Wraz ze wzrostem średnich temperatur w lecie urządzenia do klimatyzacji stały się niezbędne w lokalach użytkowych. Trudno sobie dziś wyobrazić nowoczesne biura, centra handlowe, placówki medyczne, hotele, czy restauracje bez klimatyzacji. Przed planowaną inwestycją warto wiedzieć jak jest zbudowana klimatyzacja, z czym wiąże się jej instalacja, a także na czym polega zasada działania i oraz czego możemy oczekiwać od systemu.
Klimatyzacja to standard
Klimatyzacja stała się standardem, do którego dążymy w przestrzeni publicznej, a coraz częściej także w prywatnej. Wpływają na to z jednej strony coraz wyższe temperatur, 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.
Urządzenia całoroczne czyli klimatyzacja do chłodzenia i ogrzewania
Mimo tego, iż na co dzień przebywamy w klimatyzowanych pomieszczeniach to właściwie nie wiemy jak jest zbudowane i co potrafi urządzenie, które zapewnia nam przyjemny chłód w upalne dni. Przede wszystkim więc warto wiedzieć, że obecnie systemy klimatyzacji nie służą wyłącznie do chłodzenia pomieszczeń w lecie. Zaawansowane technologicznie urządzenia są dziś w istocie rewersyjnymi pompami ciepła powietrze – powietrze pozwalającymi kontrolować i regulować temperaturę w pomieszczeniach. W zależności od potrzeb system może pracować w trybie pracy chłodzenia, ale także w trybie grzania. Jeżeli więc zależy nam, aby korzystać z funkcji ogrzewania klimatyzacją warto wybrać urządzenie wyposażone w pakiet zimowy o wysokiej wydajności w trybie grzania np. Rotenso Mirai, Versu, Revio, Luve, Teta lub Imoto.
Z jakimi kosztami na etapie eksploatacji powinniśmy się liczyć? Urządzenie klimatyzacyjne średnio pobiera jedynie ok 30 proc. mocy elektrycznej w stosunku do wygenerowanej energii chłodniczej/cieplnej.
Budowa systemu klimatyzacji
Aby wyjaśnić zasadę działania systemu klimatyzacji warto przyjrzeć się jak urządzenie, a właściwe system, jest zbudowany. Dlaczego system? Otóż, poza klimatyzatorami przenośnymi typu monoblok, które są raczej niszowym, choć czasem jedynym możliwym rozwiązaniem, standardowy układ składa się z jednostki wewnętrznej oraz agregatu umieszczanego na zewnątrz budynków (wyjątkiem jest układ Rotenso RVF V-stage przeznaczony do zabudowy wewnątrz lokali zabytkowych). “Oczywista oczywistość” dla branży instalacyjnej, ale klienci często okazują zdziwienie, że moduł który wisi wewnątrz pomieszczenia musi współpracować z drugim, który jest na zewnątrz czyli tzw. agregatem.
Jak zatem są zbudowane jednostka wewnętrzna i zewnętrzna?
Najistotniejszymi elementami pozwalającymi realizować urządzeniom zasadniczą funkcję chłodzenia lub grzania są w jednostce zewnętrznej:
- zawór czterodrogowy,
- sprężarka,
- element rozprężny,
- wymiennik (parownik /skraplacz)
- wentylator.
Z kolei jednostka wewnętrzna składa się m.in. z:
- wymiennika (skraplacz/parownik)
- wentylatora.
Uwaga: wymienniki jednostki wewnętrznej oraz zewnętrznej, w zależności od realizowanego trybu pracy, nazywane są naprzemiennie parownikiem lub skraplaczem.
- Parownik – w nim czynnik odparowuje do stanu gazowego oddając do powietrza chłód
- Skraplacz – w nim czynnik skrapla się do stanu cieczowego oddając do powietrza ciepło
Oczywiście pracą całego systemu zawiaduje automatyka wraz z czujnikami temperatury wbudowanymi zarówno w jednostce wewnętrznej, jak i zewnętrznej.
Klimatyzacja – zasada działania w trybie chłodzenia
Każdy system klimatyzacji wymaga ponadto zastosowania czynnika roboczego, który umożliwia dokonanie się procesu przemiany termicznej tj. transportu energii cieplnej lub chłodniczej (obecnie czynnikiem najczęściej stosowanym w systemach klimatyzacji jest R32).
Wracając do meritum, proces wygląda następująco:
- Czynnik chłodniczy (roboczy) zostaje sprężony w sprężarce, która dla utrzymania obiegu czynnika w układzie pobiera energię elektryczną (jaka wspomniano średnio stosunek energii pobranej to ok 30 proc. do generowanej mocy chłodniczej/grzewczej ok. 70 proc.). W sprężarce zarówno ciśnienie, jak i temperatura czynnika wzrastają.
- Następnie, ciepły czynnik zostaje przekierowany na zawór 4-drogowy, który decyduje o kierunku przepływu czynnika, a tym samym o trybie pracy chłodzenie/grzanie. W przypadku realizacji trybu chłodzenia czynnik jest przetłoczony do wymiennika (skraplacz) jednostki zewnętrznej. Obieg powietrza na wymienniku (skraplaczu) jest wymuszany przez wentylator, ciepło z czynnika zostaje oddane do powietrza zewnętrznego, a gaz ulega skropleniu i przechodzi w stan ciekły (nadal pod wysokim ciśnieniem).
- Ciecz dostaje się do elementu rozprężnego (kapilara lub elektroniczny zawór rozprężny EEV), przez który czynnik jest dławiony – zostaje znacznie zmniejszone jego ciśnienie i temperatura.
- Schłodzony czynnik w postaci cieczy zostaje podany na wymiennik jednostki wewnętrznej (w tym przypadku parownik). Jednostka wewnętrzna jest wyposażona w wentylator, który to wymusza obieg powietrza.
- Czynnik odparowując na wymienniku (parownik) 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 jednostki zewnętrznej, gdzie ponownie zostaje sprężony.
- Proces się powtarza.
Klimatyzacja – zasada działania w trybie ogrzewania
Jak wspomniano klimatyzatory, dzięki zaawansowanej technologii inwerterowej działają jako rewersyjne pompy ciepła typu powietrze-powietrze realizując skutecznie funkcję grzania. Zasada działania systemu klimatyzacji w trybie grzania jest odwrotna i polega na tym, iż jednostka zewnętrzna pobiera zakumulowane w atmosferze ciepło i dalej, poprzez układ instalacji freonowo-sprężarkowej, oddaje je za pomocą jednostki wewnętrznej do powietrza wewnątrz budynku.
Jak wygląda ten proces krok po kroku:
- Czynnik chłodniczy zostaje sprężony w sprężarce jednostki zewnętrznej, gdzie wzrasta jego temperatura.
- Następnie, ciepły czynnik zostaje przekierowany na zawór 4-drogowy, który decyduje o kierunku przepływu czynnika, a tym samym o trybie pracy chłodzenie/grzanie. W przypadku realizacji trybu grzania czynnik zostaje przetłoczony bezpośrednio na wymiennik jednostki wewnętrznej (skraplacz).
- Wentylator wbudowany w jednostce wewnętrznej wymusza obieg powietrza na skraplaczu, a ciepło z czynnika zostaje oddane do pomieszczenia, zaś gaz skrapla się i przechodzi w stan ciekły (nadal pod wysokim ciśnieniem).
- Skroplony gaz w postaci cieczy dostaje się do elementu rozprężnego jednostki zewnętrznej, którym może być kapilara lub termostatyczny zawór rozprężny EEV.
- Ciecz jest dławiona – by zmniejszyć odpowiednio jej ciśnienie i temperaturę.
- Czynnik zostaje podany na parownik jednostki zewnętrznej,
- Wentylator wymusza obieg powietrza na parowniku. 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 się powtarza.
