Klimatizace

Samostatná klimatizační jednotka

Klimatizace (označované zkratkou AC z anglického air conditioning) je zařízení pro úpravu vzduchu v celých budovách či jednotlivých místnostech a v dopravních prostředcích.

Nasává venkovní vzduch (minimálně musí přivádět 15 % čerstvého vzduchu), který filtruje, upravuje teplotu a vlhkost na požadované hodnoty a pomocí ventilátorů je dopravuje na příslušná místa, případně velká klimatizační zařízení používají k odjímání tepla cirkulující vodu. Klimatizace automaticky udržuje stálé podmínky (především teplotu) bez ohledu na venkovní prostředí.

V Evropě se klimatizace užívá především pro průmyslové účely, v chirurgických sálech, inkubátorech, v laboratořích, ve výpočetních střediscích (serverovnách) a nákupních centrech. V USA je klimatizace podstatně rozšířenější. V teplých tropických a subtropických oblastech světa (zejména kolem rovníku, resp. v okolí obou obratníků) jsou klimatizovány všechny typy budov i dopravních prostředků prakticky neustále. Toto platí pouze v bohatých zemích, neboť klimatizace je energeticky i materiálově nákladná. Jedno z prvních klimatizačních zařízení v Československu bylo instalováno v budově Elektrických podniků hlavního města Prahy v roce 1932 v Praze.

Princip

Typická bytová klimatizační jednotka.

Schéma chladícího okruhu klimatizace:
1. kondenzátor 2. kapilára (expanzní ventil) 3. výparník 4. kompresor

Klimatizační zařízení pro vytvoření tepelné pohody v místnosti využívá několika fyzikálních principů, konkrétně pak:

1. Komprese (stlačování plynů)
2. Kondenzace (zkapalnění plynů)
3. Vypařování

V 1. fázi jsou páry chladící látky přivedeny do kompresoru kde jsou stlačovány (a důsledkem stlačování i zahřívány). Teplý vzduch je ventilátorem hnán do venkovního prostoru.

Ve 2. fázi je chladící médium o vysoké teplotě a tlaku přivedeno do výměníku — kondenzátoru, kde je ochlazováno (médium kondenzuje). Uvolněné odpadní teplo je ventilátorem odváděno do venkovního prostoru.

Ve 3. fázi je kapalina transportována pod tlakem přes kapiláru nebo expanzní ventil do výměníku — výparníku (místa s nižším tlakem a vyšší teplotou), kde se rozpíná (expanduje) a tím i prudce ochlazuje. Kapalina se začne odpařovat, ohřívá se a tím odebírá teplo z prostoru výparníku. Výparník je ochlazován. Pro distribuci studeného vzduchu do místnosti slouží ventilátor, který je umístěn kolem výparníku. Poté je chladivo v plynném skupenství přiváděno do kompresoru a cyklus se opakuje.

Vytápění

Klimatizace umožňuje pracovat i v opačném režimu – vytápěcím. Z jednotky se stane tepelné čerpadlo, kdy se odpadní teplo přivádí zpět do místnosti. Z kondenzátoru se stává výparník a z výparníku kondenzátor. Vnější jednotka je tak ochlazována a vnitřní naopak topí. Tohoto způsobu ohřevu vzduchu v místnosti se však využívá pouze příležitostně v období podzimu a velmi mírné zimy (při teplotách 4-13 °C). Při nižších teplotách je ohřev pomocí AC jednotky neefektivní.

Chladící médium

Chladící médium je tekutina, která proudí skrz zařízení, aby ho ochránila před přehřátím a přenášela teplo produkované tímto zařízením do jiného zařízení, kde se využije nebo rozptýlí. Ideální médium má velkou tepelnou kapacitu, nízkou viskozitu, je levné, chemicky inertní, nehořlavé a nezpůsobuje ani nepodporuje korozi chladicího systému. Některé aplikace navíc vyžadují, aby bylo chladicí médium elektrickým izolantem.

Typ chladícího média se liší od použití pro konkrétní aplikaci. Běžnými chladivy jsou amoniak, C02, fluorovodíky a fluoruhlovodíky (HFC). Použití chladiv na bázi freonů (CFC) je na základě Vídeňské úmluvy na ochranu ozonové vrstvy a Montrealského protokolu regulováno a postupně vylučováno.

Zdravotní rizika

Možnost onemocnění angíny, nachlazení krku a podobně vlivem cirkulujícího vzduchu nastaveného mnohdy na extrémně nízké teploty oproti vnějšímu prostředí. Dále špatnou údržbou klimatizačních zařízení (minimální ventilace vzduchu v místnosti) může dojít k přemnožení a rozšíření choroboplodných mikroorganismů, zejména pak Legionelly (Legionářské nemoci). Ovšem pokud je prováděn pravidelný servis jednotky, lze se rizikům šíření mikroorganizmů zcela vyhnout. Naopak klimatizační jednotky, včetně filtrace, zvlhčovače, apod. bývají s výhodou používány v místech se zvýšenými nároky na čisté a hypoalergenní prostředí jako jsou operační sály, nemocniční prostředí atd.

Druhy klimatizačních zařízení

Zdravotně hygienická (komfortní)

Vytvářejí optimální stav mikroklimatu pro pobyt lidí (jedná se o příjemné subjektivní pocity ale hlavně o optimální hygienické podmínky).

Použití:

• prostory kulturní a společenské — shromažďování většího počtu lidí (divadla, kina, sály, hotely, banky)
• prostory s velkou vnitřní tepelnou zátěží — rozhlasová a televizní studia, filmové ateliéry
• prostory s velkou vnější tepelnou zátěží — lehké skleněné stavby, kabiny strojů (jeřáby, kombajny) a kabiny velínů
• prostory s velkými požadavky na mikroklima — lázeňské prostory, operační sály, jednotky intenzivní péče
• dopravní prostředky — letadla, vlaky, autobusy, automobily

Průmyslová (technologická)

Většinou je součástí technologického zařízení. Má vliv na kvalitu výroby, snižování výrobních nákladů nebo přímo podmiňuje funkci strojního parku. Mohou plnit i funkci zdravotně hygienickou.

Použití:

• provozy zpracující navlhavé materiály — textil, papír, tabák, filmy, léky, potraviny
• provozy s potřebou vysoké kvality vzduchu — výroba polovodičů, umělých vláken, léků
• provozy s výpočetní technikou — střediska, sály, učebny

Speciální

Většinou tam, kde nepracují lidé.

• inkubátory, boxy pro různé zkoušky, speciální výrobní stroje (léky)

Systémy klimatizačních zařízení

Vzduchové

Nositelem tepla je vzduch, jehož úprava se provádí mimo klimatizovaný prostor ve strojovně.

• nízkotlaké
  • s centrální strojovnou
  • vícenásobné
  • vícezónové
• vysokotlaké
  • jednokanálové
  • dvoukanálové
  • s kontaktním nebo proměnným množstvím protékajícího vzduchu

Vodní

Nositelem tepla je voda. Využívají ventilátorové konvektory (parapetní jednotky).

Kombinované

Systémy voda - vzduch.

• vysokotlaké - část tepelného výkonu se do klimatizace dodává pomocí výměníku.

Klimatizační jednotky

Jsou umístěny v jednotlivých místnostech v potřebném počtu tak, aby zajistily požadované hodnoty.

Peltierův článek

Peltierův článek

HVAC

V odborné literatuře se pro obor klimatizačních systémů, který je zpravidla komplexnější, než pouhé chlazení vzduchu, používá zkratka HVAC (z anglického Heating, ventilation and air conditioning), volně přeloženo "Topení, větrání a klimatizace".

Související články

• Willis Carrier
• Klimatizační soustava letadla
• Fan-coil

Literatura

• Jakub Vrána: Technická zařízení budov v praxi; GRADA 2007; ISBN 978-80-247-1588-9
• Jaroslav Chyský, Karel Hemzal: Větrání a klimatizace; Bolit - B press 1993; ISBN 80-901574-0-8