Ako funguje klimatizácia: princíp práce klimatizácie, jej zariadenie a technická schéma

Zárukou dlhodobej a efektívnej práce klimatizácie je jej správna prevádzka a pravidelná údržba. Súhlasíte? Aby ste však predišli poruchám tohto vôbec nie lacného vybavenia, je vhodné preštudovať si zariadenie a tiež preskúmať princíp práce klimatizácie.

Práve tieto otázky si rozoberieme v našom materiáli – podrobne rozoberieme hlavné konštrukčné prvky typického klimatického vybavenia. A tiež si povieme o princípe a zvláštnostiach jeho fungovania, uvedieme typickú schému. Doplníme článok názornými fotografiami a užitočnými videoodporúčaniami.

Zariadenie typickej klimatizácie

Je ťažké predstaviť si pohodlný život moderného človeka bez klimatizácie. A aby pri jej prevádzke nevznikali užívateľovi problémy a poruchy, je vhodné sa v hrubých rysoch oboznámiť so zariadením a princípom práce tohto typu klimatického vybavenia. O hlavných uzloch a konštrukčných prvkoch klimatizácie si povieme ďalej.

Hlavné konštrukčné prvky zariadenia

Keby užívateľ videl klimatizáciu, ktorá zvyšuje komfort jeho bývania, v reze, našiel by tam pomerne veľa konštrukčných prvkov a uzlov. Časť z nich slúži na riadenie agregátu, pomáha štandardnej elektronike a užívateľovi kontrolovať situáciu.

A hlavnými, ovplyvňujúcimi funkčnosť, sú takéto konštrukčné prvky, ako:

• výparník, ktorý sa nachádza vo vnútornom bloku klimatizácie a je určený na zabezpečenie absorpcie tepla používaným chladivom pri premene na plynný stav;
• kondenzátor – tento konštrukčný prvok je umiestnený vo vonkajšom bloku klimatizácie a je určený na zabezpečenie prechodu existujúceho chladiva do kvapalného stavu, pričom súčasne uvoľňuje teplo.

Vo svojej podstate oba prvky predstavujú radiátory. Ktoré zaberajú významnú časť v konštrukcii blokov klimatizácie. To je potrebné na zabezpečenie efektívnej výmeny tepla medzi chladivom a vzduchom.

Na schéme je zobrazená vnútorná jednotka typickej klimatizácie, a to bez ohľadu na značku, model a výkon. Jej hlavným prvkom je vždy výparník, ktorý zaberá väčšinu telesa.

Výparník a kondenzátor predstavujú konštrukciu pozostávajúcu z medených rúrok malého priemeru s nasadenými priečnymi hliníkovými platňami, ktoré majú zvýšiť rýchlosť výmeny tepla.

Čo ešte ovplyvňuje funkčnosť klimatizácií?

Okrem vyššie uvedených výparníka a kondenzátora existuje ešte niekoľko konštrukčných prvkov, ktoré zabezpečujú účinnosť klimatického zariadenia.

Patria k nim:

• ventilátory;
• kompresor;
• termostatický expanzný ventil (ventil).

Takéto zariadenia, ako sú ventilátory, sú nainštalované v každej jednotke klimatizácie. Ich úlohou je zosilniť prúdenie vzduchu, ktoré ofukuje výparník alebo kondenzátor. Čo výrazne zvyšuje výkon celého systému.

Kompresor možno pokojne nazvať srdcom každej modernej klimatizácie. Dôvodom je, že práve on zabezpečuje pohyb chladiva po chladiacom okruhu. Ktorý zvyčajne pozostáva z medených rúrok.

Na schéme je zobrazená vonkajšia jednotka modernej klimatizácie. Jej hlavným prvkom je tradične kondenzátor, ktorý je označený modrou farbou. Vedľa tohto konštrukčného prvku sa nachádza ventilátor, bez ktorého by nebolo možné dosiahnuť efektívnu prevádzku systému.

Okrem toho je kompresor určený na stláčanie chladiva za výparníkom. Čo tiež zvyšuje výkon každej klimatizácie.

O diagnostike kompresora a špecifikách odstraňovania porúch sme hovorili v tomto materiáli.

Termostatický expanzný ventil je určený na znižovanie tlaku chladiva pred výparníkom. Táto vlastnosť zabezpečuje lepšiu výmenu tepla.

Úloha chladiva v práci klimatického vybavenia

Každá moderná klimatizácia je technický systém pozostávajúci z radu uzlov a častí. Všetky by však boli zbytočné bez chladiva, ktoré predstavuje látku, ktorá ľahko prechádza z kvapalného skupenstva do plynného a naopak. Pritom uvoľňuje alebo absorbuje značné množstvo tepla.

Existuje viac ako štyri desiatky druhov freónu, ale ako chladivo sa používa len niekoľko z nich. Pritom najžiadanejším je dnes R-22 – práve ním je naplnených viac ako 98% klimatizácií. Treba si však uvedomiť, že jeho dni sú už spočítané a treba to zohľadniť pri kúpe klimatického zariadenia.

Ako chladivo sa už mnoho desaťročí používajú rôzne druhy látky nazývanej freón – v podstate ide o zmes etánu a metánu. Hlavnou vlastnosťou uvedenej substancie je nízka teplota varu. K tej dochádza pri 5-10 °C. Freón sa pritom počas vyparovania môže zohriať na 70-90°. Tieto jeho vlastnosti umožňujú odvádzať obrovské množstvo tepla, a to pomerne rýchlo.

Uvedené chladivo je navyše bezfarebné, bez zápachu a, čo je najdôležitejšie, neškodné pre zdravie používateľov. Zároveň však dnes najžiadanejší druh freónu (R-22) negatívne ovplyvňuje ozónovú vrstvu atmosféry. Preto, ak vám nie sú ľahostajné problémy ekológie, mali by ste si zaobstarať klimatizácie pracujúce s chladivom R-410. To neničí ochranné vrstvy atmosféry.

Na fotografii je zobrazené doplnenie klimatizácie freónom. Treba si však uvedomiť, že podľa takzvaného Montrealského protokolu by sa používanie freónu R-22 malo ukončiť do roku 2030. A to je veľmi dôležitý bod. Pretože čím menej času zostáva do uvedeného termínu, tým menej účelné je kupovať klimatizácie pracujúce so škodlivým chladivom.

V praxi sa doplnenie klimatizácie freónom vykonáva pomerne zriedka. Napríklad po oprave, údržbe, úniku. A v každom z prípadov uvedené chladivo (R-410) nepoškodí zdravie používateľov a ich domácich miláčikov.

Princíp práce a schéma klimatizácie

Klimatizácia sa javí ako pomerne jednoduché zariadenie, ktorého hlavné konštrukčné uzly nepredstavujú zvláštnu zložitosť. Preto si podrobne rozoberieme jej princíp činnosti, ktorý je tiež veľmi jednoduchý.

Ako funguje typická klimatizácia?

Kvapaliny pri vyparovaní absorbujú teplo, a to aktívne, a pri kondenzácii (prechode z plynného skupenstva späť do kvapalného) ho uvoľňujú. A uvedené fyzikálne javy sú tradične základom princípu činnosti klimatizácií.

Presvedčiť sa, že uvedený spôsob odvodu tepla je účinný, môžete aj v domácich podmienkach. Napríklad nanesením na povrch svojej pokožky akéhokoľvek roztoku obsahujúceho alkohol, ktorý sa rýchlo odparí a zanechá po sebe pocit chladu. Teplo z povrchu tela sa totiž absorbuje a odvádza preč.

Jednoducho povedané, základom činnosti akejkoľvek modernej klimatizácie sú procesy varu (s absorpciou tepla) a kondenzácie (s uvoľňovaním tepla). Pri uvedených procesoch dochádza k absorpcii/uvoľňovaniu tepla podľa vzorcov zobrazených na grafe. Kde Q je množstvo tepla, L je merné skupenské teplo vyparovania a m označuje hmotnosť látky.

Presne takto sa to deje aj v miestnosti. Dôvodom je, že kvapalné chladivo, ktoré sa dostane do vnútornej jednotky klimatizácie, aktívne a vo veľkom množstve absorbuje prebytočné teplo, pričom jeho teplota výrazne stúpa.

V dôsledku toho sa odparuje a presúva do vonkajšej jednotky (zvyčajne umiestnenej mimo budovy). Kde pôsobením chladnejšieho vzduchu, ktorý je vo veľkom množstve vháňaný ventilátorom, prebieha opačný proces.

Na fotografii je zobrazený výparník klimatizácie. Svojím vzhľadom pripomína bežný radiátor. V podstate to tak aj je. Konštrukcia tohto prvku totiž zabezpečuje jeho maximálne efektívne ofukovanie teplým izbovým vzduchom, z ktorého chladivo absorbuje teplo, preto sa v miestnosti stáva chladnejšie.

To znamená, že dochádza ku kondenzácii, v dôsledku ktorej sa chladivo opäť stáva kvapalným, pričom sa pritom uvoľňuje teplo. A potom nasleduje nový cyklus a tak ďalej do nekonečna.

Principiálna schéma práce zariadenia

Bez ohľadu na druh, typ a názov klimatizácie je proces chladenia vzduchu vždy rovnaký. Po zapnutí sa chladivo privádza do výparníka. Jeho tlak je pritom 3 – 5 atmosfér a teplota sa pohybuje v rozmedzí 10 – 20 °C.

Ďalej v plynnom stave sa freón presúva do kompresora. A hneď sa stláča na 15 – 20 atmosfér. Okrem toho dochádza k zahrievaniu chladiva na 70 – 90 °C.

Na schéme je v zjednodušenej podobe zobrazený princíp činnosti akejkoľvek modernej klimatizácie. Na obrázku je znázornené, že chladené chladivo v kondenzátore vstupuje do regulátora prietoku (termostatického expanzného ventilu). Kde sa znižuje jeho tlak, čo umožňuje kvapaline ešte viac vychladnúť. Potom sa chladivo dopravuje do výparníka, kde prebieha hlavný proces. Teda ochladzovanie vzduchu so súčasným ohrevom chladiva.

Potom sa plyn dopravuje do kondenzátora, ktorý je aktívne ofukovaný ventilátorom. V dôsledku pôsobenia vháňaného vzduchu s nižšou teplotou freón uvoľňuje teplo, čo vedie k jeho prechodu do kvapalného stavu.

Napriek tomu jeho teplota zostáva o 10 – 20 °C vyššia ako obdobný ukazovateľ okolitého vzduchu. Tento problém sa rieši v momente presunu kvapaliny cez termostatický expanzný ventil. Kde sa tlak chladiva opäť znižuje na malých 3 – 5 atmosfér. To umožňuje freónu dodatočne vychladnúť a je pripravený na nový cyklus absorpcie tepla, preto sa opäť privádza do výparníka.

Na obrázku je znázornená princípiálna schéma klimatizácie. Jeden blok, vybavený výparníkom, sa nachádza vo vnútri miestnosti. Druhý, s kondenzátorom, je vonku. To umožňuje maximalizovať účinnosť procesu výmeny tepla. Okrem toho je vo vonkajšom bloku vždy umiestnený kompresor, ktorý je najhlučnejšou súčasťou konštrukcie.

Zvláštnosti fungovania klimatizácie

Na prevádzku klimatizácie je potrebná elektrická energia, je to však výhodné, pretože má pomerne vysokú účinnosť.

Ak však v sieti dochádza k pravidelným výkyvom napätia, aby ste predišli poruche tohto typu klimatického zariadenia, mali by ste ihneď nainštalovať aj stabilizátor.

Napriek jednoduchému a účinnému spôsobu výmeny tepla by ste mali vždy pamätať na to, že klimatizácia bude spĺňať deklarované parametre len pri pravidelnej technickej údržbe.

Závery a užitočné video k téme

Priložené nižšie uvedené video vám pomôže prehĺbiť a upevniť získané vedomosti o danej téme:

Princíp fungovania každej klimatizácie, bez ohľadu na značku, typ, je pomerne jednoduchý. Je založený na najjednoduchších fyzikálnych javoch. Zároveň treba pamätať na to, že klimatické zariadenie má rôzne technické parametre. Okrem toho sa klimatizácie líšia spoľahlivosťou, účinnosťou a pohodlím ovládania. Je potrebné zohľadniť aj budúci prechod na bezpečný freón, pretože táto vlastnosť môže viesť k finančným stratám.

Chcete doplniť vyššie uvedený materiál o užitočné informácie alebo pripomienky? Alebo máte otázky k téme nášho článku? Položte ich našim odborníkom a ostatným návštevníkom stránky v bloku spätnej väzby umiestnenom nižšie.