Ateş, su ve yol tuzuyla soğutma: Carré'den Einstein'a uzanan fikir atölyede
Bir YouTube kanalı ateş, su ve yol tuzuyla 5 dereceye inen bir soğutucu kurdu. Kompresörsüz soğutmanın fiziği ve Carré'den Icyball'a, Einstein'ın buzdolabına uzanan 170 yılı aşkın geçmişi.
Ateşin ısıttığı bir tankta tuzlu su kaynıyor; borularla bağlı öbür uçta ise sıcaklık 5 dereceye iniyor. Kompresör yok, prize takılı bir motor yok. YouTube'daki Greenhill Forge kanalının 10 Ekim 2026'da yayımladığı videoda gösterilen düzenek, kanalın sahibinin kendi tasarlayıp kurduğu ve videonun açıklamasındaki ifadeyle "ateş, su ve yol tuzuyla çalışan" bir soğutma sistemi. Hackaday'in 18 Ekim'deki yazısına göre ilk denemelerde dış ortam 16 °C civarındayken sistem yaklaşık 5 °C'ye ulaştı.
Bu sayılar bir buzdolabı için mütevazı. Asıl ilginç olan, soğuğun nereden geldiği. Greenhill Forge videonun açıklamasında durumu şöyle özetliyor: Dünyadaki buzdolabı ve klimaların neredeyse hepsi bir sıvıyı kaynatarak ısıyı emer, sonra o buharı başka bir yere taşıyıp ısıyı orada bırakır; bu döngüyü de hemen hepsinde elektrikli bir kompresör döndürür. Bu düzenekte ise kompresörün işini ısı ve kimya görüyor. Elektriğin güvenilmez ya da hiç olmadığı yerler için bu fark küçük değil.
Üstelik fikir yeni de değil. Isıyla soğutma, elektrikli buzdolabından önce vardı; 19. yüzyılın ortasında bir Fransız mühendisin buz makinesinde, 1920'lerde elektriği olmayan Amerikan kırsalında gazyağıyla ısıtılan bir "buz topu"nda, hatta Albert Einstein'ın imzasını taşıyan bir patentte karşımıza çıkıyor.
Soğuğun kaynağı: kaynayan sıvı ısı çeker
Her soğutucunun temelinde aynı olgu yatar: Bir sıvı buharlaşırken çevresinden ısı alır. Terin cildi serinletmesi de bundandır. Ancak suyun 100 derecede kaynaması yalnızca deniz seviyesindeki hava basıncı için geçerli. Basınç düştükçe kaynama noktası da düşer. Wikipedia'daki suyun buhar basıncı tablosuna göre su, basınç 0,87 kilopaskala indiğinde 5 °C'de kaynar; bu, deniz seviyesindeki atmosfer basıncının (yaklaşık 101 kilopaskal) yüzde birinden bile az.
Yani suyu yeterince düşük basınçlı bir kapta tutarsanız, oda sıcaklığında bile köpürerek kaynar ve bunu yaparken bulunduğu yeri soğutur. Sorun, kaynamanın sürmesi için oluşan buharın oradan sürekli uzaklaştırılması gerekmesi. Buhar birikirse basınç yükselir, kaynama durur. Sıradan buzdolabında bu buharı kompresör emer. Absorpsiyonlu (emmeli) soğutucularda ise bu işi bir kimyasal görür.
Tuz neden işe yarıyor?
Derişik tuzlu su, saf sudan daha "susuzdur": Üzerindeki buhar basıncı düşüktür, bu yüzden çevresindeki su buharını kendine çeker ve içinde çözer. Sünger gibi düşünülebilir. Greenhill Forge'un düzeneğinde, Hackaday'in anlattığına göre, düşük basınçlı soğutma bölümünde suyun kaynamasıyla oluşan buhar, yukarıdan duş gibi dökülen tuz çözeltisi tarafından yakalanıp oradan uzaklaştırılıyor. Böylece basınç düşük kalıyor ve su kaynamayı sürdürüyor.
Buharı emdikçe tuz çözeltisi seyrelir ve gücünü yitirir. İşte ateş burada devreye giriyor. Sistem üç döngüden oluşuyor:
- Üreteç döngüsü: Isı kaynağı ve yol tuzu karıştırılmış su tankı burada. Seyrelmiş çözelti ısıtılınca içindeki fazla su buhar olarak ayrılıyor, tuz yeniden derişik hale geliyor.
- Yoğuşturucu: Kaynayıp ayrılan su buharı burada soğuyup yeniden sıvıya dönüşüyor. Bu su bir vanadan geçerek damla damla soğutma bölümüne iniyor.
- Emici bölüm: Basıncın çok düşük tutulduğu bu kısımda damlayan su hızla kaynıyor ve çevresini soğutuyor; oluşan buharı tuz çözeltisi duşu emip götürüyor.
Sistemin tamamen elektriksiz olmadığını da belirtmek gerek: Hackaday'e göre pompaları ve fanları çalıştırmak için az miktarda elektrik gerekiyor, bu da küçük bir güneş paneli ya da aküyle karşılanabiliyor. Enerjinin asıl büyük kısmını ise tuzlu suyu kaynatan ateş veriyor. Düzenekte sıcaklık ve basınç algılayıcıları da bulunuyor.
Hangi tuzun kullanıldığı konusunda bir belirsizlik var. Videonun açıklamasında yalnızca "yol tuzu" yazıyor. Hackaday'deki bir okur yorumunda bunun kalsiyum klorür çözeltisi olduğu söyleniyor; bunu videonun açıklamasından doğrulayamadık. Kalsiyum klorür hem yollarda buz çözücü olarak kullanılan hem de havadaki nemi güçlü biçimde çeken, bu yüzden kurutucu olarak da satılan bir tuz. Büyük sanayi tesislerindeki tuz-su soğutucularında ise Wikipedia'ya göre genellikle lityum bromür ya da lityum klorür çözeltisi kullanılıyor.
Aynı okur yorumları arasında küçük bir terim tartışması da çıkmış: Kimi okurlar bunun "adsorpsiyon" olduğunu söylemiş. İki kavram sık karıştırılıyor. Adsorpsiyonda buhar, silika jel gibi katı bir maddenin yüzeyine tutunur. Absorpsiyonda ise buhar bir sıvının içinde çözünür. Burada buharı yakalayan şey sıvı bir tuz çözeltisi olduğu için doğru terim absorpsiyon.
Greenhill Forge kanalının yayımladığı videoda düzeneğin tasarımı, yapımı ve ilk denemeleri adım adım gösteriliyor:
Fikir yeni değil: Carré kardeşlerin buz makineleri
Isıyla soğutmanın kökü 1850'lere uzanıyor. Wikipedia'daki Ferdinand Carré maddesine göre ağabeyi Edmond Carré 1850'de su ve sülfürik asit kullanan ilk absorpsiyonlu soğutucuyu geliştirdi. Ferdinand Carré bu çalışmayı sürdürdü ve 1858'de soğutucu olarak amonyak, emici olarak su kullanan bir makine yaptı. Makine 1859'da Fransa'da, 1860'ta ABD'de patentlendi. Carré 1862'de Londra'daki uluslararası sergide saatte 200 kilogram buz üreten makinesini tanıttı. 1876'da ise Paraguay adlı gemiye kurduğu soğutma sistemi, donmuş etin kıtalar arası taşınmasını sağladı.
Carré'nin 2 Ekim 1860 tarihli ABD patentinde dikkat çekici bir ayrıntı var: Amonyak-su çiftinin yanında aynı biçimde işletilebilecek başka maddeler de sayılıyor ve bunlardan biri kurutulmuş kalsiyum klorür ile su. Patente göre bu çift için ısının 374-392 Fahrenhayt dereceye, yani yaklaşık 190-200 °C'ye çıkması gerekiyordu. Kısacası "tuz ve su ile ısıdan soğuk elde etmek" fikri 160 yılı aşkın süredir kâğıt üzerinde.
Bir sabah ısıt, bütün gün soğut: Icyball
Elektriğin henüz kırsala ulaşmadığı 1920'lerde aynı ilke eve girdi. Toronto'dan mühendis David Forbes Keith, 1927'de başvurduğu ve 1929'da aldığı patentle iki metal küreden oluşan taşınabilir bir soğutucu tasarladı. Patentinde amacını, yapay soğutmayı orta gelirli insanların bütçesine uygun hale getirmek diye anlatıyordu. Haklarını Amerikalı sanayici Powel Crosley Jr. satın aldı ve Crosley Radio Corporation, "Icyball" adlı cihazı 1929'da satışa çıkardı. (Wikipedia'ya göre aynı adı taşıyan daha eski bir soğutucuyu 1923'te Avustralyalı Edward Hallstrom da yapmıştı.)
Icyball'ın işleyişi Greenhill Forge'un düzeneğinin elle çalıştırılan, kesintili bir akrabası gibi. Kürelerden birinde amonyağı içinde çözmüş su, ötekinde sıvı amonyak bulunuyor. Wikipedia'daki anlatıma göre sabah sıcak küre yaklaşık bir buçuk saat ısıtılıyor; amonyak sudan ayrılıp soğuk suya batırılmış öbür kürede sıvılaşıyor. Dolum bitince, Keith'in patentinde de tarif edildiği gibi, bir düdük ötüyor. Ardından düzenek ters çevriliyor, sıcak küre soğuk suya konuyor, amonyağı biriktiren küre ise soğutma dolabının içine yerleştiriliyor. Basınç düştükçe amonyak kaynayıp yeniden suya dönüyor ve bunu yaparken dolabın içini soğutuyor. Wikipedia'ya göre cihaz bir fincan gazyağıyla bir gün çalışabiliyordu ve yaklaşık bir günlük kullanımın ardından yeniden dolum gerekiyordu.
Einstein ve Szilárd'ın hareketsiz buzdolabı
Hikâyenin en şaşırtıcı durağı belki de bu. Albert Einstein ile eski öğrencisi Leó Szilárd, 1926'dan 1934'e kadar ev tipi soğutucuları iyileştirmek üzerine birlikte çalıştı. Wikipedia'nın aktardığına göre ikiliyi harekete geçiren, Berlin'de bir ailenin buzdolabının contası bozulup zehirli gaz sızdırması sonucu hayatını kaybettiğini anlatan gazete haberleriydi. Fikirleri basitti: Hareketli parçası olmayan bir cihazda conta da bozulmaz.
Ortaya çıkan tasarım su, amonyak ve bütan olmak üzere üç akışkanla çalışıyor, sabit basınçta işliyor ve yalnızca bir ısı kaynağına ihtiyaç duyuyordu. Google Patents'teki kayda göre ABD patenti 16 Aralık 1927'de başvurulup 11 Kasım 1930'da 1.781.541 numarayla verildi. İkili altı ülkede, üç farklı model için toplam 45 patent aldı. Ancak cihaz mevcut buzdolaplarından daha az verimliydi; insan sağlığı için daha az tehlikeli Freon gazının yaygınlaşması, 1929 Büyük Buhranı ve Almanya'daki Nazi yönetimi de ticari başarının önünü kesti. Patentlerin en umut verici olanlarını İsveçli Electrolux satın aldı.
Einstein tasarımı da aslında bir başka buluşun üzerine kuruluydu: Stockholm'deki Kraliyet Teknoloji Enstitüsü'nden iki öğrenci, Baltzar von Platen ve Carl Munters, 1922'de pompasız çalışan üç akışkanlı bir absorpsiyonlu soğutucu geliştirmişti. Bu tasarımı 1923'te üretmeye başlayan AB Arctic'i 1925'te Electrolux satın aldı. Wikipedia'ya göre Electrolux bu ilkeyle çalışan ev buzdolaplarını 1990'lara kadar üretti; bugün karavanlardaki sessiz buzdolaplarının birçoğu hâlâ bu ilkeyle çalışıyor.
Einstein'ın buzdolabı unutulmadı da. 2008'de Oxford Üniversitesi'nden Malcolm McCulloch'un yönettiği bir ekip, elektriği olmayan kırsal bölgeler için tasarımı yeniden ele aldı. McCulloch, tasarımın ticarileşmekten hâlâ çok uzak olduğunu ama verimin özgün tasarıma göre dört katına çıkarılabileceğini söylemişti. Türkiye'de de ev tipi absorpsiyonlu buzdolapları akademik ilgi gördü; örneğin İTÜ'de 2003'te hazırlanan bir yüksek lisans tezi, bu cihazların düşük performans sorununu deneysel ve kuramsal olarak inceledi.
| Yıl | Gelişme |
|---|---|
| 1850 | Edmond Carré, su ve sülfürik asitle çalışan ilk absorpsiyonlu soğutucuyu geliştirdi |
| 1858 | Ferdinand Carré, amonyak-su çiftiyle çalışan makinesini yaptı (ABD patenti 1860) |
| 1922 | Baltzar von Platen ve Carl Munters pompasız üç akışkanlı tasarımı geliştirdi |
| 1926 | Einstein ve Szilárd soğutucu üzerine çalışmaya başladı (ABD patenti 1930) |
| 1929 | Crosley, gazyağıyla ısıtılan Icyball'ı satışa çıkardı |
| 2008 | Oxford Üniversitesi'nde bir ekip Einstein tasarımını yeniden ele aldı |
| 2026 | Greenhill Forge ateş, su ve yol tuzuyla çalışan düzeneğini tanıttı |
Tablodaki tarihler ilgili Wikipedia maddelerinden ve Google Patents'teki patent kayıtlarından derlendi.
Bedeli: verim
Peki bu kadar eski ve zarif bir fikir neden mutfaklarımızda değil? Wikipedia'daki absorpsiyonlu soğutucu maddesine göre bu çevrimin performans katsayısı, kompresörlü çevrimin yaklaşık beşte biri. Aynı miktarda soğuk için çok daha fazla enerji harcanıyor. Şebeke elektriği olan yerde kompresörün öne çıkmasının nedeni bu. Isıyla soğutma ise ısının ücretsiz ya da zaten ortada olduğu yerlerde anlamlı hale geliyor: güneş, bir fabrikanın atık ısısı ya da zaten yanan bir soba.
Greenhill Forge'un düzeneğinin de sınırları açık. Ölçülen 5 °C, yalnızca ilk denemelerde ve 16 °C gibi ılık bir havada elde edildi. Ateşin ne kadar yakıt tükettiği, sistemin kaç saat kesintisiz çalışabildiği ya da 30 derecelik bir yaz gününde nasıl davrandığı Hackaday yazısında ve videonun açıklamasında yer almıyor. Bir de fiziksel bir sınır var: Soğutucu akışkan su olduğu için sıcaklık 0 °C'nin altına inemez, su donar. Bu yüzden su-tuz sistemleri dondurucu değil, serinletici ya da soğuk su makinesi olarak kullanılıyor.
Asıl açık soru, bir atölye düzeneğinin uzun süre ayakta kalıp kalamayacağı. Suyun düşük sıcaklıkta kaynaması için gereken çok düşük basıncı aylarca korumak, tuzlu çözeltinin borulardaki etkisiyle baş etmek ve bütün bunları köydeki bir evin bütçesine sığdırmak, Carré'den bu yana her ısıyla soğutma girişiminin önündeki sınav oldu. Greenhill Forge'un denemesi, bu sınavın malzeme listesinin bir tank, bir ateş ve yol tuzuna kadar küçülebildiğini gösteriyor; gerisini sonraki ölçümler söyleyecek.
Fotoğraf: Jeremy Mikesell, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons
