Klimatizace

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání
Samostatná klimatizační jednotka

Klimatizace (označované zkratkou AC či A/C z anglického air conditioning [ˈeə kənˌdišəniŋ]) je zařízení pro úpravu vzduchu uvnitř budov a dopravních prostředků. Jeho hlavní funkcí je snížení teploty a vlhkosti vzduchu[pozn. 1], na rozdíl od ventilace (vzduchotechniky), jejíž hlavní funkcí je výměna vzduchu za čerstvý nasávaný z exteriéru.

Hlavní částí klimatizace je tepelný výměník, ve kterém je ochlazován vzduch k dosažení požadované teploty a odváděna ochlazováním kondenzující vlhkost. Další částí je systém, který odvádí odebrané teplo vně klimatizovaného prostoru, například chladicí kapalinou cirkulující v potrubí a ochlazované ve venkovní chladicí jednotce. Klimatizace může být propojena s ventilací, například v malém prostoru automobilu,[pozn. 2] nebo na ní být nezávislá, například klimatizování velkého množství tepla produkovaného serverovnami.

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.

Klimatizační zařízení se vyskytuje například již ve Vinohradské tržnici z počátku 20. století,[2] první rozsáhlejší moderní zařízení v Československu bylo instalováno v budově Elektrických podniků a budově pensijního ústavu (dnes Dům odborových svazů) v letech 1932–1934 v Praze.[3]

Princip[editovat | editovat zdroj]

Typická bytová klimatizační jednotka
Schéma chladicího 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 chladicí látky přivedeny do kompresoru, kde jsou stlačovány (a důsledkem stlačování i zahřívány).

Ve 2. fázi je chladicí médium o vysoké teplotě a tlaku přivedeno do výměníku – kondenzátoru, kde je ochlazováno okolním vzduchem (médium kondenzuje). Uvolněné teplo je odváděno do venkovního prostoru ventilátorem.

Ve 3. fázi je kapalina transportována přes kapiláru nebo expanzní ventil, za kterým se prudce sníží tlak, a tím i teplota. Médium pokračuje do dalšího výměníku – výparníku. Kapalina se začne odpařovat a dále ohřívat, čímž odebírá teplo z prostoru výparníku, zpravidla ochlazované místnosti. Pro distribuci studeného vzduchu do místnosti slouží ventilátor, který je umístěn u výparníku. Poté je chladivo v plynném skupenství přiváděno do kompresoru a cyklus se opakuje.

Vytápění[editovat | editovat zdroj]

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 v podmínkách ČR i Evropy využívá minimálně, ve větší míře pak v období jara, podzimu a velmi mírné zimy (při teplotách nad cca 4 °C).

Nízké rozšíření je dáno především konzervativním přístupem k vytápění a rovněž i všeobecným chybným předpokladem, že klimatizace je energeticky i ekonomicky neefektivní a že nedokáže topit v mrazech. Moderní klimatizace střední cenové kategorie běžně topí do −15 °C při zachování vysoké efektivity (tzn. vysokého COP).[4] Tyto mají COP srovnatelný s tepelnými čerpadly vzduch–voda, ovšem při násobně nižší pořizovací ceně.

Rozšíření tohoto způsobu vytápění napomáhají zejména budovy s nízkou potřebou energie na vytápění buď v podobě nástěnné jednotky (u domů s otevřenou dispozicí), nebo jednotky zabudované do systému řízeného větrání. Nevýhodou tohoto způsobu vytápění je produkce hluku ve vnitřním a vnějším prostoru (např. uvnitř 32 dB[5]) a dále potřeba topit téměř nepřetržitě na stejnou teplotu po celý den pro dosažení dobrých provozně-ekonomických výsledků (např. při snižování teploty vzduchu během nepřítomnosti obyvatel domu se snižuje COP a roste hluk, protože jednotka pracuje krátkodobě na vysoký výkon, při kterém produkuje více hluku a je méně efektivní).

Chladicí médium[editovat | editovat zdroj]

Chladicí 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 chladicího média se liší od použití pro konkrétní aplikaci. Běžnými chladivy jsou amoniak, CO2, fluorovodíky a fluoruhlovodíky (HFC). Použití chladiv na bázi freonů (CFC) je na základě Vídeňské úmluvy na ochranu ozonové vrstvy a Montrealského protokolu[6] regulováno a postupně vylučováno.

Historie[editovat | editovat zdroj]

Prvky principu klimatizace se objevily již ve starověkých civilizacích. Např. bohatí Římané měli své domy jednou zdí spojené s akvaduktem, který je ochlazoval.[7] Za otce principu klimatizace v moderním pojetí je považován britský vědec Michael Faraday, který v roce 1820 zjistil, že stlačený amoniak (NH3) v kapalném stavu dokáže chladit, pokud je postupně vypouštěno. Za skutečného vynálezce klimatizace je považován americký inženýr Willis Carrier, který instaloval 17. července 1902 první klimatizační systém. Tato klimatizace byla instalována v americkém New Yorku v tiskárně Sackett-Wilhelm, která si jej objednala, jelikož měla velké problémy s usycháním barev a mačkáním papíru kvůli vysoké teplotě a vlhkosti vzduchu. Carrierova klimatizace pracovala na principu vzduchu hnaného kolem trubek se studenou vodou. Tím docházelo ke srážení vodních par na těchto trubkách, čímž se ochlazoval okolní prostor.

Zdravotní rizika[editovat | editovat zdroj]

Možnost vysychání očí vedoucí k jejich pálení,[pozn. 3] bolesti hlavy, zatuhlých krčních svalů, vysušené kůže, angíny, nachlazení krku, zhoršení astmatu a podobně vlivem cirkulujícího vzduchu nastaveného mnohdy na extrémně nízké teploty oproti vnějšímu prostředí. Zásadním opatřením je dodržení stanoveného rozdílu mezi teplotou interiéru a venkovní teplotou.[1] Dále špatnou údržbou klimatizačních zařízení může dojít k přemnožení a rozšíření choroboplodných mikroorganismů, zejména pak Legionelly (původce 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[editovat | editovat zdroj]

Zdravotně hygienická (komfortní)[editovat | editovat zdroj]

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)[editovat | editovat zdroj]

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[editovat | editovat zdroj]

Většinou tam, kde nepracují lidé.

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

Systémy klimatizačních zařízení[editovat | editovat zdroj]

Vzduchové[editovat | editovat zdroj]

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[editovat | editovat zdroj]

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

Kombinované[editovat | editovat zdroj]

Systémy voda–vzduch.

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

Klimatizační jednotky[editovat | editovat zdroj]

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

Peltierův článek[editovat | editovat zdroj]

Peltierův článek

HVAC[editovat | editovat zdroj]

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“.

Kritika[editovat | editovat zdroj]

Klimatizace na domě v Kuala Lumpuru

K roku 2018 má klimatizaci přibližně 8 % lidí z 2,8 miliard obyvatel nejteplejších oblastí planety. I přesto jsou tato zařízení velkou zátěží pro elektrické sítě měst a životní prostředí.[8] V teplých oblastech klimatizace představují v odběrových špičkách až 70 % celkové spotřeby elektřiny.[8] Klimatizace se v městech podílí na vytváření horkého vzduchu, ohřívá své blízké okolí.

Odkazy[editovat | editovat zdroj]

Poznámky[editovat | editovat zdroj]

  1. U klimatizace s nastavitelnou vlhkostí vzduchu (anglicky humidity [hjuːˈmɪdɪtɪ] IPA) odborníci doporučují její hodnotu mezi 40 a 50 procenty.[1]
  2. V autech by se klimatizace měla zapínat pouze na 15 minut; teplota by neměla klesnout pod 21 °C.[1]
  3. Tzv. syndrom suchého oka, kdy osychá spojivka a rohovka. Oční lékaři proto doporučují v klimatizovaných místnostech použití očních kapek („umělé slzy“), resp. nasazení kontaktních čoček s nižším podílem vody a vhodný roztok.[1]

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. a b c d ste. Klimatizace může i škodit. Z domova. Haló noviny. Futura, a.s., 31. červenec 2018, roč. 28, čís. 175, s. 4. ISSN 1210-1494. 
  2. ČAPEK, Karel. Historická vinohradská tržnice se otevírá jako centrum nábytku [online]. Zprávy. Archiweb, s.r.o., 2013-10-12 [cit. 2018-08-05]. Dostupné online. (česky) 
  3. ČVUT, Fakulta strojní - Ústav techniky prostředí. K vývoji klimatizace (I) [online]. Praha: Topinfo s.r.o., 2005-06-06 [cit. 2018-08-05]. Dostupné online. 
  4. FUJITSU GENERAL CZ. Split Systémy : Standardní(07~14)(Nástěnné) [online]. Klimatizace a Tepelná čerpadla. FUJITSU GENERAL [cit. 2018-08-05]. Dostupné online. 
  5. FUJITSU GENERAL CZ. Split Systémy : ASYG12LMCA [online]. Klimatizace a Tepelná čerpadla. FUJITSU GENERAL [cit. 2018-08-05]. Dostupné online. 
  6. Vídeňská úmluva na ochranu ozonové vrstvy a Montrealský protokol o látkách, které poškozují ozonovou vrstvu [online]. Zahraniční vztahy. Ministerstvo životního prostředí [cit. 2018-08-05]. Dostupné online. Dostupné také na: [1]. Dále dostupné na: [2]. (česky) 
  7. HISTORIE KLIMATIZACE [online]. Blue team, s.r.o. Dostupné online. (česky) 
  8. a b STUCHLÍK, Jan. Skrytá hrozba energetiky: Klimatizace spotřebují tolik elektřiny jako Afrika za dva a půl roku. Byznys / Průmysl. E15.cz [online]. CZECH NEWS CENTER a.s., 19. květen 2018 [cit. 2018-08-05]. Dostupné online. 

Literatura[editovat | editovat zdroj]

  • Jakub Vrána, a kol. Technická zařízení budov v praxi: [příručka pro stavaře]. 1. vyd. Praha: Grada, 2007. 331 s. (Stavitel). ISBN 978-80-247-1588-9. 
  • Jaroslav Chyský. Větrání a klimatizace. 3., zcela přeprac. vyd. Brno: Bolit-B press, 1993. 490 s. (Česká matice technická. Technický průvodce; sv. 31). ISBN 80-901574-0-8. 

Související články[editovat | editovat zdroj]

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]