Princípy fungovania, komponenty a typy klimatizačných systémov

Klimatizácia je v našich končinách čoraz obľúbenejšia, čo nie je prekvapujúce. Letné mesiace sú každým rokom teplejšie a komplikujú nielen pracovný, ale aj bežný život. Kvôli vysokým teplotám sa nedokážeme sústrediť, oddychovať ani spať. Klimatizácia sa v posledných dvoch desiatkach rokov stala neodmysliteľnou súčasťou každej modernej domácnosti a prináša príjemný a osviežujúci vzduch aj počas čoraz neúnosnejších letných horúčav. Dnes už neplatí, že klimatizácia je len sezónnou záležitosťou. Moderné klimatizačné zariadenia môžete využiť počas celého roka, keďže väčšina klimatizácií sa dnes vyrába v prevedení tepelné čerpadlo.

Klimatizácia (označovaná skratkou AC z anglického air conditioning) je úprava kvalitatívnych parametrov vzduchu v uzatvorených priestoroch alebo systém zariadení na takúto úpravu a rozvod takto upraveného vzduchu. Rozmýšľate, ako sa v lete doma ochladiť? Klimatizácia vám rozhodne pomôže spríjemniť aj tie najhorúcejšie letné dni. Pozrime sa na to, ako to klimatizácia dokáže, z čoho sa skladá a na akom princípe funguje.

Ako klimatizácia ochladzuje a funguje?

Klimatizácie ochladzujú budovy tak, že pomocou špeciálneho chladiva odoberajú teplo zvnútra a prenášajú ho von. V jednoduchosti povedané, klimatizácia funguje na rovnakom fyzikálnom princípe ako chladnička. Pri premene kvapaliny na plyn transportná látka (chladivo) odoberá teplo zo svojho okolia, čo je proces známy ako odparovanie. Teplo, ktoré vnútorná jednotka odobrala zo vzduchu, postupne prechádza do vonkajšej jednotky, odkiaľ putuje von.

Klimatizácia upravuje nielen teplotu, ale aj vlhkosť vzduchu, čím sa odlišuje od ventilácie, ktorá zabezpečuje len výmenu vzduchu. Pri nasávaní teplého vzduchu do klimatizácie, jeho ochladzovaní a následnom vrátení do miestnosti dochádza aj k odoberaniu jeho vlhkosti. Vo výparníku vzniká takzvaná kondenzácia, teda vyzrážanie vzdušnej vlhkosti na najchladnejšom predmete. Prebieha v ňom zároveň zber tejto vody a jej odvádzanie preč - von z miestnosti. Z vonkajšej klimatizačnej jednotky preto vždy nevyhnutne fúka horúci vzduch. Tento cyklus sa dookola opakuje, až kým nie je miestnosť vychladená na požadovanú teplotu.

Takmer všetky klimatizačné jednotky, ktoré sú dostupné na trhu, sú reverzibilné - to znamená, že okrem vychladenia miestnosti ju dokážu aj vykúriť. Klimatizácia je vo svojej podstate tepelné čerpadlo vzduch/vzduch, preto je možné s ňou vykurovať s veľmi nízkymi nákladmi rovnajúcimi sa asi jednej štvrtine (oproti vykurovaniu elektrickým priamovýhrevným telesom). Klimatizácia v tomto prípade obráti svoj chod a z vnútornej jednotky bude vychádzať teplý vzduch a z vonkajšej zase studený. Parameter SCOP (Sezónny Koeficient Výkonnosti) udáva sezónny COP parameter, ktorý určuje efektivitu klimatizácie na kúrenie v danej klimatickej oblasti. Čím je SCOP vyšší, tým ekonomickejšia je prevádzka klimatizácie na kúrenie. Režim kúrenia je v klimatizáciách bežný štandard.

Základné komponenty klimatizačného systému

Aby ste vedeli lepšie pochopiť princíp odparovania v modernej klimatizácii, musíte najprv spoznať jej hlavné komponenty. Klimatizačný systém využíva systém pozostávajúci z kompresora, kondenzátora, expanzného ventilu, výparníka, chladiva a ventilátorov. Klimatizácia sa skladá z viacerých komponentov, ktoré zabezpečujú celý cyklus chladenia a vykurovania.

• Chladivo: Je to látka, ktorá cirkuluje v systéme a slúži ako nosič tepla. Chladivo má nízky bod varu, čo mu umožňuje vyparovať sa aj pri nízkych teplotách a tlaku. Látka cirkuluje v uzavretom systéme a neustále mení svoje skupenstvo medzi plynným a kvapalným. Vo výparníku chladivo absorbuje teplo zo vzduchu v miestnosti a mení sa pritom na plyn. Tento proces umožňuje efektívne chladenie vzduchu a zároveň znižuje jeho vlhkosť. Najčastejšie sa používa ekologické chladivo R32, avšak staršie modely používajú R410A.
• Kompresor: Predstavuje základný komponent, ktorý sa stará o prietok chladiva cez systém a zabezpečuje jeho cirkuláciu v celom okruhu. Nachádza sa vo vonkajšej jednotke. Kompresor poháňa cirkuláciu chladiva v systéme, stláča ho, čím zvyšuje jeho tlak a teplotu. Vďaka tomu sa chladivo mení na horúci stlačený plyn, ktorý je schopný odovzdať teplo v kondenzátore.
• Kondenzátor: Je výmenník tepla umiestnený vo vonkajšej jednotke klimatizácie. Horúce a stlačené chladivo v plynnom stave prúdi do kondenzátora. Ventilátor preháňa cez kondenzátor vonkajší vzduch, čím sa chladivo ochladzuje. Pri ochladzovaní uvoľňuje chladivo svoje teplo do okolia a mení sa z plynného stavu na kvapalný, čo je proces nazývaný kondenzácia.
• Expanzný ventil: Reguluje prietok chladiva medzi kondenzátorom a výparníkom. Keď chladivo opustí kondenzátor, je v kvapalnom skupenstve a pod vysokým tlakom. Expanzný ventil znižuje tlak chladiva, čím spôsobí jeho ochladenie pred vstupom do výparníka. Tento tlakový pokles je nevyhnutný na to, aby mohlo chladivo v následnom kroku opäť absorbovať teplo zo vzduchu v miestnosti. Ventil tým zabezpečuje efektívne fungovanie celého chladiaceho cyklu.
• Výparník: Je výmenník tepla, ktorý sa nachádza vo vnútornej jednotke klimatizácie. Ventilátor nasáva teplý vzduch z miestnosti do výparníka. V studenom výparníku sa nízkotlakové chladivo začína vyparovať a mení sa z kvapaliny na plyn. Na tento proces odparovania potrebuje energiu, ktorú odoberá z okolitého vzduchu v miestnosti. Tým sa vzduch ochladzuje a zároveň dochádza k zrážaniu vodnej pary na kvapky, ktoré sa odvádzajú preč.
• Ventilátor: Nachádza sa pri výparníku a slúži na distribúciu studeného vzduchu do miestnosti. Je veľmi dôležitý pre cirkuláciu vzduchu. Teplý vzduch z miestnosti sa nasáva a privádza do výparníka, kde sa ochladzuje, a následne je ventilátorom distribuovaný späť do miestnosti.
• Prepojovacie potrubie: Zabezpečuje cirkuláciu chladiva a spája jednotlivé komponenty klimatizácie. Vonkajšia a vnútorná časť klimatizácie sú prepojené medeným izolovaným potrubím, ktoré vedie chladiace médium.
• Filtre: Nachádzajú sa vo vnútornej jednotke a zachytávajú nečistoty a prachové častice, čím zaisťujú čistotu a kvalitu ochladeného vzduchu.
• Ovládanie: Umožňuje nastavenie zariadenia. Ovládanie klimatizácie pomocou mobilnej aplikácie a nastavenie teploty na diaľku je už takmer samozrejmosťou.

Typy klimatizačných systémov

Klimatizačné systémy sa zásadne líšia svojím vybavením, výkonom, inštaláciou, konštrukciou a typom použitého chladiva. Jednotlivé typy klimatizácií sa od seba odlišujú v závislosti od vami zvoleného modelu a značky.

Splitové systémy

Klimatizácie určené pre byty a rodinné domy sa skladajú v princípe z dvoch častí - z vnútornej a vonkajšej jednotky.

• Monosplit klimatizácia

  Monosplit klimatizácie pozostávajú z dvoch hlavných jednotiek - vonkajšej a vnútornej. Sú ideálne do menších bytov a domov, prípadne do budov, kde stačí vychladiť len jednu miestnosť. Monosplit dokáže vychladiť len jednu miestnosť, v ktorej je klimatizácia umiestnená. Avšak v závislosti od výkonu konkrétneho modelu a správneho umiestnenia, môže monosplit chladiť aj dve miestnosti. Správne nastavenie a nasmerovanie lamiel umožňuje „dofuk“ vzduchu až na dvanásť metrov. Vďaka tomu môžete klimatizáciu umiestniť napríklad na chodbu a odtiaľ nepriamo chladiť aj spálňu alebo detskú izbu.

• Multisplit klimatizácia

  Multisplit klimatizácie sú v súčasnosti najobľúbenejšie riešenie vhodné do domácností aj podnikateľských priestorov. Multisplit systémy majú jednu vonkajšiu jednotku napojenú na viac vnútorných jednotiek (zvyčajne 2 až 5), ktoré môžu byť inštalované v rôznych miestnostiach. V praxi to znamená, že v exteriéri budete mať uložené len jedno zariadenie, ktoré bude komunikovať s vnútornými klimatizáciami napríklad v obývačke, spálni alebo detskej izbe. Dokáže tak vychladiť viac miestností súčasne. Každú vnútornú jednotku pritom môžete samostatne ovládať a nastavovať podľa vašich potrieb. Systém musí byť vyskladaný vždy iba z klimatizácií od rovnakého výrobcu. Vnútorné jednotky môžete potom ľubovoľne kombinovať podľa toho, aký model vyhovuje v danej miestnosti vašim požiadavkám.

• VRV (VRF) klimatizačné systémy

  Tieto systémy sú určené pre viac miestností (až do 64) a pozostávajú z oddeleného kondenzátora s kompresorom, ktorý sa nachádza vo vonkajšom prostredí, a viacerých vnútorných jednotiek, ktoré obsahujú výparníky. Prepojovacie potrubie vedené od vonkajšej jednotky sa v budove rozdelí na viac vetiev v rozbočovačoch (refnetoch) a pripoja sa k nemu vnútorné jednotky. Každá vnútorná jednotka je individuálne ovládaná vlastným ovládačom. Systém umožňuje režim chladenia alebo vykurovania, prípadne aj súčasné chladenie a vykurovanie, čím umožňuje prečerpávanie energie v rámci budovy. Systém je trojtrubkový (prípadne aj 2 trubkový).

Typy podľa inštalácie a dizajnu

• Nástenné klimatizácie

  Patria k najobľúbenejším a najrozšírenejším modelom, s ktorými sa stretnete v mnohých interiéroch. Ich výhodou je to, že majú rôzne dizajnové prevedenia, takže ich ľahko skombinujete s iným zariadením.

• Kanálové klimatizácie

  Predstavujú minimalistické riešenie, pri ktorom nemusíte riešiť jeho dizajn. Klimatizácia sa totiž ukrýva do sadrokartónového podkladu, takže z nej vidno len nasávaciu a výfukovú mriežku. Ich mínusom je to, že si vyžadujú väčší stavebný zásah.

• Kazetové klimatizácie

  Sú rozšírené najmä v hoteloch, reštauráciách a baroch. Inštalujú sa do podhľadov.

• Podstropné klimatizácie

  Sú určené do priestorov s vysokými stropmi a väčšími nárokmi na výkon, ako sú napríklad výrobné haly alebo rozľahlé predajne.

• Parapetné klimatizácie

  Inštalujú sa pod okno a na prvý pohľad pripomínajú radiátor.

• Mobilné (prenosné) klimatizácie

  Sú prenosné jednotky, ktoré nevyžadujú trvalú inštaláciu. Mobilné klimatizácie pozostávajú z hlavnej klimatizačnej jednotky a hadice, cez ktorú prúdi odpadový vzduch. Hadica sa umiestňuje do okna, prípadne sa jej môže vytvoriť prierez v stene. Majú kolieska, ktoré zaručujú jednoduchú manipuláciu. Sú jednoduché na použitie a vhodné pre dočasné alebo nepravidelné chladenie. Ich nevýhodou je nižšia účinnosť, vyššia hlučnosť a často aj vyššia spotreba energie v porovnaní so split systémami. Nevýhodou tohto typu klimatizácie je jej znížená účinnosť, lebo na ochladzovanie kondenzátora často používa vzduch z klimatizovanej miestnosti. Existujú aj mobilné klimatizácie s dvomi hadicami, ktoré tieto nevýhody riešia, pričom druhá hadica slúži na prívod vzduchu z vonkajšieho prostredia na ochladzovanie kondenzátora.

• Okenné klimatizácie

  Montujú sa priamo do okna miestnosti.

Moderné funkcie a doplnkové technológie

Dnešné moderné klimatizácie sú kompaktné, tiché, úsporné a disponujú inteligentnými funkciami, ktoré vám nielen uľahčia ich ovládanie, ale predovšetkým spríjemnia bývanie. Moderné zariadenia už dávno neslúžia len na ochladenie priestoru.

• Invertorová technológia

  Klimatizácie s invertorovou technológiou pracujú „inteligentnejšie“ a rovnomernejšie ako klimatizácie bez zabudovaného invertora. Neustále upravujú výstupný výkon tak, aby zodpovedal dopytu: krátko pred dosiahnutím nastavenej teploty klimatizačný systém zníži rýchlosť otáčok kompresora. To znamená, že maximálny výkon zariadenia sa nevyužíva permanentne, ale len vtedy, keď je to naozaj potrebné. Vďaka tomu klimatizácia spotrebuje menej energie, udržiava stabilnú teplotu bez výrazných výkyvov, je tichšia a má dlhšiu životnosť.

• Filtrovanie vzduchu

  Najnovšie modely sú často vybavené pokročilými filtrami, ktoré výrazne zlepšujú kvalitu vzduchu v interiéri. Bežné sú HEPA filtre, ktoré zachytávajú jemné prachové častice, peľ, baktérie a vírusy, čím prispievajú k zdravšiemu prostrediu. Ionizátory uvoľňujú záporné ióny, ktoré viažu alergény a prach, čím vzduch čistia a osviežujú. Niektoré modely ponúkajú aj filtre s vitamínom C, ktoré pozitívne vplývajú na pokožku a dýchacie cesty, alebo pachové filtre, ktoré eliminujú zápachy z varenia či domácich zvierat. Vyvíjajú sa stále dômyselnejšie vzduchové filtre, ktoré dokážu pohltiť nielen drobné čiastočky prachu, ale aj baktérie a vírusy. Klimatizácia (s filtrovaním vzduchu, úpravou vlhkosti) sa používa aj v miestach so zvýšenými nárokmi na čisté a hypoalergénne prostredie, ako sú operačné sály a nemocničné priestory.

• Inteligentné funkcie a smart ovládanie

  Klimatizačné systémy s funkciami inteligentnej domácnosti zvyšujú prevádzkový komfort a energetickú účinnosť. Mnohé nové modely klimatizácií je možné pripojiť k domácej WiFi sieti a ovládať ich tak napríklad na cestách pomocou smartfónu. Mnohé aplikácie poskytujú aj rozšírené funkcie pre ďalšie uľahčenie používania. Integráciou do systému inteligentnej domácnosti možno ušetriť veľa energie - klimatizačné systémy ťažia z toho, že sú spojené so senzormi, ktoré napríklad zisťujú, či je miestnosť obsadená alebo či bolo otvorené okno. Pravidlá automatizácie ponúkajú ďalšie možnosti, ako napríklad plánovanie zapnutia a vypnutia klimatizácie podľa denného režimu, čo šetrí energiu a zvyšuje komfort.

• Funkcia odvlhčovania

  Okrem príjemnej teploty v miestnosti dokážu klimatizačné systémy aj odvlhčiť vzduch v miestnosti, a tým okrem iného zabraňujú vzniku plesní. To sa deje počas procesu chladenia: ventilátor smeruje teplý vlhký vzduch v miestnosti cez takzvané chladiace rebrá, v ktorých cirkuluje chladiaca kvapalina. Chladenie zabezpečuje, že vzduch má menšiu schopnosť zadržiavať vlhkosť. To vedie ku kondenzácii čiastočiek vody viazaných vo vzduchu. Kondenzát sa zhromažďuje v zariadení a odvádza sa preč. Vysušený vzduch sa vypúšťa späť do miestnosti. Moderné klimatizačné systémy s vhodnou funkčnosťou merajú vlhkosť a možno ich regulovať podľa individuálnych potrieb obyvateľov.

• Funkcia vykurovania

  Ak má klimatizačný systém funkciu ohrevu, umožňuje zariadeniu obrátiť smer chladiaceho okruhu. V štandardnej konfigurácii klimatizačný systém odoberá teplo obsiahnuté v interiéri a smeruje ho von. Keď sa aktivuje funkcia vykurovania prostredníctvom 4-cestného prepínacieho ventilu, tento proces sa obráti. Klimatizačný systém potom odoberá teplo z vonkajšieho vzduchu - aj pri nízkych vonkajších teplotách - a odvádza ho dovnútra.

• Energetická účinnosť

  Veľkou výzvou je ešte viac znížiť spotrebu klimatizačných zariadení. Jedným z možných riešení, pokiaľ to podmienky dovoľujú, je inštalácia fotovoltických panelov na váš dom. Kombináciou klimatizácie s fotovoltickým systémom môžete v lete výrazne znížiť spotrebu energie klimatizačných jednotiek, najmä preto, že veľmi horúce dni zvyčajne poskytujú dobré podmienky na výrobu elektrickej energie pomocou solárnych panelov.

História a budúcnosť klimatizácie

Priekopníkom v mechanickom chladení bol Američan John Gorrie. V čase epidémie žltej zimnice na Floride chladil nemocnice pomocou ventilátorov, ktoré fúkali vzduch do miestnosti cez boxy s ľadom. Zásoby ľadu sa však veľmi rýchlo míňali. Gorrie sa teda snažil vymyslieť iné riešenie - chladenie, ktoré spočívalo v rýchlej expanzii plynov.

Postupom rokov sa klimatizačné zariadenia zdokonaľovali. Jedovatý čpavok nahradil v tridsiatych rokoch 20. storočia freón. V osemdesiatych rokoch prišla spoločnosť Toshiba na trh s novým typom kompresora zvaným invertor. Nové milénium prinieslo so sebou zmenu chladiacich zmesí využívaných v klimatizáciách. Namiesto freónu, ktorý nepriaznivo vplýva na životné prostredie, sa začalo využívať chladivo R32.

V budúcnosti klimatizácií sa kladie dôraz na perfektnú čistotu vzduchu v interiéri a personalizované chladenie, ktoré každej osobe v miestnosti prinesie pocit tepelnej pohody. Konštruktéri uvažujú o princípe teplotných ostrovčekov, v ktorých by sa dané osoby pohybovali, aby sa dosiahli ideálne teplotné podmienky pre každého individuálne. Ďalšou veľkou výzvou je ešte viac znížiť spotrebu klimatizačných zariadení.

Správne používanie a údržba klimatizácie

Pre optimálne fungovanie klimatizácie je dôležitá jej správna inštalácia a údržba. Zanedbaná údržba klimatizačných zariadení, hlavne výmena filtrov, môže viesť k znečisťovaniu klimatizovaného vzduchu. Preto je dôležité čistiť filtre aspoň raz mesačne - pri intenzívnom používaní aj častejšie. V prípade silného znečistenia alebo zápachu odporúčame zavolať odborný servis. V prípade poruchy by mal servis klimatizácie vykonávať len skúsený pracovník.

• Nastavte primeranú teplotu

  Optimálna vnútorná teplota počas letných mesiacov by sa mala pohybovať medzi 23 až 26 °C. Rozdiel medzi vonkajšou a vnútornou teplotou by nemal presiahnuť 5 - 6 °C. Príliš nízka teplota môže spôsobiť teplotný šok, oslabenie imunity, bolesti svalov alebo hlavy. Zásadným opatrením je vyhýbanie sa tepelným šokom pri prechodoch medzi klimatizovaným a vonkajším prostredím.

• Vetrajte pravidelne

  Nevetrajte počas toho, ako je zapnutá klimatizácia, pretože znížite jej účinnosť. Ideálny čas na vetranie je nadránom alebo večer, keď je vonku chladnejšie.

• Nesmerujte prúd vzduchu priamo na seba

  Klimatizáciu nasmerujte tak, aby vzduch prúdil nahor alebo do strán, čím sa ochladený vzduch prirodzene rozptýli po miestnosti. Nesprávne používanie klimatizácie vplyvom cirkulujúceho vzduchu nastaveného na extrémne nízke teploty a zlým smerom môže viesť k vysychaniu očí a ich páleniu, bolestiam hlavy, stuhnutým krčným svalom, vysušenej koži, angíne, zhoršeniu astmy a podobne.

• Dôležitý je výber správneho výkonu

  Dôležitý je výber správneho výkonu klimatizácie, ktorý sa vyberá na základe veľkosti klimatizovaného priestoru.

Benefity správne fungujúcej klimatizácie

Používanie klimatizácie vám nielen spríjemní bývanie počas horúcich dní, ale môže priniesť aj niekoľko ďalších benefitov. Správne fungovanie klimatizácie udržuje komfortnú teplotu v interiéri, prispieva k príjemnejšiemu pocitu znížením vlhkosti vzduchu a filtre vo vnútornej jednotke zachytávajú nečistoty a prachové častice, čím zaisťujú čistotu a kvalitu ochladeného vzduchu. Udržiavanie stabilnej teploty a čistého vzduchu môže zvýšiť produktivitu práce a znížiť únavu. Moderné klimatizácie majú nízke prevádzkové náklady, ale len vtedy, ak sa používajú efektívne. Naopak, zle fungujúca alebo zanedbaná klimatizácia môže pracovať neefektívne, čo vedie k vyššej spotrebe energie a vyšším nákladom.

tags: #klimatizacia #sa #sklada