Klimatizácia

História

V 19. storočí britský vedec a vynálezca Michael Faraday zistil, že stlačením a skvapalnením čpavku možno ochladiť vzduch, keď sa skvapalnený čpavok nechá odparovať.

V roku 1842 americký lekár Dr. John Gorrie použil kompresorovú technológiu na výrobu ľadu, ktorý používal na chladenie vzduchu pre svojich pacientov.^[] Dúfal, že svoj stroj na výrobu ľadu nakoniec využije na reguláciu teploty v budovách, a dokonca uvažoval o ochladzovaní celých miest pomocou systému centralizovaných klimatizačných jednotiek.

Aplikácie klimatizácie

Klimatizační inžinieri všeobecne rozdeľujú aplikácie klimatizácie na komfortné a procesné.

Cieľom komfortných aplikácií je zabezpečiť vnútorné prostredie, ktoré zostáva relatívne konštantné v rozsahu preferovanom ľuďmi napriek zmenám vonkajších poveternostných podmienok alebo vnútornej tepelnej záťaže.

Cieľom procesných aplikácií je zabezpečiť vhodné prostredie pre priemyselné alebo obchodné procesy bez ohľadu na vnútorné tepelné zaťaženie a vonkajšie poveternostné podmienky. Hoci sa často pohybujú v rovnakom rozsahu komfortu, podmienky určujú požiadavky procesu, nie ľudské preferencie. Medzi procesné aplikácie patria:

• Nemocničné operačné sály, v ktorých sa vzduch filtruje na vysokú úroveň, aby sa znížilo riziko infekcie, a v ktorých sa reguluje vlhkosť, aby sa obmedzila dehydratácia pacientov. Hoci sa teploty často pohybujú v komfortnom rozmedzí, niektoré špecializované zákroky, ako napríklad operácie otvoreného srdca, si vyžadujú nízke teploty (približne 18 °C, 64 °F) a iné, ako napríklad novorodenecké operácie, relatívne vysoké teploty (približne 28 °C, 82 °F).

• Čisté priestory na výrobu integrovaných obvodov, farmaceutických výrobkov atď., v ktorých sa pre úspech procesu vyžaduje mimoriadne vysoká úroveň čistoty vzduchu a kontrola teploty a vlhkosti.

• Zariadenia na chov laboratórnych zvierat. Keďže mnohé zvieratá sa zvyčajne rozmnožujú len na jar, ich držanie v priestoroch, ktoré odrážajú jarné podmienky, môže spôsobiť, že sa budú rozmnožovať po celý rok.

• Klimatizácia lietadla. Hoci je klimatizácia lietadiel nominálne zameraná na zabezpečenie pohodlia pre cestujúcich a chladenie zariadení, predstavuje osobitný proces vzhľadom na nízky tlak vzduchu mimo lietadla.

Medzi ďalšie príklady patria:

• Centrá na spracovanie údajov
• Textilné továrne
• Fyzické testovacie zariadenia
• Rastliny a plochy na pestovanie na farme
• Jadrové zariadenia
• Bane
• Priemyselné prostredie
• Priestory na varenie a spracovanie potravín

V komfortných aj procesných aplikáciách nie je cieľom len regulácia teploty (hoci v niektorých komfortných aplikáciách je to všetko, čo sa reguluje), ale aj faktorov, ako je vlhkosť, pohyb vzduchu a kvalita vzduchu.

Základy a teórie klimatizačného systému

Chladiaci cyklus

V chladiacom cykle čerpadlo prenáša teplo zo zdroja s nižšou teplotou do chladiča s vyššou teplotou. Teplo bude prirodzene prúdiť opačným smerom. Ide o najbežnejší typ klimatizácie. Chladiaci klimatizačný systém funguje podobne ako čerpanie tepla z miestnosti, v ktorej stojí.

Tento cyklus využíva univerzálny zákon plynu PV = nRT, kde P je tlak, V je objem, R je univerzálna plynová konštanta, T je teplota a n je počet molekúl plynu (1 mol = 6,022 × 10²³ molekúl).

Najbežnejší chladiaci cyklus využíva elektromotor na pohon kompresora. V automobile je kompresor poháňaný remenicou na kľukovom hriadeli motora, pričom v oboch prípadoch sa na cirkuláciu vzduchu používajú elektromotory. Keďže pri absorpcii tepla dochádza k vyparovaniu a pri uvoľňovaní tepla dochádza ku kondenzácii, klimatizačné zariadenia sú navrhnuté tak, že využívajú kompresor, ktorý spôsobuje zmeny tlaku medzi dvoma priestormi a aktívne čerpá chladivo v uzavretom systéme. Chladiaca kvapalina alebo chladivo sa čerpá do chladeného priestoru (výparníková špirála). Nízky tlak potom spôsobí, že sa chladivo vyparí a odoberie so sebou teplo. V druhom priestore (kondenzátore) sa pary chladiva stláčajú a pretláčajú cez ďalšiu výmennú špirálu a kondenzujú na kvapalinu, ktorá potom odvádza teplo predtým absorbované z chladeného priestoru.

Jednoduchá štylizovaná schéma chladiaceho cyklu: 1) kondenzačná cievka, 2) expanzný ventil, 3) výparníková cievka, 4) kompresor.

Zdravotné dôsledky

Klimatizácia má rovnaký vplyv na ľudské zdravie ako akýkoľvek iný vykurovací systém.Zle udržiavané klimatizačné systémy (najmä veľké centrálne systémy) môžu príležitostne podporovať rast a šírenie mikroorganizmov, ako je Legionella pneumophila, infekčný agens zodpovedný za legionársku chorobu. Klimatizácia môže mať pozitívny vplyv na osoby trpiace alergiami a astmou.

V prípade veľkých horúčav môže klimatizácia zachrániť život starších ľudí. Niektoré miestne úrady dokonca zriadili verejné chladiace centrá v prospech tých, ktorí nemajú doma klimatizáciu.

Súvisiace stránky

• Energia
• Tepelné čerpadlo
• Obnoviteľná energia