Wraz ze wzrostem temperatur w lecie klimatyzacja staje się niezwykle pożądana w lokalach użytkowych. Trudno wyobrazić sobie wiele miejsc bez tego udogodnienia. Ale przed planowaną inwestycją, warto zajrzeć do środka. W tym poradniku wyjaśniamy, jak działa klimatyzacja, jakie są główne elementy jej budowy oraz dlaczego warto znać podstawy działania tego systemu. Co tak naprawdę dzieje się w środku urządzenia, które z taką łatwością chłodzi powietrze?
Co to jest klimatyzacja? Wprowadzenie
Klimatyzacja to system, którego głównym zadaniem jest regulacja warunków powietrza w pomieszczeniu – przede wszystkim temperatury, wilgotności oraz czystości. Dzięki temu możemy stworzyć komfortowe środowisko do życia, pracy, odpoczynku czy przechowywania wrażliwego sprzętu. Dlatego warto pamiętać, że klimatyzacja nie tylko chłodzi lub grzeje (o czym wspomnimy jeszcze w dalszej części tekstu), ale pozwala dostosować parametry powietrza do naszych potrzeb. I są to podstawowe funkcje klimatyzatora.
W tym miejscu warto też wspomnieć o często mylonych pojęciach, czyli klimatyzacji i wentylacji. Wentylacja pozwala na wymianę powietrza – obieg powietrza jest otwarty, za to w przypadku klimatyzacji jest to obieg zamknięty. Choć trzeba też zaznaczyć, że nowoczesne systemy mogą łączyć te funkcje – to klimatyzacja z rekuperacją. Nowoczesne systemy klimatyzacyjne mają też funkcję oczyszczania powietrza.
Klimatyzacja stała się standardem, do którego dążymy w przestrzeni publicznej, a coraz częściej także w prywatnej. Wpływają na to z jednej strony coraz wyższe temperatury, a z drugiej – rosnące oczekiwania wobec komfortu naszych domów i mieszkań. Inwestorzy już na etapie projektowania domu uwzględniają montaż systemu klimatyzacji, co jest optymalne ze względu na możliwość całkowitego ukrycia (poprzez zabudowę) instalacji przed wykończeniem lokalu. W innym wypadku nic nie stoi na przeszkodzie, by później wyposażyć dom w klimatyzatory ścienne.
A jak było kiedyś? O początkach klimatyzacji słów kilka
Ludzkość od zarania dziejów próbowała znaleźć sposoby na skuteczne schłodzenie powietrza. Jednak to dopiero w 1902 roku Willis Carrier stworzył pierwszy klimatyzator dla drukarni w Nowym Jorku. Zadaniem tego urządzenia było utrzymanie odpowiedniej wilgoci, by papier w drukarni się nie fałdował. Amerykańskiego wynalazcę uznaje się dziś za ojca klimatyzacji.
W kolejnych latach rozwój tej technologii napotykał wiele przeszkód, ale nie powstrzymało to Carriera od badań, które miały ulepszą systemy klimatyzacyjne. Pierwszym klimatyzowanym budynkiem był Rivoli Theatre w Nowym Jorku, a instalacja została oddana do użytku w 1925 roku. Niedługo później rozwiązanie to trafiło na pierwszy statek pasażerski. Tym samym historia klimatyzacji, jaką znamy dziś, ma już ponad 100 lat. I chociaż przez ten czas sama technologia zmieniła się nie do poznania, sama zasada działania jest bardzo zbliżona.
Dowiedz się więcej o klimatyzacji:
- Montaż klimatyzacji – jak się do niego przygotować?
- Gdzie umieścić klimatyzator ścienny?
- Gdzie zamontować jednostkę zewnętrzną klimatyzatora?
Budowa klimatyzacji. Z czego składa się cały system?
System klimatyzacji składa się z co najmniej dwóch współpracujących ze sobą urządzeń – jednostki wewnętrznej i zewnętrznej. Mówimy wtedy o klimatyzacji typu split. Ale może składać się również z agregatu na zewnątrz i kilku podłączonych do niego jednostek wewnętrznych (multisplit). Wyjątkiem jest klimatyzacja przenośna (pochłania ciepło z wnętrza budynku i oddaje je na zewnątrz przez rurę), która jest jednym urządzeniem, ale jest to produkt dość niszowy. Jeszcze innym rodzajem jest system RVF, w którego skład może wchodzić nawet kilkadziesiąt jednostek.
Niezależnie jednak od rodzaju, elementy klimatyzatora są niezmienne. Zajrzyjmy więc do środka systemu, by móc przejść do meritum, czyli jak działa klimatyzacja domowa (i nie tylko).
Jednostka zewnętrzna to wbrew pozorom główna część systemu klimatyzacji, w której dzieje się większość całej magii. W jej skład wchodzą:
- sprężarka,
- zawór czterodrogowy,
- zawór rozprężny (lub element rozprężny),
- wymiennik (skraplacz/parownik),
- wentylator.
Jednostka wewnętrzna, którą montujemy zazwyczaj na ścianie w domu, składa się z:
- wymiennika (skraplacza/parownika),
- wentylatora.
Wymienniki jednostki wewnętrznej oraz zewnętrznej, w zależności od realizowanego trybu pracy (chłodzenie lub ogrzewanie pomieszczeń), nazywane są naprzemiennie parownikiem lub skraplaczem:
- parownik – w nim czynnik odparowuje do stanu gazowego i oddaje chłód do powietrza,
- skraplacz – w nim czynnik skrapla się do stanu ciekłego i oddaje ciepło do powietrza.
Pracą całego systemu klimatyzacji steruje automatyka wraz z czujnikami wbudowanymi zarówno w jednostce wewnętrznej, jak i zewnętrznej.
Jak działa klimatyzacja? Schemat działania klimatyzacji
Nowoczesne klimatyzatory wyglądają elegancko i działają cicho, ale w ich wnętrzu trwa bardzo dynamiczny i technicznie złożony proces. Cały cykl chłodzenia lub grzania opiera się na zasadach termodynamiki, a kluczową rolę odgrywa czynnik chłodniczy (R32), który krąży w zamkniętym obiegu.
Klimatyzacja może zarówno chłodzić, jak i grzać, co trzeba szczególnie podkreślić, bo raczej kojarzy się głównie z obniżaniem temperatury. Zasada działania jest wtedy odwrotna, co opisujemy poniżej – poznasz szczegółowy schemat działania klimatyzacji w trybach chłodzenia i grzania.
Klimatyzacja w trybie chłodzenia
Czynnik chłodniczy zostaje sprężony w sprężarce, która dla utrzymania obiegu czynnika w układzie pobiera energię elektryczną. Ciśnienie czynnika oraz jego temperatura wzrasta.
Następnie ciepły czynnik zostaje przekierowany na zawór czterodrogowy, który decyduje o kierunku przepływu czynnika, a tym samym o trybie pracy (chłodzenie/grzanie). W przypadku realizacji trybu chłodzenia czynnik jest przetłoczony do wymiennika (skraplacza) jednostki zewnętrznej. Przepływ powietrza na wymienniku jest wymuszony przez wentylator. Ciepło z czynnika chłodniczego zostaje oddane do powietrza zewnętrznego, a gaz ulega skropleniu i przechodzi w ciekły stan skupienia (nadal pod wysokim ciśnieniem).
Ciecz dostaje się do zaworu rozprężnego, przez który czynnik jest “dławiony” – zostaje znacznie zmniejszone jego ciśnienie oraz temperatura. Zimny czynnik w postaci cieczy zostaje podany na wymiennik (w tym przypadku parownik) jednostki wewnętrznej. Wentylator wymusza przepływ powietrza.
Czynnik chłodniczy odparowuje na wymienniku i oddaje chłód do powietrza wewnątrz pomieszczenia, realizując w ten sposób funkcję chłodzenia. Jednocześnie czynnik ogrzewa się od zaciąganego przez wentylator ciepłego powietrza z pomieszczenia, w związku z czym zmienia wstępnie swój stan na gazowy.
Czynnik, który oddał chłód do pomieszczenia – teraz w postaci gazowej – wraca do sprężarki, gdzie ponownie zostaje sprężony. I w tym momencie, cały opisany proces powtarza się.
Klimatyzacja w trybie grzania
Czynnik chłodniczy zostaje sprężony w sprężarce jednostki zewnętrznej, gdzie wzrasta jego temperatura.
Następnie ciepły czynnik zostaje przekierowany na zawór czterodrogowy, który decyduje o kierunku przepływu czynnika, a tym samym o trybie pracy (chłodzenie/grzanie). W przypadku funkcji grzania czynnik zostaje przetłoczony bezpośrednio na wymiennik (skraplacz) jednostki wewnętrznej klimatyzatora. Zasada działania jest w tym wypadku odwrotna.
Wentylator wbudowany w jednostce wewnętrznej wymusza obieg powietrza, a ciepło z czynnika zostaje oddane do pomieszczenia. Gaz skrapla się i przechodzi w stan ciekły. Skroplony gaz w postaci cieczy dostaje się do zaworu rozprężnego jednostki zewnętrznej. Wtedy ciecz jest “dławiona” i zmniejsza się jej ciśnienie oraz temperatura.
Czynnik chłodniczy zostaje podany na parownik jednostki zewnętrznej, a wentylator wymusza obieg powietrza na wymienniku. Czynnik ogrzewa się od powietrza zewnętrznego i przechodzi w stan gazowy. Ogrzany czynnik w postaci gazowej wraca do sprężarki agregatu, gdzie ponownie zostaje sprężony, zwiększając swoją temperaturę.
Proces powtarza się.
Klimatyzacja – komfort, który warto zrozumieć
Teraz wiesz już, jak działa klimatyzacja i co sprawia, że powietrze w Twoim domu może stać się przyjemne. Choć początkowo proces chłodzenia lub grzania powietrza przez klimatyzator wydaje się skomplikowany, w rzeczywistości opiera się na krążeniu czynnika chłodzącego, wymianie ciepła i pracy kilku kluczowych komponentów.
