Hogyan működik a klíma? Klíma működési elve.

Egyszerűen, párolgó folyadék hűti környezetét :-)

Például így hűti magát az is aki ezt éppen olvassa, kiizzad egy kis folyadékot a bőrére az ott elpárolog és már hűl is! Ez alapján már az ókorban is hűtötték az ivóvizet, még pedig áram nélkül. Egy agyag edénybe vizet töltöttetek, de itt nem alkalmaztak mázat, hagyták hogy egy kis mennyiség mindig kitudjon szivárogni. Az szépen elpárolgott a bent maradt mennyiséget pedig hűtötte a párolgás. Ha huzatos helyre rakták akkor még jobb volt a hatásfoka a hűtésnek. A klíma ezt az elvet használja ki, csak itt egy körfolyamatban megy a hűtés. Az egyszer már elpárolgott folyadékot nem hagyjuk elveszni, hanem ez elpárolgás után keletkezett gőz lecsapatjuk, és újra felhasználjuk. Tesszük mindezt a takarékosság és a környezet -védelem érdekében.

Ennyi rizsa után akkor egy kis műszakiság. (Fejből, ha hibát talál kérem írja meg!)

Egy klíma 4 fontos elemből áll.

1. Kompresszor - ez felel a körfolyamat fenntartásáért.
2. Elpárologtató - itt párolog el a folyadék (beltéri egységben az a  bordás izé)
3. Kondenzátor - itt csapódik le az elpárolgott folyadék (kültéri egységben az a másik bordás izé)
4. Fojtás - ez felel a nagy nyomású kondenzátor és a kis nyomású elpárologtató elválasztásáért.

Jöhet kérdés miért kis nyomás meg nagy nyomás?

Azt gondolom azt már mindenki hallotta a víz forráspontja függ a nyomástól. A Mount Everest -en a kis nyomás miatt már 100 C fok alatt forr a víz, míg az autókban 110 C fokon sem mert nyomás alatt tartják a rendszert.

Akkor újra a klímáról. Tehát van egy rendszerünk amiben olyan folyadék van aminek a forráspontja légköri nyomáson -30C fok körül van. Tehát a szabadba kiengedve egy pillanat alatt elillan, de ezt kerülni kell mert nagyon ózon rombolóak ezek a vegyi anyagok. Mind addig még a kompresszor el nem indítjuk azonos nyomás van a rendszerben. De ha beindítjuk a kompresszort az elpárologtatóban elkezd csökkenni a nyomás, a kondenzátorban pedig emelkedni fog.

Na de miért?

Mert van egy fojtásunk amin keresztül a gőz nagyon kis mennyiségben tud át áramlani. Az is tény hogy egy folyadék elpárolgásakor a keletkezett gőz sokkal nagyobb térfogatot képes kitölteni mint maga a folyadék. Erre sajnos példát nem tudok ide írni. (Kérem ha tud példát írja meg!) Tehát addig még a fojtáshoz gőz érkezik csak kis mennyiség tud áthaladni, ezért a folyadék amit most már inkább hűtőközegnek hívnák. Kezd feltorlódni a kondenzátorban és a nagy nyomáson cseppfolyósodni. Ha elég folyadék keletkezik az elér a fojtáshoz, azon átlépve a kis nyomású elpároltatóba kerül. Ott a kis nyomás miatt párolgásnak indul, de inkább forrásnak. Nagyon heves ez a folyamat ilyenkor, akinek van klímája az hallhatja is ezt a bugyogó hangot egy rövid ideig, ami természetes, nem hiba. Ha pedig egy folyadék elpárolog akkor ugye hőt von el, és már hűtünk is. Az így keletkezett gőzt a kompresszor elszívja, és a kondenzátorba pumpálja. Ott a nagy nyomás miatt felmelegszik, és ha lehűtjük akkor újra cseppfolyós lesz a hűtőközeg. És kezdődhet minden elölről.

Melegszik?

Igen melegszik mint a biciklipumpa mikor pumpáljuk a kereket.

A klímákban a kondenzátoron és az elpárologtatón keresztül ventilátorok juttatják át levegőt. Ezzel a klíma mérete kisebb lehet és messzebb eljuttatjuk a hűvös levegőt mintha csak a levegő természetes áramlását használnánk ki. Úgy is működne a klíma csak jó nagy darab szerkezet lenne.

És ezek után jöhet a kérdés miért van akkor olcsó és drága klíma, ha mind így működik?

Az ördög a részletekben lakozik. A kompresszor lehet dugattyús, forgó (rotációs), csiga (Scroll, E-scroll), csavar. A csavart az nagy gépekben használják, a csiga a legmodernebb és kb 5kW-os gépek felett használják. A forgó a legelterjedtebb és legolcsóbb, de nem a leghatékonyabb. A fojtás a legegyszerűbbnek tűnő szerkezet és mégis ezen lehet a legtöbbet nyerni vagy bukni. Az klímák csak egy kapilláris cső darabot kapnak a gyárban. Ez működik de csak nagyon kicsi hőfoktartományban tud jól adagolni. Adagolónak is szokás hívni szakmai körökben nem fojtásnak. De miért kell adagolni? Mert nem mindig kell egy klímát teljes gázon menni-e. Van amikor csak 26 fokos szobát kell hűteni van amikor 35 fokosat. Ha mindig ugyan annyi hűtőközeget engedünk az elpárologtatóba akkor 26 foknál túl sok 35 -nél pedig kevés lesz. Mert ugye minél melegebb van annál többet eltudunk párologtatni és minél hidegebb van annál kevesebbet. És a kompresszor nem tud csak gőzt szállítani. Mert ugye a folyadékok össze nyomhatatlanok. Ha kevés párolog el mert hideg van a helységben akkor a kompresszor kisebb nyomás tud létre hozni az elpárologtatóban.

Az miért nem jó?

Mert a klímákban érdemes 0 Celsius körül tartani a hőfokot, ha kisebb a nyomás akkor kisebb az elpárolgási hőmérséklet is és ráfagy a levegő páratartalma az elpárologtatóra. A jég pedig szigetel rontja a hatás fokot, illetve nem tudjuk cseppvíz formájában elvezetni. Ezért a modern gépek egy bonyolult logika szerint vezérlik elektronikusan az adagoló szelepet és a kompresszort is. Az adagoló az mindig csak annyit adagol ami el is tud párologni, a kompresszor pedig csak azzal a sebességgel forog hogy éppen 0 Celsius legyen az elpárolgási nyomás. Ezeket a gépeket inverter-es klímának szokás nevezni. Ezeknek is már két fajtája van az AC és DC inverteres. A DC inverter a legújabb de már megfizethető technika. Ahhoz hogy a kompresszor mindig csak annyi hűtőközeget szállítson amennyire épp szükség van a fordulatszámát változtatni kell. A hagyományos AC inverteres klímák a váltó 220V -ot egyenirányították, és abból készítettek egy más frekvenciájú feszültséget, hogy az indukciós kalitkás motort működtetni tudják. Az új BLDC Inverteres klíma motorja már nem kalitkás forgórészű hanem egy állandó mágnes a forgórész, így nem kell azt felmágnesezni másodpercenként többször. Ezért sokkal takarékosabb az üzeme, mert nem kell másodpercenként ötvenszer (50Hz) átmágnesezödnie.

És végül egy két szó az elpárologtató és a kondenzátorról. Ezek is furcsa szerkezetek, igaz ezek nem forognak nem mozognak de azért itt is profi technikák vannak manapság. Hogy minél kisebb legyen egy klíma ezért a hőcserélők csöveinek belsejét nem simára hanem huzagoltra készítik. Ezzel is növelve a hatékonyságát. Az elpárologtató külső felületét különleges anyagokkal kell bevonni ha nem akarjuk hogy a rácsapódott párában baktériumok telepedjenek meg. Ezek az anyagok általában valamilyen nemesfém azoknak van természetes baktérium ölő hatásuk, de ugye ezek a fémek nem olcsók. Még ha nagyon vékony rétegben kerülnek is fel.

És hogyan fűt a klíma?

Ugyan úgy ahogyan hűt!

Bután hangzik, de így van. Kint ugye azt mondjuk 0°C fokban hideg van. Nekünk embereknek igen, a jegesmedvének kellemes. A fizikában a 0K=-273,15°C -nál van hideg ott amikor a molekulák már nem végeznek hőmozgást tehát a 0°C=+273,15K ami meglehetősen meleg. A klíma meg ugye képes a meleget szállítani egyik helyről a másikra. Egy egyszerű 4 járatú szeleppel meg kell fordítani a folyamatot. Kint hűteni kell és a kint összeszedett meleget bent leadni. Röviden ennyi. Ezt a modern klímák nagyon hatékonyan tudják. 1kW/h villamosenergiából akár 5kW/h hőenergiát képesek beszivattyúzni. A megfizethető klíma manapság 3,6kW/h-át ezeket nevezzük manapság "A" energiaosztályos klímának.

Hogyan fűt a hőszivattyú?

Ugyan úgy mint a klíma, csak általában ezt valamilyen közvetítő közegbe teszi, nem közvetlen levegőt fűtenek vele. Vizet, fagyállós vizet, és keringetik radiátorban, padlófűtésben, falfűtésben vagy hőcserélőben.

Miért ajánlott fűteni a klímával, hőszivattyúval?

Mert a hideg idő nagy részében már most is versenyképes a földgáz tüzeléssel. És ez a versenyképesség földgáz árak növekedésével tovább fog javulni. Az elektromos áram többféleképpen állítható elő, és lehet vele fűteni közvetlenül is. Lásd az ellenállás alapon működő fűtések olajradiátor, hajszárító, villanybojler, üvegkerámia főzőlapok és a többi. De ezek a gépek 1kW/h villamos energiából csak maximum 1kW/h hőenergiát képesek előállítani. Mivel a klíma és a hőszivattyú nem előállítja hanem csak az egyik helyről a másikra szivattyúzza, ezért jóval hatékonyabb. Ha például az elektromos áramot megújuló vízi- szél napenergiával állítjuk elő egyértelmű a hasznossága a hőszivattyús fűtésnek.

Sajnos hazánkban jelenleg a földgázerőművek vannak többségben, így ez tompítja a versenyképességét a hőszivattyúnak. Nagyon összefügg a földgáz és a villamos energia ára. Ha megy fel a földgáz ára akkor az áramé is, így később térül meg a hőszivattyú ára. De amint ez arány csökkenni fog, pl. új vízi vagy atomerőmű építésével, vagy a földgázerőművek visszaszorulásával. Egyértelműen a hőszivattyú látszik jelenleg a befutónak a földgáz kazánok helyett.Ha pedig Ön vállalja a fotovoltaikus erőmű kiépítésének 2-3 milliós költségét, akkor lakásának fűtési és energiaköltsége legalább 30 évig közel ingyenesen megoldódik.

Hogyan működik a mobil klíma?

A mobil klíma is úgy működik mint egy osztott (split) klíma (Lásd feljebb!). Csak a hő kijuttatása van másképp megoldva. A split klímánál vékony rézcsövekben szállítjuk ki a hőt a kültéri egység kondenzátorába a fent leírt módon és ott közvetlenül leadjuk a kinti levegőnek a hőt. A mobil klímának nincs kültéri egysége, itt a mobil klímában lévő kondenzátor a belső térből beszívott levegőnek adja át a meleget amit egy ventilátor egy Ø125mm csövön keresztül kifúj a szabadba. Eddig egyszerűnek hangzik, egy lyukat fúrunk és kész. Na de, ha kifújunk a 300m³/h felmelegített levegőt. Akkor a kifújt levegő helyett valahonnan hozni kell be helyette ami csak kintről jöhet. Lássuk be ha kifújunk ~45°C fokos levegőt, és beeresztünk helyette 35°C-ost egy hamar nem lesz bent 26-27°C. Ha pedig nem engedünk be levegőt akkor a klíma túl melegszik és vagy leállítja a túlmelegedés védelem vagy tönkre megy. Természetesen ha a mobil klíma elé ülünk akkor ott hideg levegőt fúj akár +15°C fokost is, de az állandó légcsere nem a legtakarékosabb módszer. Tehát mobil klímát csak műemlék épületbe ahol nem engedik meg a homlokzatra szerelt kültéri egységeket!