Splošno o klimatskih napravah

KAJ JE KLIMATSKA NAPRAVA

Klimatska naprava je sistem za klimatizacijo prostorov, ki se poleti uporablja za hlajenje in razvlaževanje toplega in vlažnega zraka, pozimi in v prehodnih sezonah pa za ogrevanje. Najbolj razširjeni klimatski sistem je sistem s toplotno črpalko zrak – zrak v deljeni izvedbi, tako imenovani »split« sistem. »Split« se imenuje zato, ker je sestavljen iz ločenih delov. Del sistema, ki je nameščen v prostoru je notranja enota, del, ki je nameščen na prostem (na primer ob hiši), pa je zunanja enota. Notranje enote služijo obdelavi oziroma klimatizaciji prostorov. Le te so lahko stenske, stropne, talne, kasetne, vgradne ali kanalske. V tem primeru se zrak v prostoru ne klimatizira prek notranje enote nameščene neposredno v prostoru ampak se ga v prostor dovaja prek zračnih kanalov, ki lahko dosežejo vsako bivalno okolje in so nameščeni oziroma skriti pod stropom. S takimi kanalskimi enotami danes najpogosteje klimatiziramo nakupovalne centre. Te enote so povezane s sistemi za prezračevanje z izmenjavo toplote, kar omogoča tudi prosto hlajenje, tako imenovano »free cooling«. Klimatizacija prostorov s kanalskimi klimatskimi napravami je za uporabnika prostorov najudobnejša, saj se zrak zelo enakomerno in neslišno pretaka po vsem prostoru prek difuzorjev nameščenih pod stropom in idealno razporejenih po vsem prostoru (linijski, kasetni,…).

KAKO DELUJE KLIMATSKA NAPRAVA

HLADI IN RAZVLAŽUJE TOPLE IN VLAŽNE PROSTORE

Zunanja enota toploto izmenjuje z okoliškim zrakom, notranja enota, ki neposredno ali posredno klimatizira prostor pa toploto izmenjuje z zrakom v prostoru. Deli sistema (zunanja in ena ali več notranjih enot) so prek bakrene inštalacije po kateri potuje hladilno sredstvo (na primer freon R 410 A) povezani v zaprti sistem, ki ga imenujemo hladilni krog.

Toplotni izmenjevalnik nameščen v notranji enoti je zelo hladen, saj vsebuje hladilno sredstvo (na primer freon R410A), ki kroži skozi zaprti hladilni krog klimatskega sistema. Skozi različne elemente klimatskega sistema je hladilno sredstvo podvrženo spremembam fizikalnega stanja (tekoča – plinasta faza) in se vedno vrne v začetni položaj. Klimatska naprava lahko deluje zaradi nenehnega ponavljanja tega cikla, ki mu rečemo hladili krog. Za spremembo hladilnega sredstva iz tekoče faze v paro je potrebno zagotoviti energijo, torej toploto. Ravno nasprotno, toploto je potrebno odstraniti iz pare, da hladilno sredstvo postane zopet tekoče. Da bi prišlo do izmenjave toplote nastale v procesu navedenih sprememb je potreben drug medij, ki bo pri preoblikovanju sprejel toploto iz plina. Tu pa ni več kaj razmišljati, na razpolago imamo zrak, ki nas obdaja.

Spremembe stanja oziroma transformacije faze hladilnega sredstva iz tekočega v plinasto in zopet v tekoče, potekajo na račun določene količine energije. Zaradi različnih pritiskov in temperaturnih razlik hladilno sredstvo spreminja fizično stanje. Iz tekočega stanja preide v paro ( se uparja) in se nato zopet utekočini (kondenzira). Da se hladilno sredstvo iz tekočega stanja spremeni v paro mora absorbirati toploto iz prostora. Torej, ko klimatska naprava hladi, deli naprave poskrbijo, da hladilno sredstvo pride v notranjo enoto v tekočem stanju, tu prevzame toploto, se upari in potuje proti zunanji enoti, na prosto. Ventilator v prostor vpihuje zrak, ki je od hladilnega sredstva prevzel hlad, elektronika pa regulira delovanje naprave in vzpostavi idealne termične pogoje. Ko klimatska naprava hladi, je toplota, ki izhaja iz zunanje enote na prosto odpadna toplota. Voda (kondenzat), ki se je nabrala v notranji enoti, ker je vodna para na hladni površini toplotnega izmenjevalnika kondenzirala, po cevi za kondenzat odteče na prosto.

Za še lažje razumevanje delovanja klimatskega sistema si lahko pomagamo s primerom hladnih šip v kuhinji (ki predstavljajo toplotni izmenjevalnik v notranji enoti), kjer kuhamo. Tekočina v loncu se ob segrevanju na štedilniku uparja, zrak v kuhinji je takrat vroč in poln pare. Hladno steklo na oknih takrat absorbira toploto, vodna para se na hladni površini stekel utekočini, tako da lahko vidimo, kako po šipah tečejo kapljice vode-kondenzat. Podobno se torej dogaja v klimatski napravi, toda odpre se nam vprašanje, kako lahko ustvarimo hlad sredi vročega poletja. Za ta namen strokovnjaki že vrsto let razvijajo in izboljšujejo posebna delovna sredstva (hladilni plini), ki imajo specifične lastnosti, katere jim omogočajo uparjanje tudi pri nizkih zimskih temperaturah in kondenziranje pri visokih poletnih temperaturah.

Hladilno sredstvo kroži po zaprtem klimatskem sistemu (hladilni krog) in je na svoji poti izpostavljeno različnim, pogojenim pritiskom in temperaturnim razlikam. Dolgo let je bilo najbolj razširjeno hladilno sredstvo v klimatskih napravah freon R22. Večina proizvajalcev pa je ta hladilni plin že nadomestila z novimi plini, kot so R407 C in R410 A. Zaradi določenih ozonski plasti škodljivih elementov, ki so jih vsebovala hladilna sredstva v začetku njihovega razvoja, so svetovne institucije namreč uvedle stroge normative, ki varujejo naravo in življenje, zato so hladilna sredstva, ki se danes lahko uporabljajo (na primer R410 A) brez škodljivih elementov, prijazna do okolja in do naprave.

Puščanje hladilnih sredstev prispeva k podnebnim spremembam. V primeru izpusta v ozračje bi hladilno sredstvo z nižjim potencialom globalnega segrevanja (GWP) k globalnemu segrevanju prispevalo manj kot hladilno sredstvo z višjim GWP. GWP freona R410 A je 1975. To pomeni, da bi bil v obdobju 100 let vpliv na globalno segrevanje v primeru izpusta v ozračje 1 kg zadevne hladilne tekočine 1975 večji od 1 kg CO2. Ravno zaradi zaščite ozonskega plašča uporabnik sam ne sme nikoli poskušati sam spremeniti hladilni obtoka ali razstaviti napravo ampak mora za to vedno prositi strokovnjaka za namestitev klimatskih naprav.

GREJE HLADNE PROSTORE

Klimatska naprava, ki poleti hladi, pozimi deluje ravno obratno – reverzibilno, zrak v notranjem prostoru se zaradi procesa fizikalnega preoblikovanja hladilnega sredstva segreva, zunanji zrak pa se ohladi.

Sistem v napravi se obrne. Kar je pri hlajenju kot odpadna toplota, postane pri ogrevanju vir gretja prostora. Naprava deluje kot toplotna črpalka, zato tudi klimatske naprave, ki hladijo in grejejo imenujemo toplotne črpalke. Hladilno sredstvo toploto za spreminjanje iz tekočega stanja v paro prevzame iz samega sistema in okolice, zato naprava deluje kot toplotna črpalka. Poseben ventil vgrajen na cevi, po kateri kroži hladilno sredstvo spremeni smer kroženja, tako da hladilno sredstvo v notranjo enoto pride uparjeno in tu oddaja toploto. Ventilator v prostor vpihuje ogret zrak, elektronika pa vzpostavi želene termične pogoje. Uporaba toplotne črpalke zrak – zrak za ogrevanje prostorov pomeni velik prihranek električne energije in enostavno rešitev ogrevanja. Posebej primerne za ogrevanje so klimatske naprave uvrščene v razred energetske učinkovitosti A+++, A++ in A+, le te imajo najvišji oziroma zelo visok kazalnik energetske učinkovitosti, tako imenovani SCOP. Najzanesljivejše in najprimernejše kot edini vir gretja prostora pa so klimatske naprave, ki ogrevajo tudi do -25°C zunanje temperature, kot na primer MITSUBISHI ELECTRIC model MSZ-FH VEHZ. Taka naprava predstavlja varčno in izjemno hitro ter enostavno rešitev ogrevanja prostora.