Co to jest klimatyzacja?

Zarówno chłodnictwo jak i klimatyzacja przemysłowa opierają się na tym samym mechanizmie: płyn, zwykle woda lub powietrze, ochładzany jest przez wyparowywanie innego płynu, nazywanego czynnikiem chłodniczym. Obieg czynnika chłodniczego, składający się ze sprężarki, parownika, skraplacza i urządzenia rozprężnego, jest integralną częścią obu systemów. Jednakże, istnieją znaczące różnice pomiędzy systemami chłodniczymi a klimatyzacyjnymi, na przykład pod względem komponentów, metod projektowania, struktur komercyjnych czy przemysłowych gdzie są instalowane i działania, uzasadniające istnienie dwóch osobnych sektorów rynku.

Klimatyzacja to proces wykorzystywany by wytworzyć i utrzymać odpowiednią temperaturę, wilgotność względną i czystość powietrza w przestrzeniach zamkniętych. Proces ten jest z reguły stosowany by utrzymać odpowiedni poziom komfortu osobistego.

Stosuje się go też w procesach przemysłowych by zapewnić właściwe działanie sprzętu i maszyn, które muszą pracować w określonych warunkach otoczenia lub umożliwiać przeprowadzanie pewnych procesów przemysłowych, takich jak spawanie, podczas którego wytwarzają się duże ilości ciepła, które musi być odpowiednio zutylizowane.

System klimatyzacji musi być wydajny bez względu na warunki panujące na zewnątrz i polega na kontrolowaniu czterech podstawowych zmiennych: temperatury, wilgotności, przepływu i jakości powietrza. 

Rozróżnienie pomiędzy zastosowaniami przemysłowym i zapewniającymi komfort osobisty nie jest zawsze takie oczywiste. Klimatyzacja przemysłowa zwykle wymaga większej precyzji pod względem kontroli temperatury i wilgotności. Niektóre zastosowania wymagają też wysokiego stopnia filtrowania i usuwania zanieczyszczeń.

Klimatyzacja zapewniająca komfort osobisty, poza spełnianiem osobistych wymagań dotyczących temperatury i wilgotności dotyczy też innych obszarów, takich jak projekty architektoniczne, przewidywanie pogody, zużycie energii i emisja dźwięków w celu odtworzenia idealnych warunków dla dobrego psychofizycznego samopoczucia człowieka.

Główny proces leżący u podstaw klimatyzacji to wymiana ciepła oparów wody pomiędzy pomieszczeniami a środowiskiem zewnętrznym i ludźmi wewnątrz pomieszczeń klimatyzowanych.

Podstawowe urządzenia stosowane w domowych i przemysłowych systemach klimatyzacji to:

• Pakietowe klimatyzatory typu split lub multi-split dla użytku domowego;
• Domowe pompy ciepła;
• Centrale wentylacyjno-klimatyzacyjne dla średni/dużych przestrzeni;
• Jednostki dachowe, wentylacyjno-klimatyzacyjne dla mniejszych przestrzeni;
• Jednostki typu shelter, dla telekomunikacji;
• Przemysłowe chillery i pompy ciepła, wytwarzające zimną lub gorącą wodę, którą stosuje się następnie by klimatyzować otoczenie lub sprzęt;
• Jednostki ścisłej kontroli, jednostki chłodzenia precyzyjnego dla serwerowni i sprzętu telekomunikacyjnego;
• Klimakonwektory i systemy hydroniczne, wykorzystujące obwody schłodzonej wody i jednostki końcowe by klimatyzować budynki.

Urządzenia te różnią się znacząco pod względem rozmiaru, złożoności i wydajności chłodniczej, która może wahać się od kilkuset watów po megawaty, komponentów i ogólnie tym, które z głównych funkcji klimatyzacji są wykorzystywane, tj.:

• Schładzanie powietrza i wody;
• Podgrzewanie powietrza i wody;
• Osuszanie powietrza;
• Nawilżanie powietrza;
• Filtrowanie/oczyszczanie powietrza;
• Mieszanie powietrza w pomieszczeniach ze świeżym powietrzem z zewnątrz;
• Wentylacja.

Dla przykładu, domowe klimatyzatory, głównie schładzają powietrze czerpane z klimatyzowanego pomieszczenia do biegu zamkniętego. Takie schładzanie także wysusza powietrze jako że część wilgoci kondensuje się wewnątrz klimatyzatora (w postaci skroplin) i jest gromadzona i odprowadzona na zewnątrz poprzez gumowy wąż.

Z drugiej strony, jednostki ścisłej kontroli, projektowane do zastosowań kluczowych w pomieszczeniach serwerowni czy z urządzeniami telekomunikacji, muszą kontrolować temperaturę i wilgotność w znacznie ograniczonym zakresie a zatem nie tylko schładzać i osuszać powietrze ale też ściśle kontrolować temperaturę i wilgotność z wykorzystaniem elektrycznych grzejników i nawilżaczy.

Bardziej skomplikowane jednostki wentylacyjno-klimatyzacyjne spełniają wszystkie funkcje opisane powyżej, zazwyczaj przy pomocy oddzielnych modułów.

Chillery zamiast powietrza przetwarzają wodę, która jest schładzana do temperatury około 0°C (lub niższej jeśli jest zmieszana z odmrażaczem) lub podgrzewana przy pomocy odwrócenia cyklu chłodzenia.

Wentylacja, filtrowanie, mieszanie i podgrzewanie wykonywane są przy pomocy względnie prostych dedykowanych komponentów, odpowiednio wentylatorów, filtrów, damperów i elektrycznych grzałek lub kotłów, podczas gdy główne i bardziej skomplikowane funkcje pełnione są przez równie skomplikowane systemy takie jak obiegi czynnika chłodniczego czy nawilżacze (zobacz „SCHŁADZANIE (I OGRZEWANIE)” i „NAWILŻANIE”).

Należy także szczególnie wspomnieć o rozwiązaniu powszechnie stosowanym by zapewniać chłodzenie dzięki parowaniu płynu wewnątrz obiegu pozostającym w kontakcie z ochładzanym otoczeniem. Zasady leżące u podstaw tej technologii także są dość skomplikowane.