Klimatizace

Historie

V 19. století britský vědec a vynálezce Michael Faraday zjistil, že stlačením a zkapalněním čpavku lze ochladit vzduch, když se zkapalněný čpavek nechá odpařit.

V roce 1842 použil americký lékař Dr. John Gorrie kompresorovou technologii k výrobě ledu, který používal k chlazení vzduchu pro své pacienty.^[] Doufal, že svůj stroj na výrobu ledu nakonec využije k regulaci teploty v budovách, a dokonce uvažoval o chlazení celých měst systémem centralizovaných klimatizačních jednotek.

Aplikace klimatizace

Klimatizační technici dělí klimatizační aplikace obecně na komfortní a procesní.

Cílem komfortních aplikací je zajistit vnitřní prostředí, které zůstává relativně konstantní v rozsahu, který člověk preferuje, navzdory změnám vnějších povětrnostních podmínek nebo vnitřní tepelné zátěže.

Cílem procesních aplikací je zajistit vhodné prostředí pro průmyslový nebo komerční proces bez ohledu na vnitřní tepelnou zátěž a vnější povětrnostní podmínky. Ačkoli se často pohybují ve stejném komfortním rozmezí, jsou to požadavky procesu, které určují podmínky, nikoli lidské preference. Procesní aplikace zahrnují:

• Nemocniční operační sály, ve kterých je vzduch filtrován na vysoké úrovni, aby se snížilo riziko infekce, a kde je regulována vlhkost, aby se omezila dehydratace pacientů. Ačkoli se teploty často pohybují v komfortním rozmezí, některé specializované zákroky, jako je otevřená srdeční operace, vyžadují nízké teploty (přibližně 18 °C, 64 °F) a jiné, jako například novorozenecké, relativně vysoké teploty (přibližně 28 °C, 82 °F).

• Čisté prostory pro výrobu integrovaných obvodů, léčiv apod., kde je pro úspěch procesu vyžadována extrémně vysoká úroveň čistoty vzduchu a regulace teploty a vlhkosti.

• Zařízení pro chov laboratorních zvířat. Vzhledem k tomu, že mnoho zvířat se obvykle rozmnožuje pouze na jaře, může jejich držení v místnostech, které odrážejí jarní podmínky, způsobit, že se budou rozmnožovat po celý rok.

• Klimatizace letadel. Ačkoli je klimatizace letadel nominálně zaměřena na zajištění pohodlí cestujících a chlazení zařízení, představuje zvláštní proces vzhledem k nízkému tlaku vzduchu vně letadla.

Mezi další příklady patří:

• Střediska zpracování dat
• Textilní továrny
• Fyzická testovací zařízení
• Rostliny a pěstitelské plochy
• Jaderná zařízení
• Doly
• Průmyslové prostředí
• Prostory pro vaření a zpracování potravin

V komfortních i procesních aplikacích není cílem pouze regulace teploty (ačkoli v některých komfortních aplikacích je to jediné, co se reguluje), ale také faktorů, jako je vlhkost, pohyb vzduchu a kvalita vzduchu.

Základy a teorie klimatizačního systému

Chladicí cyklus

V chladicím cyklu čerpadlo přenáší teplo ze zdroje o nižší teplotě do chladiče o vyšší teplotě. Teplo přirozeně proudí opačným směrem. Jedná se o nejběžnější typ klimatizace. Chladicí klimatizační systém funguje podobně jako čerpání tepla z místnosti, ve které stojí.

Tento cyklus využívá univerzálního zákona plynu PV = nRT, kde P je tlak, V je objem, R je univerzální plynová konstanta, T je teplota a n je počet molekul plynu (1 mol = 6,022×10²³ molekul).

Nejběžnější chladicí cyklus využívá k pohonu kompresoru elektromotor. V automobilu je kompresor poháněn řemenicí na klikovém hřídeli motoru, přičemž v obou případech se k cirkulaci vzduchu používají elektromotory. Protože při pohlcování tepla dochází k vypařování a při uvolňování tepla dochází ke kondenzaci, jsou klimatizace navrženy tak, aby pomocí kompresoru způsobovaly změny tlaku mezi dvěma prostory a aktivně čerpaly chladicí kapalinu v uzavřeném systému. Chladicí kapalina neboli chladivo je čerpáno do chlazeného prostoru (výparníková cívka). Nízký tlak pak způsobí, že se chladivo vypaří a odvede s sebou teplo. V druhém prostoru (kondenzátoru) se páry chladiva stlačí a protlačí přes další výměníkovou cívku, kde zkondenzují na kapalinu, která pak odevzdá teplo, jež předtím absorbovala z chlazeného prostoru.

Jednoduché stylizované schéma chladicího cyklu: 1) kondenzační cívka, 2) expanzní ventil, 3) výparníková cívka, 4) kompresor.

Zdravotní důsledky

Klimatizace má na lidské zdraví stejný vliv jako jakýkoli jiný obecný topný systém.Špatně udržované klimatizační systémy (zejména velké centralizované systémy) mohou příležitostně podporovat růst a šíření mikroorganismů, jako je Legionella pneumophila, infekční agens způsobující legionářskou nemoc. Klimatizace může mít pozitivní vliv na osoby trpící alergiemi a astmatem.

Ve velkých vedrech může klimatizace zachránit život starším lidem. Některé místní úřady dokonce zřídily veřejná chladicí centra pro ty, kteří nemají doma klimatizaci.

Související stránky

• Energie
• Tepelné čerpadlo
• Obnovitelná energie