Jak działa klimatyzacja? Zasada działania krok po kroku

Klimatyzacja działa jak pompa ciepła – nie wytwarza „zimna”, lecz odbiera ciepło z pomieszczenia i przekazuje je na zewnątrz. Za transport energii odpowiada czynnik chłodniczy krążący w zamkniętym obiegu, w którym zmienia stan z ciekłego na gazowy i odwrotnie.

Na czym polega działanie klimatyzacji?

Pod względem zasady działania klimatyzator przypomina lodówkę. W trybie chłodzenia pobiera energię cieplną z powietrza w pomieszczeniu, a następnie oddaje ją do powietrza na zewnątrz budynku. Ochłodzone powietrze wraca do wnętrza, a cały proces powtarza się tak długo, jak urządzenie pracuje.

Najważniejszym medium w tym procesie jest czynnik chłodniczy. Jego właściwości pozwalają na pochłanianie i oddawanie ciepła podczas przemian fazowych. Czynnik krąży między jednostką wewnętrzną a zewnętrzną przewodami, najczęściej wykonanymi z miedzi.

Z jakich elementów składa się układ klimatyzacji?

W typowym klimatyzatorze typu split główne podzespoły tworzą zamknięty obieg chłodniczy:

• Sprężarka – podnosi ciśnienie i temperaturę gazowego czynnika chłodniczego, a następnie wymusza jego przepływ w układzie.
• Skraplacz – odbiera ciepło od czynnika i przekazuje je do powietrza na zewnątrz. W tym miejscu czynnik przechodzi z gazu w ciecz.
• Zawór rozprężny – obniża ciśnienie ciekłego czynnika, co powoduje spadek jego temperatury.
• Parownik – odbiera ciepło z powietrza w pomieszczeniu. Czynnik odparowuje i wraca do sprężarki w postaci gazu.

Parownik znajduje się zwykle w jednostce wewnętrznej, natomiast sprężarka i skraplacz należą do jednostki zewnętrznej. Wentylatory wymuszają przepływ powietrza przez oba wymienniki, dzięki czemu wymiana ciepła może zachodzić sprawnie.

Jak przebiega cykl chłodniczy krok po kroku?

Obieg chłodniczy składa się z czterech powtarzających się etapów. Każdy z nich zachodzi w innym elemencie układu i zmienia ciśnienie, temperaturę albo stan skupienia czynnika.

1. Gazowy czynnik chłodniczy trafia do sprężarki. Sprężarka zwiększa jego ciśnienie, a wraz z nim rośnie temperatura czynnika.
2. Gorący gaz przepływa do skraplacza w jednostce zewnętrznej. Wentylator przepuszcza przez wymiennik powietrze, które odbiera ciepło od czynnika. W efekcie gaz skrapla się i staje się cieczą pod wysokim ciśnieniem.
3. Ciekły czynnik przechodzi przez zawór rozprężny. Nagły spadek ciśnienia powoduje obniżenie jego temperatury. Czynnik staje się zimny i gotowy do odbioru energii cieplnej.
4. Zimny czynnik wpływa do parownika w jednostce wewnętrznej. Powietrze z pomieszczenia przepływa przez wymiennik, a jego ciepło powoduje odparowanie czynnika. Ochłodzone powietrze jest nawiewane z powrotem do wnętrza.

Po przejściu przez parownik czynnik ma postać gazu o niskim ciśnieniu i wraca do sprężarki. Obieg zaczyna się od początku. To właśnie przemienne sprężanie, skraplanie, rozprężanie i parowanie umożliwia ciągły transport ciepła.

Co dzieje się w trybie grzania?

Klimatyzator wyposażony w funkcję grzania działa jak pompa ciepła powietrze–powietrze. Za pomocą zaworu czterodrogowego odwraca kierunek przepływu czynnika chłodniczego. Wymienniki zamieniają wtedy swoje role.

Jednostka zewnętrzna pobiera ciepło z powietrza na zewnątrz, a jednostka wewnętrzna oddaje je do pomieszczenia. Nawet chłodne powietrze zewnętrzne zawiera energię, którą układ może wykorzystać po odpowiednim sprężeniu czynnika. W trybie grzania parownik znajduje się po stronie zewnętrznej, a skraplacz po stronie wewnętrznej.

Jakie dodatkowe funkcje ma klimatyzator?

Poza zmianą temperatury urządzenie może wpływać także na wilgotność i jakość powietrza. Zakres funkcji zależy od konstrukcji konkretnego modelu, ale najczęściej obejmuje:

• Osuszanie – wilgoć skrapla się na chłodnym parowniku i jest odprowadzana z jednostki wewnętrznej. Funkcja ta działa jako efekt uboczny chłodzenia lub jako osobny tryb pracy.
• Filtrację – filtry zatrzymują część kurzu, pyłków i innych zanieczyszczeń znajdujących się w przepływającym powietrzu. Nie zastępują jednak wentylacji ani specjalistycznych oczyszczaczy.
• Wentylację – wentylator może wymuszać obieg powietrza przez jednostkę, ale standardowy klimatyzator typu split zwykle nie doprowadza świeżego powietrza z zewnątrz. Do tego potrzebna jest osobna instalacja wentylacyjna.
• Regulację temperatury – sterownik zmienia wydajność urządzenia, aby utrzymać ustawioną temperaturę w pomieszczeniu.

Najprościej ująć zasadę działania klimatyzacji tak: urządzenie odbiera ciepło w jednym miejscu, transportuje je za pomocą czynnika chłodniczego i oddaje w innym. W chłodzeniu ciepło płynie z pomieszczenia na zewnątrz, a w trybie grzania kierunek tego procesu zostaje odwrócony.