p * V = n * R * T
Um SolarCool zu verstehen, müssen wir den Betrachtungswinkel ändern. Fast alle Beschreibungen starten mit dem Kompressor als Herz und Antrieb des Systems und folgen dann zu den nächsten Komponenten wie Verflüssiger, Expansionsventil, Verdampfer etc. Das Geheimnis von SolarCool liegt im Expansionsventil. Dessen Hauptaufgabe ist es, Kältemittel in den Verdampfer einfliessen zu lassen. Mit dem Sonnenkollektor strömt deutlich mehr Kältemittel durch das Ventil als in einem System ohne Sonnenkollektor.
Wir betrachten den Kältekreislauf vom Expansionsventil her und halten dabei stets im Hinterkopf, dass es sich um ein System mit variablen Massenströmen und nicht um ein System handelt, das mit einem Kompressor mit fest eingestellter Drehzahl arbeitet.
Das Volumen (V) in den Leitungen, im Panel und im Verflüssiger bleibt konstant, ebenso die Gaskonstante (R). Steigt die Temperatur (T) des Kältemittels um 40°C, dann steigt entweder der Druck (p), wenn die Gasmenge (n) gleich bleibt - oder - die Gasmenge (n) nimmt ab, wenn der Druck konstant bleibt. Im letzteren Fall strömt mehr Kältemittel durch die Öffnung des Expansionsventils durch. Manche kennen das als Pfeifeneffekt von Wasserkesseln. Wenn das Wasser kocht, strömt Dampf durch die Kesselpfeife und es pfeift!
Die wissenschaftliche Erklärung: Wasser wird erhitzt (T), die Menge an Wasserdampf im Kessel wird reduziert (n), währen der Dampfdruck (p) und das Kesselvolumen (V) konstant bleiben. Der gestiegene Massenfluss ergibt bei den Klimaanlagen 1:1 eine höhere Kälte- bzw. Wärmekapazität am Innengerät.
Im Fall, wenn sich das Expansionsventil schliesst, bleibt die Gasmenge konstant und damit erhöht sich der Druck, bis zum erneuten Öffnen des Ventils. Befürchtungen, dass sich dieser Druck nun gegen den Kompressor richtet, erhärten sich nicht. Das kann nur bei über längere Zeit geschlossenem Ventil bei weiterarbeitendem Kompressor geschehen. Normalerweise schliesst das Ventil nur in sehr kurzen Zeitabständen eine Art Steuerung des Massenflusses erreicht wird. Für diese kurzen Zyklen kann sich aufgrund der Länge der Verrohrung und der grundsätzlichen Flussrichtung kein Druck gegen den Kompressor aufbauen. Schliesst das Ventil länger, bedeutet dies, dass der Verdampfer kein Kältemittel mehr anfragt. In diesem Fall fährt auch die Steuerlogik des Gerätes zügig den Kompressor herunter und schaltet ab, da offensichtlich keine Kühlung mehr benötigt wird.
Der höhere Massenstrom führt dazu, dass der Kompressor die Drehzahl und damit den Stromverbrauch senkt - entsprechend der Steuerlogik im Gerät. Die Steuerung versucht, auf Basis der Sensoren und Algorithmen im Verdampfer genau die Kapazität/Massenstrom zu erreichen, die notwendig ist, um damit den Raum zu kühlen. Ist nun der Massenstrom höher als erwartet, so reduziert der Kompressor seine Fördermenge und damit den Stromverbrauch.
Natürlich liegt der Fokus nicht einzig auf dem Kompressor. Nur das perfekte Zusammenspiel der Steuerlogik im Gerät, des Kompressors, des Sonnenkollektors und des thermodynamischem Systemdesigns führen zu derart niedrigem Stromverbrauch.