible for about 10%

ရာသီဥတုနဲ့ သဟဇာတဖြစ်တဲ့ဖြေရှင်းနည်းအဖြစ်

of global energy-related CO2 emissions.

Heat pump တွေကို အကောင်းမြင်ကြတယ်။

Heat pumps reduce emissions in two ways—

Heat pump တွေက ထုတ်လွှတ်မှုကို နှစ်မျိုး လျှော့ချတယ်။ ပထမတစ်ခုက လျှပ်စစ်သုံးတာပါ။

first, they run on electricity,

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

ပြည့်မြဲစွမ်းအင်ဘက် ပြောင်းနေချိန်ဖြစ်လို့ ရုပ်ကြွင်းလောင်စာသုံးတာ နည်းလာတယ်။

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

ဒုတိယတစ်ခုက သူနဲ့ အလားသဏ္ဌာန်တူ နည်းပညာတွေနဲ့ယှဉ်ရင်

using less energy to produce the same amount of heat.

စွမ်းအင်နည်းနည်းသုံးပြီး အပူတန်းတူထုတ်ပေးနိုင်တယ်။

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

သာမန်ရေနံ/ ဓာတ်ငွေ့သုံးအပူပေးစက်က တာကုန် ၉၀% စွမ်းအင်​​​​ချွေတာနိုင်ချိန်မှာ

some heat pumps can achieve 500% efficiency.

heat pump တချို့ဟာ ၅၀၀% ချွေတာနိုင်တယ်။

Heat pumps rely on the same technology as air conditioners.

heat pump တွေနဲ့ အဲကွန်းတွေက သုံးထားတဲ့ နည်းပညာအတူတူပါပဲ။

And in fact, they often double as air conditioners,

တကယ်တော့ သူတို့ဟာ ဆောင်းတွင်းမှာ အပူပေးပြီး

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

နွေဆိုရင် လေအေးပေးနိုင်လို့ အဲကွန်းအနေနဲ့လည်း သုံးကြပါတယ်။

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

ဘယ်လိုမျိုးလဲ။ အဲကွန်းဆိုတာ အိမ်ထဲက အပူကို အပြင်ကိုထုတ်ပေးတာပါ။

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

အဲဒီလိုလုပ်ဖို့ သာမိုဒိုင်းနမစ်ရဲ့ ဒုတိယဥပဒေသကို အသုံးချပါတယ်။

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

အဲဒီဥပဒေသက ပြောတာက အပူဟာ ပူတဲ့နေရာကနေ အေးတဲ့နေရာကို

to a colder one.

အမြဲသွားတယ်တဲ့။

When you turn on your A/C,

အဲကွန်းဖွင့်တဲ့အခါ

a fan blows the hot air from your home over coils

ပန်ကာက အိမ်ထဲက လေပူကို အအေးခံပစ္စည်းဆိုတဲ့ အရာလေးတွေပါတဲ့

containing a substance called a refrigerant.

ကွိုင်တွေအပေါ်ကနေ မှုတ်ထုတ်ပါတယ်။

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

အအေးခံပစ္စည်းရဲ့ မော်လီကျူးတွေဟာ တော်တော်လေးအေးတဲ့အခါ အငွေ့ဖြစ်ပါတယ်။

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

ဒါကြောင့် လေပူကနေ အပူစွမ်းအင်ရတဲ့အခါ အအေးခံပစ္စည်းဟာ ပွက်လာပါတယ်။

Then, it passes into a compressor,

အဲဒီနောက် ဖိအားပေးစက်ထဲရောက်တဲ့အခါ

which pushes the gas molecules closer together,

အငွေ့မော်လီကျူးတွေ ပိုကျပ်တည်းလာပြီး

heating them up even more.

ပိုလို့ပူလာပါတယ်။

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

အခုဆိုရင် ဓာတ်ငွေ့ဟာ ပြင်ပလေထက် အများကြီးပိုပူနေပါပြီ။

So when a fan blows over the refrigerant,

အအေးခံပစ္စည်းအပေါ်ကနေ ပန်ကာလည်သွားတဲ့အခါ

thermal energy transfers to the comparatively cold air outside.

အပူဟာ ပိုအေးတဲ့ ပြင်ပလေဆီ ရောက်သွားပါတယ်။

As the refrigerant releases heat, it starts to liquefy.

အအေးခံပစ္စည်းဟာ အပူချိန်ကျသွားတာနဲ့အတူ အရည်ပြန်ဖြစ်လာပါတယ်။

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

ပွစေတဲ့စက်ထဲက ဖြတ်တဲ့အခါ ဖိအားကျသွားပြီး

causing it to get even colder.

အပူချိန်ပိုလို့ကျပါတယ်။

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

အခုဆိုရင် အိမ်ထဲက အပူတွေ ပိုစုပ်ပြီး ခုနကအတိုင်း ပြန်လုပ်ဖို့ အသင့်ဖြစ်နေပါပြီ။

In winter, heat pumps work exactly the same way.

ဆောင်းတွင်းမှာ heat pump တွေကလည်း ဒီပုံစံပဲ အလုပ်လုပ်ပါတယ်။

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

ဒါပေမဲ့ သူတို့က အပြင်ကအပူကိုယူပြီး အိမ်ထဲသွင်းပေးပါတယ်။

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

အပူပေးစက်ကို သုံးချင်တဲ့အခါမှာ အပြင်မှာအေးခဲနေတာမျိုးလည်း ရှိနိုင်တာပေါ့။

But the air doesn’t need to be warm—

ဒါပေမဲ့ လေက ပူစရာမလိုပါဘူး၊

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

အပူကူးပြောင်းဖို့ အအေးခံပစ္စည်းထက် ပိုပူနေဖို့ပဲ လိုပါတယ်။

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

ဒါတွေအကုန်လုံး ကောင်းပေမဲ့ ဒီနည်းပညာမှာ အားနည်းချက်တချို့လည်း ရှိပါတယ်။

First, refrigerants can be potent greenhouse gases.

ပထမဆုံး အအေးခံပစ္စည်းဟာ ဆိုးရွားတဲ့ ဖန်လုံ​အိမ်ဓာတ်​ငွေ့ဖြစ်တယ်။

Hydrofluorocarbons are some of the most popular refrigerants.

ဟိုက်ဒြိုဖလူရိုကာဗွန်ဟာ အသုံးအများဆုံး အအေးခံပစ္စည်းတစ်မျိုးပါ။

But a single hydrofluorocarbon molecule can have 2,000 times

ဒါပေမဲ့ HFC မော်လီကျူးတစ်လုံးဟာ CO2 ထက် အဆ ၂၀၀၀ လောက်ပိုပြီး

the global warming impact of CO2.

ကမ္ဘာကြီးကို ပူနွေးစေနိုင်ပါတယ်။

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

အသုံးပြုနေစဉ်မှာတော့ အအေးခံပစ္စည်းဟာ အပြင်မထွက်ပါဘူး။

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

ဒါပေမဲ့ heat pump, အဲကွန်းနဲ့ ရေခဲသေတ္တာတွေကို သေချာမတပ်ဆင်တဲ့အခါ၊

or thrown into landfills, the refrigerant can leak out.

အမှိုက်ပုံမှာစွန့်ပစ်တဲ့အခါ အအေးခံပစ္စည်းထွက်နိုင်ပါတယ်။

So scientists are trying to create new refrigerants

ဒါကြောင့် ပတ်ဝန်းကျင်အတွက်

ပိုကောင်းတဲ့ အအေးခံတွေရဖို့

that are better for the environment.

သိပ္ပံပညာရှင်တွေ ကြိုးစားနေပါတယ်။

Also, the colder it is outside,

ဒါ့အပြင် အပြင်မှာအေးလေလေ၊

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

လေချင်းဖလှယ်တဲ့ heat pump ဟာ ထိရောက်မှုနည်း​လေပါပဲ။

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

ဒါပေမဲ့ ရေခဲတဲ့ နော်ဝေက အဆောက်အဦ တစ်ဝက်ကျော်ဟာ heat pump သုံးကြပါတယ်။

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

အဲဒီက တချို့လူတွေက လေအပူထက် ပိုတည်မြဲတဲ့

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

မြေအောက်ကနေ အပူစုပ်တဲ့ heat pump တွေကို ရွေးကြတယ်။

Finally, there's the cost.

နောက်ဆုံးကတော့ ကုန်ကျစရိတ်ပါ။

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

အိမ်အရွယ်အစားနဲ့ ဆောင်းတွင်းအပူချိန်ပေါ် မူတည်ပြီး တချို့အနေနဲ့ စက်ကြီးကြီးတွေ

though some people need more powerful systems,

လိုနိုင်ပေမဲ့ အမေရိကန်မှာ heat pump

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

အသေးစားတစ်လုံးတပ်တာတောင် ဒေါ်လာထောင်ချီ ကုန်ပါတယ်။

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

သူတို့က အဲကွန်းအသစ်ဆင်တာထက် ကုန်ကျစရိတ်နည်းနည်းပဲ ပိုပါတယ်။

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

ပြီးတော့ ရေရှည်တွက်ရင် ပိုစရိတ်သက်သာပါတယ်။

But replacing a working system requires an upfront investment

ဒါပေမဲ့ တစ်ခုလုံးလဲဖို့ဆိုတာ ငွေအလုံးလိုက်ပေးရတာမလို့

that a lot of people just don’t have.

လူတော်တော်များများ မလုပ်နိုင်ကြပါဘူး။

Still, as the risks of climate change loom,

ဒီ့တိုင်အောင် ရာသီဥတုပြောင်းလဲမှု အန္တရာယ်တိုးလာတာနဲ့အမျှ

many countries are offering subsidies to help with the costs.

နိုင်ငံအများအပြားဟာ ကုန်ကျစရိတ်သက်သာစေဖို့ ထောက်ပံ့ကြေးတွေ ပေးနေကြပါပြီ။

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

တချို့မြို့ကြီးတွေဆိုရင် ပင်လယ်၊ ရေဆိုးနဲ့ data center တွေက အပူကိုအသုံးချပြီး

as heat sources, using heat pumps in manufacturing,

heat pump တွေကို ကုန်ထုတ်လုပ်ရေးမှာ သုံးတာ၊ ဧရိယာ

and even creating giant heat pumps for entire districts.

အကျယ်ကြီးတွေအတွက် heat pump အကြီးစားတွေ တည်ဆောက်တာတွေ လုပ်နေကြပါပြီ။

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

ဒီတော့ heat pump တွေဟာ ဒိုင်မိုဒိုင်းနမစ် ပထမဥပဒေသကို တကယ်ပဲ ချိုးဖောက်နေသလား။

Of course not.

မဟုတ်ပါဘူး။

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

သူတို့ဟာ အပူထုတ်ဖို့ လျှပ်စစ်မသုံးရုံတမယ်ပါပဲ။

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

လျှပ်စစ်ကို ဖိအားပေးစက်အားသွင်းဖို့နဲ့ ပန်ကာလည်ပတ်ဖို့ သုံးတာပါ။

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

စွမ်းအင်အပိုကို လေ ဒါမှမဟုတ် မြေအောက်က အပူကနေ အလကားရပါတယ်။

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

ဒါကြောင့် လျှပ်စစ် ၁ ယူနစ်သုံးရင်

you get 3 to 5 units of heat out.

၃-၅ ယူနစ်လောက် အပူထွက်လာတာဖြစ်ပါတယ်။

Seems like magic, but it's just physics.

မှော်ဆန်ပေမဲ့ ရူပသိပ္ပံသဘောတရားပါပဲ။