Klimatyzatory

Klimatyzacja, poza zapewnieniem czystości i odpowiednio zorganizowanej wymiany powietrza, ma za zadanie utrzymanie w określonej strefie wymaganej temperatury i wilgotności powietrza. Zadanie to mogą realizować zarówno centrale klimatyzacyjne, jak i aparaty klimatyzacyjne zwane klimatyzatorami.

Niniejszy artykuł dotyczy głównie klimatyzatorów, jednakże granica podziału na klimatyzatory i centrale klimatyzacyjne jest bardzo płynna i zależy przede wszystkim od indywidualnych rozwiązań konstruktorów czy projektantów. Funkcje, jakie spełniają oba typy urządzeń, są podobne, często nawet jednakowe, dlatego przyjmijmy, że w dalszej części opracowania nazwa „klimatyzatory” określać będzie urządzenia:
•
lokalizowane wewnątrz obsługiwanych pomieszczeń lub w niewielkiej od nich odległości,
•
o stosunkowo niewielkim strumieniu objętości powietrza, wynoszącym zazwyczaj od kilkuset do kilkunastu tysięcy m3/h,
•
obsługujące jedno, a w wyjątkowych wypadkach najwyżej kilka pomieszczeń.
Centrale klimatyzacyjne montowane są w jedną całość z podzespołów i elementów na miejscu przeznaczenia, wymagają najczęściej osobnego pomieszczenia i sieci przewodów rozprowadzających powietrze do pomieszczeń. Z kolei klimatyzatory są urządzeniami wykonywanymi w całości w fabryce i zawierają we wspólnej obudowie wszystkie elementy do uzdatniania powietrza, z automatyką i wentylatorem włącznie. Klimatyzatory charakteryzują się na ogół mniejszym niż centrale strumieniem objętości powietrza, mniejszą mocą chłodniczą, bardzo zwartą budową, a co za tym idzie małymi gabarytami. Ich istotną zaletą jest brak konieczności budowy instalacji klimatyzacyjnej czy wyodrębniania pomieszczenia na centralę klimatyzacyjną. Nadają się więc idealnie do klimatyzacji pomieszczeń w budynkach istniejących, w których najczęściej nie ma możliwości umieszczenia dodatkowych instalacji wewnętrznych. Spisują się również doskonale przy obsłudze pomieszczeń o zróżnicowanych obciążeniach cieplnych czy różnych wymaganych parametrach powietrza.
Duża liczba klimatyzatorów dostępnych w chwili obecnej na rynku, estetyka wykonania oraz różnorodność konstrukcji stwarzają praktycznie nieograniczone możliwości wkomponowania tych urządzeń w pomieszczenie. Mają one najczęściej możliwość płynnej lub skokowej regulacji wydajności nawiewanego powietrza, jego temperatury i wilgotności. Zastosowanie elektroniki pozwala na zdalne sterowanie pracą klimatyzatorów za pomocą pilota i precyzyjne utrzymywanie parametrów powietrza (oczywiście przy zastosowaniu urządzenia o odpowiedniej wydajności).

Podział i rodzaje klimatyzatorów
W zależności od tego, jaką funkcję pełnią, klimatyzatory, można je podzielić na:
wentylacyjno-chłodzące,
wentylacyjne chłodząco-ogrzewające,
pełnej klimatyzacji (możliwość wentylacji, grzania, chłodzenia oraz regulacji wilgotności względnej powietrza).
Konstrukcja pierwszych dwóch typów klimatyzatorów jest podobna. Różnica polega głównie na zamontowaniu (lub nie) w ich wnętrzu nagrzewnicy powietrza, która często oferowana jest przez producentów jako wyposażenie dodatkowe. Dlatego klimatyzatory chłodzące i chłodząco-ogrzewające zostaną omówione wspólnie.

Klimatyzatory wentylacyjno-chłodzące i chłodząco-ogrzewające
Klimatyzatory wentylacyjno-chłodzące to najprostsze z urządzeń klimatyzacyjnych, ich zadaniem jest przede wszystkim utrzymanie wymaganej temperatury i czystości powietrza w pomieszczeniu, gdy występują w nim nadwyżki ciepła jawnego1). Po zamontowaniu w ich wnętrzu nagrzewnicy stają się bardziej uniwersalne i mogą również dostarczać ciepło do pomieszczenia mówimy wówczas o klimatyzatorach wentylacyjnych chłodząco-ogrzewających. Ich wykorzystanie w naszych warunkach klimatycznych jest pełniejsze, służą bowiem do całorocznego normowania temperatury powietrza w pomieszczeniu. Dodatkowo w okresie ciepłym, dzięki zamontowanej w ich wnętrzu chłodnicy, ograniczają w pewnym stopniu wilgotność względną powietrza. Nie jest to jednak proces kontrolowany, dlatego w okresach przejściowym i zimnym te typy klimatyzatorów nie mają żadnej możliwości regulacji wilgotności względnej powietrza nawiewanego do pomieszczenia.
Klimatyzatory chłodząco-ogrzewające produkowane są w czterech zasadniczych odmianach:
•
typ monoblok ze skraplaczem chłodzonym powietrzem,
•
typ monoblok ze skraplaczem chłodzonym wodą,
•
typ dwuczęściowy ze skraplaczem chłodzonym powietrzem,
•
typ dwuczęściowy  system Split.
Charakterystyczne cechy tych urządzeń opisane zostały w tabeli 1, a schematy ich budowy przedstawia rysunek 1.

Rys. 2. Wybór rodzajów klimatyzatora oraz sposobu rozdziału powietrza w zależności od obciążenia cieplnego pomieszczenia (wg Odyjas A., Szczechowiak E.: Ogólne zasady doboru i stosowania klimatyzatorów. „Ogrzewnictwo Praktyczne” 4/1996

Klimatyzatory pełnej klimatyzacji
Klimatyzatory pełnej klimatyzacji utrzymują wewnątrz obsługiwanych pomieszczeń nie tylko wymaganą temperaturę, ale także odpowiednią wilgotność względną powietrza. Są produkowane najczęściej na bazie klimatyzatorów chłodząco-ogrzewających poprzez wbudowanie w ich wnętrze nawilżacza powietrza wraz z obwodem regulacji wilgotności względnej powietrza. Mogą mieć własne źródło zimna (klimatyzatory autonomiczne) lub być zasilane z centralnego urządzenia ziębniczego (klimatyzatory nieautonomiczne). W klimatyzatorach autonomicznych skraplacz bywa chłodzony zarówno wodą, jak i powietrzem.

Możliwości montażu klimatyzatora i organizacja przepływu powietrza
Klimatyzatory jednoczęściowe typu monoblok nie mają zbyt wielu możliwości montażowych. Jeśli ich zadaniem jest dostarczanie powietrza świeżego muszą zostać zamontowane w przegrodzie zewnętrznej pomieszczenia (okno, ściana zewnętrzna), natomiast przy pracy w obiegu zamkniętym z użyciem uzdatniaczy powietrza mogą być ustawione praktycznie w dowolnym miejscu.
O wiele więcej możliwości montażu mają klimatyzatory dwuczęściowe, a poszczególni producenci oferują na ogół podobne rozwiązania konstrukcyjne. Jednostki zewnętrzne mogą być montowane w zależności od sytuacji na balkonie, tarasie, elewacji zewnętrznej, dachu. Natomiast jednostki wewnętrzne występują jako wersje:
- przenośne,
- wolnostojące,
- ścienne,
- sufitowe (kasetonowe, panelowe, do sufitów podwieszanych),
- przewodowe (możliwość instalacji klimatyzatora w pomieszczeniu sąsiednim
i doprowadzenia powietrza kanałem).
Organizację przepływu powietrza w pomieszczeniu ułatwia możliwość wyboru nawiewu dolnego lub górnego, regulacja kąta ustawienia kierownic powietrza nawiewanego oraz możliwość zastosowania systemu multisplit przy obsłudze większych pomieszczeń.
Należy zdawać sobie również sprawę, że w zależności od wyboru typu i funkcji klimatyzatora może zaistnieć konieczność poprowadzenia dodatkowych instalacji:
•
przewodów łączących część zewnętrzną i wewnętrzną (przewody czynnika
chłodniczego, przewód elektryczny),
•
odprowadzenia skroplin z parowacza (niektóre typy mają własne zbiorniki
skroplin),
•
doprowadzenia wody do nawilżacza,
•
instalacji elektrycznej odpowiedniej do mocy urządzenia (ważne przy wersji
z nagrzewnicą elektryczną oraz elektrycznym nawilżaczu parowym).


Wybór funkcji i określenie parametrów klimatyzatora
Wybór typu i wielkości klimatyzatora powinien przebiegać wg schematu:

1. wybór funkcji klimatyzatora (grzanie, chłodzenie, nawilżanie, dostarczanie powietrza świeżego, oczyszczanie powietrza),

2. określenie wymaganych parametrów poszczególnych podzespołów klimatyzatora (efekt cieplny, efekt chłodniczy, strumień powietrza wentylacyjnego, wydajność nawilżacza),

3. określenie możliwości montażu klimatyzatora w pomieszczeniu oraz organizacja przepływu powietrza w pomieszczeniu,

4. sprawdzenie dopuszczalnego poziomu hałasu klimatyzatora (zależny od przeznaczenia pomieszczenia),

5. analiza kosztów zakupu, montażu, eksploatacji.
Podstawowym punktem przy doborze klimatyzatora jest określenie funkcji,
jakie ma on spełniać. W naszych warunkach klimatycznych, poza dostarczaniem świeżego powietrza wentylacyjnego lub oczyszczaniem powietrza, jest najczęściej chłodzenie i osuszanie powietrza latem, a czasem dodatkowe dogrzewanie i nawilżanie powietrza zimą.
Możliwości wyboru rodzaju klimatyzatora oraz sposobu rozdziału powietrza w pomieszczeniu w zależności od obciążenia cieplnego pomieszczenia pokazano na rys. 2.

Marek Preiss
1) Ciepło jawne odczuwalne obciążenie cieplne pomieszczenia, obliczone jako różnica wszystkich zysków i strat ciepła
Uwagi:
1. Artykuł ukazał się w nr 11/2002 „BIT – Budowlany Informator Techniczny”: www.bit-info.pl
2. Artykuł oparty jest na fragmentach rozdz. 7.1. z pracy zbiorowej: „Kalendarz Klimatyzacji 2002” pod redakcją dra inż. B. Gazińskiego, sekr. naukowy dr inż. G. Krzyżaniak. Autorami rozdziału są prof. dr inż. hab. E. Szczechowiak i dr inż. A. Odyjas
Podpisy:
Rys. 1. Schematy budowy klimatyzatorów chłodząco-ogrzewających (wg Odyjas A., Szczechowiak E.: Ogólne zasady doboru i stosowania klimatyzatorów. „Ogrzewnictwo Praktyczne” 4/1996)
Legenda:
1 filtr powietrza
2 – nagrzewnica
3 wentylator obiegu powietrza wewnętrznego
4 wentylator chłodzenia skraplacza
5 przepustnica (regulująca dopływ powietrza świeżego z zewnątrz)
6, 7, 8 elementy układu chłodniczego,
kolejno: parowacz, skraplacz, sprężarka