Klimatyzacja nie wytwarza chłodu. Przenosi ciepło z pomieszczenia na zewnątrz, podobnie jak lodówka, wykorzystując zamknięty obieg czynnika chłodniczego. Czynnik zmienia stan skupienia, a sprężarka wymusza jego przepływ między jednostką wewnętrzną i zewnętrzną.
Z czego składa się klimatyzacja?
Najczęściej spotykany system typu split ma dwie jednostki połączone instalacją z rur miedzianych. Przepływa nimi czynnik chłodniczy, który przenosi energię cieplną. To nie jest ten sam obieg co przepływ powietrza w pomieszczeniu. Klimatyzator zwykle schładza i filtruje powietrze znajdujące się wewnątrz, ale nie wymienia go automatycznie na świeże powietrze z zewnątrz. Za taką wymianę odpowiada wentylacja.
Główne elementy układu to:
- Jednostka wewnętrzna – znajduje się w niej wymiennik ciepła pełniący podczas chłodzenia funkcję parownika oraz wentylator, który przepuszcza powietrze z pomieszczenia przez wymiennik.
- Jednostka zewnętrzna – zawiera sprężarkę, drugi wymiennik pełniący funkcję skraplacza, wentylator oraz element rozprężny.
- Rury miedziane – tworzą zamknięty obieg, którym czynnik przemieszcza się między jednostkami.
- Czynnik chłodniczy – jest nośnikiem energii. W zależności od ciśnienia i temperatury występuje jako ciecz albo gaz.
Jak działa klimatyzacja w trybie chłodzenia?
O działaniu układu decydują cztery procesy: sprężanie, skraplanie, rozprężanie i parowanie. Przemiany fazowe nie są dodatkiem do pracy urządzenia, lecz podstawą przenoszenia ciepła. Podczas parowania czynnik pobiera energię, a podczas skraplania ją oddaje.
Cykl chłodzenia przebiega następująco:
- Sprężanie – gazowy czynnik wraca do sprężarki. Sprężarka zwiększa jego ciśnienie, a wraz z nim rośnie temperatura. Do tego procesu potrzebna jest energia elektryczna.
- Skraplanie – gorący czynnik trafia do wymiennika w jednostce zewnętrznej. Wentylator przepuszcza przez niego powietrze zewnętrzne. Czynnik oddaje ciepło otoczeniu i przechodzi z gazu w ciecz, nadal pozostając pod wysokim ciśnieniem.
- Rozprężanie – ciekły czynnik przepływa przez zawór rozprężny. W wyniku dławienia gwałtownie spada jego ciśnienie, a także temperatura. Powstaje zimna mieszanina cieczy i pary.
- Parowanie – zimny czynnik trafia do wymiennika jednostki wewnętrznej, czyli parownika. Odbiera ciepło z powietrza w pomieszczeniu i odparowuje. Schłodzone powietrze wraca do wnętrza, a gazowy czynnik ponownie płynie do sprężarki.
Po zakończeniu czwartego etapu cykl zaczyna się od początku. Czynnik nie znika i nie jest zużywany podczas normalnej pracy. Krąży w szczelnym układzie, dlatego konieczność częstego uzupełniania może wskazywać na nieszczelność, a nie na zwykłe zużycie substancji.
Co dzieje się z powietrzem w pomieszczeniu?
Wentylator jednostki wewnętrznej zasysa ciepłe powietrze znad podłogi lub z centralnej części pomieszczenia i kieruje je przez zimny parownik. Ciepło przechodzi z powietrza do czynnika chłodniczego, a schłodzone powietrze jest nawiewane z powrotem do wnętrza. Przy odpowiednich warunkach na zimnym wymienniku może także skraplać się para wodna, dlatego klimatyzator osusza powietrze i odprowadza skropliny.
Powietrze krążące w pomieszczeniu oraz czynnik chłodniczy poruszają się w dwóch osobnych obiegach. Powietrze nie płynie rurami miedzianymi do jednostki zewnętrznej. Rurami przemieszcza się wyłącznie czynnik, który przenosi energię cieplną.
Jak klimatyzacja ogrzewa pomieszczenie?
Klimatyzator z funkcją grzania działa jak rewersyjna pompa ciepła. Zawór czterodrogowy zmienia kierunek przepływu czynnika, przez co wymienniki zamieniają się rolami. Ten, który podczas chłodzenia był parownikiem, staje się skraplaczem, a drugi pracuje jako parownik.
| Komponent | Tryb chłodzenia | Tryb grzania |
|---|---|---|
| Parownik | Znajduje się w jednostce wewnętrznej i odbiera ciepło z pomieszczenia. | Znajduje się w jednostce zewnętrznej i pobiera energię z powietrza na zewnątrz. |
| Skraplacz | Znajduje się w jednostce zewnętrznej i oddaje ciepło do otoczenia. | Znajduje się w jednostce wewnętrznej i przekazuje ciepło do pomieszczenia. |
| Zawór czterodrogowy | Kieruje czynnik do wymiennika zewnętrznego jako skraplacza. | Odwraca kierunek obiegu, aby wymiennik wewnętrzny mógł ogrzewać powietrze. |
W trybie grzania czynnik po sprężeniu oddaje ciepło w jednostce wewnętrznej, gdzie skrapla się z gazu w ciecz. Następnie zostaje rozprężony i trafia do jednostki zewnętrznej. Tam pobiera energię z powietrza, paruje i jako gaz wraca do sprężarki. Wydajność takiego ogrzewania zależy między innymi od temperatury zewnętrznej oraz parametrów konkretnego urządzenia.
Jakie funkcje dodatkowe ma klimatyzator?
Podstawą działania pozostaje wymiana ciepła, ale urządzenie może też realizować inne zadania. Ich dostępność zależy od konstrukcji i wyposażenia danego modelu:
- Osuszanie – para wodna skrapla się na chłodnym wymienniku, a powstała woda jest odprowadzana poza urządzenie.
- Oczyszczanie – filtry zatrzymują część zanieczyszczeń znajdujących się w powietrzu.
- Jonizacja – wybrane urządzenia wyposażono w jonizator, który zmienia właściwości powietrza zgodnie z zasadą działania tego modułu.
- Nawiew – wentylator może poruszać powietrze bez uruchamiania pełnego cyklu chłodniczego.
Sprawność całego układu zależy od szczelności obiegu, drożności wymienników i czystości filtrów. Zanieczyszczenia ograniczają przepływ powietrza, a ubytek czynnika wskutek nieszczelności pogarsza wymianę ciepła. Kontrolę szczelności i uzupełnianie czynnika powinien wykonywać serwisant z odpowiednimi uprawnieniami.
Klimatyzacja działa więc jak pompa ciepła, która dzięki sprężarce i przemianom fazowym czynnika przenosi energię z jednego miejsca do drugiego. W chłodzeniu odbiera ciepło z pomieszczenia, a w trybie grzania odwraca ten proces i przekazuje ciepło do wnętrza.
