Klimatyzacja – jak ona właściwie działa?

Dla wielu zaskoczeniem jest, że klimatyzator nie tylko chłodzi wnętrze pomieszczenia, ale i może pełnić rolę regulacji wilgotności, ogrzewać czy oczyszczać powietrze. Jeszcze większą tajemnicą jest zasada jego działania. Jak właściwie dochodzi do tego, że w tak pięknym stylistycznie urządzeniu mogą zachodzić tak skomplikowane procesy? Przecież nie jest magią to odświeżające uczucie po włączeniu swojego klimatyzatora.

Klimatyzator jak każde urządzenie składa się z zależnych od siebie podzespołów. Każdy komponent pełni swoją indywidualną funkcję, która przekłada się na cały zaawansowany proces chłodzenia. Klimatyzator posiada 4 najważniejsze elementy w swojej budowie, w które wyposażone jest każde urządzenie chłodnicze. Należą do nich:

sprężarka (compressor)

parownik (evaporator)

skraplacz (condenser)

element dławiący / rozprężny (expansion valve)

Jak klimatyzator chłodzi pomieszczenie?

Przytulna sobota, cały dzień spędzony w miłej atmosferze. Zwieńczeniem dnia będzie wieczór z fantastycznym filmem okraszonym Twoimi ulubionymi lodami. Wyjmujesz lody z zamrażalki i w pośpiechu przygotowujesz miejsce przed telewizorem… by nie zabrakło ciepłych kapci… kocyk no i aby pilot nie był zbyt daleko od centrum dowodzenia. Film odpalony… jeszcze tylko szybko po lody… nagle widzisz, że połowa pucharka z lodami jest już kompletnie rozmrożona… Przecież to normalne i długo się nie zastanawiając lecisz z pucharkiem zasiąść do filmu. A gdyby tak się zastanowić to dlaczego lody się rozpuściły? OK. różnica temperatur. Jasne wyrównanie temperatury czyli lody i pomieszczenie wymieniły się temperaturami… ale czy na pewno? Gdy ogrzewasz ręce przy kaloryferze po przyjściu z zimnego podwórka to oddajesz swoje zimno? Wiele osób tak myśli, a prawa fizyki są zgoła odmienne. Twoje dłonie, które mają niską temperaturę pobierają ciepło z kaloryfera. To samo dzieje się z rozpuszczającymi się lodami, które chłoną energię cieplną z otoczenia tym samym zmieniając swój stan. Te proste procesy zachodzą również w przypadku działania urządzenia klimatyzacyjnego. Klimatyzator „pobiera ciepło” z pomieszczenia, dzięki temu możemy bardzo szybko osiągnąć komfortowa atmosferę. Analizując schemat na powyższym zdjęciu widzimy czynnik chłodniczy powracający z parownika w postaci pary (Gas) zasysany jest przez sprężarkę. Zostaje on sprężony w efekcie czego jego ciśnienie i temperatura znacznie wzrastają. Gorący czynnik chłodniczy (Gas) przewodem tłocznym przepływa przez skraplacz gdzie oddając ciepło ulega skropleniu. Opuszczając skraplacz w postaci cieczy (liquid) napotyka na swej drodze element dławiący (expansion valve). Następuje zdławienie od wysokiego ciśnienia skraplania do niskiego ciśnienia parowania. W efekcie tego procesu czynnik chłodniczy jako ciecz łatwo wrząca odparowuje przy niskiej temperaturze pobierając ciepło z pomieszczenia. Zostaje on ponownie zassany przez sprężarkę i proces zaczyna się od nowa.

By osiągnąć tak zaawansowane urządzenia klimatyczne często wykorzystywane są proste prawa fizyki. Dzieje się tak również w tym przypadku, gdzie została wykorzystana I oraz II zasada termodynamiki Newtona. Znajomość tych zasad znacznie ułatwia zrozumienie procesów występujących w obiegu chłodniczym. W moment pojmiemy, że odbiór ciepła z chłodzonego pomieszczenia w łatwy sposób osiągniemy obniżając temperaturę w parowniku urządzenia chłodniczego.

I Zasada Termodynamiki Newtona: W układzie zamkniętym energia nie może zniknąć, a jedynie zamienić się w inną formę energii. Energia cieplna i mechaniczna są równoważne.1

II Zasada Termodynamiki Newtona: Ciepło przepływa zawsze tylko z ciała o wyższej temperaturze do ciała o niższej temperaturze, nigdy odwrotnie, gdyż potrzebny byłby do tego pewien wydatek energii.2

Co jeszcze potrafi ta sprytna klimatyzacja?

Skoro upalnym latem chcemy schłodzić pomieszczenie to czy zimą musimy być skazani jedynie na kominek, piec czy sezon grzewczy, który rozpocznie MPEC? A co, w przypadku zimniejszych dni późnej jesieni, kiedy jeszcze nie ma sezony grzewczego i kaloryfery są zimne? Czy jesteśmy skazani na ciepłe kapcie, koc i ubieranie się na cebulkę? Na szczęście zaawansowane klimatyzatory, a w zasadzie wszystkie już obecne na rynku wyposażone są w funkcję ogrzewania. Wystarczy odwrócić cały wyżej opisywany proces i uzyskamy przyjemne ciepło w każdym pomieszczeniu. Obecnie klimatyzatory w standardzie wyposażone są w opcje grzania, a cały proces odwraca się za pomocą zaworu rewersyjnego. Przebieg procesu odbywa się tak samo, różnica polega na tym, że wymiennik na zewnątrz pełni rolę parownika, wymiennik wewnętrzny rolę skraplacza.

By ułatwić wymianę ciepła w obu wymiennikach zarówno parownik jak i skraplacz w klimatyzatorze wyposażone są w wentylatory. W zależności od stopnia zaawansowania urządzenia oraz jego przeznaczenia zastosowanie ma element dławiący w postaci kapilary lub zaworu rozprężnego. Zawór rozprężny może występować również w postaci termostatycznej lub elektronicznej. Jeżeli chodzi o sprężarkę ona również może występować w wielu odmianach. Urządzenia takie jak lodówka czy klimatyzatory domowe wyposażone są w sprężarkę hermetyczną, tłokową lub rotacyjną. Odmiana sprężarki występującej w urządzeniu zależna jest od samej wielkości urządzania.

Obecnie klimatyzatory posiadają coraz więcej dogodnych funkcji. Wedle uznania i potrzeb możemy wykorzystać klimatyzator już nie tylko do chłodzenia, ale również ogrzewania, osuszania, czy wentylacji pomieszczenia. Dbając o komfort swój i swojej rodziny warto zaopatrzyć się w jak najbardziej wszechstronne urządzenie, gdyż nigdy nie wiemy, kiedy wybrane funkcje mogą znacznie poprawić komfort naszego życia.