Podstawowym zadaniem klimatyzatorów jest zapewnianie komfortu cieplnego w domu, w obiektach użyteczności publicznej i w zakładach przemysłowych. Dostępna na rynku oferta w tym zakresie jest bardzo obszerna i obejmuje urządzenia zróżnicowane pod względem funkcjonalności i sposobów montażu.

Klimatyzator to urządzenie przeznaczone do chłodzenia pomieszczenia. Typowy klimatyzator składa się ze sprężarki, parownika i skraplacza. Istotną rolę odgrywa również wentylator promieniowy, odpowiedzialny za wymuszanie obiegu powietrza w parowniku, umieszczonym wewnątrz chłodzonego obiektu. Powietrze z pomieszczenia jest ochładzane w parowniku, poprzez oddawanie ciepła pośredniemu czynnikowi chłodniczemu, który krąży w obiegu zamkniętym. W następnej kolejności czynnik pośredni (gaz) jest sprężany a potem przetłaczany do skraplacza. To dzięki skraplaczowi ciepło z czynnika oddawane jest do powietrza zewnętrznego. Gaz skrapla się i przechodzi w stan cieczy, nadal pod wysokim ciśnieniem. Ciecz dostaje się do elementu rozprężnego, w celu jej dławienia. W efekcie zostaje zmniejszone ciśnienie cieczy, a co za tym idzie, temperatura. Czynnik, który jest schłodzony w postaci cieczy, ponownie przechodzi przez parownik, gdzie ogrzewa się od powietrza w pomieszczeniu i ponownie przechodzi w stan gazowy.

Inverter typ ścienny serii RSB firmy Fuji Electric (fot. firma Iglotech)

W ciągu ostatnich kilku lat klimatyzatory przeszły wiele udoskonaleń. Pierwotnie były to urządzenia zwarte, najczęściej montowane na elewacji budynku lub w oknach. Z czasem, biorąc pod uwagę hałas, jaki generuje sprężarka, system podzielono. Tym samym parownik i wentylator stanowi jednostkę wewnętrzną, zaś skraplacz i sprężarka, instalowane są na zewnątrz. Podzespoły połączone są ze sobą przewodami freonowymi (gazowym i cieczowym). Takie rozwiązanie pozwala na oddalenie jednostki zewnętrznej od pomieszczeń, w których przebywają ludzie. W zależności od modelu urządzenia, odległość pomiędzy jednostką wewnętrzną a zewnętrzną może wynosić do 15 m.
W jednostce wewnętrznej klimatyzatora instalowany jest filtr powietrza a czasami nagrzewnica elektryczna. Niektóre klimatyzatory mogą również funkcjonować jako pompa ciepła, dzięki odwróceniu układu chłodniczego, kiedy to parownik staje się skraplaczem.

Klimatyzatory serii Libero ArtCool firmy LG – jednostki wewnętrzne w różnych kolorach wykończenia

Klimatyzatory typu split

Klimaty zatory typu split cieszą się największą popularnością. Biorąc pod uwagę typ montażu, dostępne są klimatyzatory ścienne, podstropowe lub przypodłogowe (stojące). Oprócz tego oferuje się urządzenia kasetonowe i kanałowe. Jako kryterium podziału można również wziąć pod uwagę ilość urządzeń wewnętrznych, które podłączone są do jednej jednostki zewnętrznej. Stąd też wyróżnia się klimatyzatory pojedyncze, multisplity oraz systemy VRV (VRF).
Ze względu na tryb pracy klimatyzatory split dostępne są jako wersje chłodzące oraz jako modele grzewczo-chłodzące. Ten drugi typ jest w stanie również pracować jako pompa ciepła w oparciu o nagrzewnicę elektryczną.

Kanałowy Inverter Split ARYF24LB firmy Fujitsu (fot. firma Klima-Therm)

Budowa
Klimatyzatory typu split składają się z dwóch części – zewnętrznej i wewnętrznej. Agregat sprężarkowo-skraplający instalowany jest na zewnątrz budynku, najczęściej na elewacji obiektu, dachu czy też balkonie. Parownik z wentylatorem umieszczany jest w jednostce wewnętrznej klimatyzowanego pomieszczenia. Klimatyzatory typu split to urządzenia stacjonarne. Podczas montażu niezbędne jest wykonanie prac instalacyjnych, takich jak wywiercenie otworów w ścianie, wycięcie otworów w suficie podwieszanym czy też rozprowadzenie kanałów nawiewnych. Jednostki wewnętrzne najczęściej instalowane są w miejscu dogodnym dla użytkownika np. na ścianie, przy podłodze, pod stropem lub na stropie pomieszczenia. Istotną rolę odgrywa w urządzeniu programator, dzięki któremu wybierany jest tryb pracy (grzanie, chłodzenie, tryb nocny). Automatycznie sterowane są podstawowe parametry, takie jak temperatura powietrza, czas włączania lub wyłączania urządzenia, a także prędkość obrotów wentylatora nadmuchowego czy też kierunek nawiewanego powietrza. Opcjonalnie nabyć można filtry cechujące się podwyższoną skutecznością działania (elektrostatyczne, węglowe, fotokatalityczne lub plazmowe).

Technologia inwerterowa

Liczną grupę produktów stanowią klimatyzatory klasyczne ze sprężarką, która pracuje ze stałymi obrotami i zawsze z pełną mocą. Klimatyzatory tego typu włączają się w momencie, gdy temperatura w pomieszczeniu przekroczy ustawiony poziom, natomiast przestają pracować z chwilą, kiedy zadana wartość zostanie osiągnięta. Takie rozwiązanie ma jednak kilka wad. Przede wszystkim podkreśla się wahania temperatury w pomieszczeniu oraz wzrost kosztów eksploatacji. Wynikają one z poboru prądu rozruchu o dużej wartości.
Coraz częściej uwzględnia się jednak technologie inwerterowe, dzięki czemu jest możliwe płynne regulowanie obrotów sprężarki. Inwertery są droższe, ale pobierają zdecydowanie mniej energii elektrycznej. Płynne dostosowanie wydajności i pracy do temperatury powoduje, że włączanie odbywa się w sposób łagodny, bez gwałtownego poboru prądu. Tym sposobem eliminowane są zbędne straty energii. Zaletą inwerterów jest również dokładniejsze utrzymywanie ustawionej temperatury. W niektórych modelach klimatyzatorów przewidziano czujnik ruchu, dzięki czemu urządzenie jest uruchamiane w momencie pojawienia się człowieka w pomieszczeniu.

Budowa i działanie filtra plazmowego stosowanego w klimatyzatorach Fujitsu do oczyszczania powietrza:
A – pole elektryczne,
B – filtr plazmowy,
C – ozonowanie (filtr plazmowy generuje jony i ozon, które wspomagają proces neutralizacji nieprzyjemnych zapachów i dymu papierosowego),
D – siatka filtracyjna,
E – filtr elektrostatyczny (ujemnie naładowane cząsteczki kurzu itp. przyciągane są do uziemionej siatki, gromadzone na powierzchni filtra oczyszczającego i usuwającego nieprzyjemne zapachy)

Klimatyzatory kanałowe

Klimatyzatory kanałowe stanowią jednostkę wewnętrzną urządzenia typu split, współpracującą z modułem zewnętrznym, który umieszczony jest poza pomieszczeniem. Również i w tym przypadku przewidziano, w zależności od modelu, funkcję chłodzenia lub chłodzenia i grzania. Klimatyzatory kanałowe instalowane są w przestrzeni międzystropowej, pomiędzy stropem pomieszczenia a sufitem podwieszanym, dzięki czemu zyskuje się równomierny rozkład temperatury. Rozprowadzanie powietrza bazuje na kanałach, które umieszczone są nad sufitem podwieszanym. Nawiew i wywiew odbywa się za pomocą kratek lub anemostatów. Ważna cecha klimatyzatorów kanałowych to przede wszystkim zwarta konstrukcja, dzięki czemu zyskuje się elastyczny montaż. Dostępna na rynku oferta w zakresie klimatyzatorów tego typu jest bardzo obszerna. Nabyć można również modele, które cechują się podwyższonym sprężem dyspozycyjnym, osiągającym nawet 300 Pa. Bardzo często są one stosowane w pomieszczeniach o dużej kubaturze, na przykład w halach produkcyjnych, magazynach czy też w obiektach handlowych.
W nowoczesnych klimatyzatorach kanałowych uwzględnia się wyłącznie silniki na prąd stały. Tym sposobem ograniczane są straty energii i minimalizowany jest pobór prądu. Interesujące rozwiązanie stanowi funkcja autodiagnozy z zapamiętywaniem kodów błędów. Oprócz tego wentylator może osiągać wysoką moc obrotową przy zwiększeniu wydajności wymiany ciepła. Klimatyzatory kanałowe dostępne są również w wersji płaskiej.

Klimatyzator przenośny 23Z012 firmy Zelmer

Klimatyzatory okienne (monoblok)

Budowa klimatyzatorów okiennych oparta jest na technologii monoblok. Oznacza to, że urządzenie składa się z jednej jednostki, w której znajduje się zarówno parownik, jak i skraplacz. Klimatyzatory okienne kształtem najczęściej przypominają prostopadłościan. Z jednej strony z urządzenia wylatuje zimne powietrze, zaś z drugiej gorące. Ze względu na to, że klimatyzator instaluje się w oknie, konieczna jest zatem przeróbka ramy okiennej. Urządzenie można zamontować również w ścianie. Jako zaletę rozwiązania tego typu wymienia się przede wszystkim brak konieczności łączenia jednostek.
Zwraca się jednak uwagę na wady klimatyzatorów okiennych. Nie wyglądają one estetycznie a przy montażu konieczne są poważne przeróbki ściany lub okien. Stąd też klimatyzatory monoblokowe najczęściej instalowane są w niewielkich pomieszczeniach, takich jak np. kioski, rzadziej natomiast w mieszkaniach.
Typowy klimatyzator okienny obsługiwany jest za pomocą pilota. Wybrać można tryb pracy np. chłodzenie, nawiew lub osuszanie. Przeważnie istnieje możliwość ustawienia czasu rozpoczęcia i zakończenia pracy. Oprócz tego regulowana jest prędkość wentylatora. Temperaturę w pomieszczeniu ustawia się najczęściej w przedziale od 16^OC do 30^OC. W niektórych modelach przewidziano przycisk automatycznego wznawiania pracy w przypadku zaniku napięcia.

Klimatyzatory kasetonowe

Klimatyzatory kasetonowe to urządzenia, które zostały zaprojektowane z myślą o obiektach mieszkalnych i użytkowych, gdzie zwraca się szczególną uwagę na walory o charakterze estetycznym. Elegancka stylistyka podkreśla architekturę wnętrza. Urządzenia tego typu instalowane są jako kaseton sufitowy, stąd też charakteryzują się zwartą a zarazem lekką obudową. Ważna cecha to również łatwa aranżacja oraz niski poziom hałasu. Powietrze jest rozprowadzane w czterech kierunkach, dzięki czemu nawiew jest komfortowy i przyjemny. Rozwiązanie to bardzo często stosowane jest w pomieszczeniach z sufitami podwieszanymi. Są to przede wszystkim sklepy, restauracje czy też biura. Klimatyzatory w tej wersji przeznaczone są zarówno do chłodzenia, jak i ogrzewania pomieszczeń. Kompletny zestaw obejmuje jednostkę wewnętrzną, zewnętrzną oraz sterownik. Warto zwrócić uwagę na ruchome kierownice powietrza oraz na duży zasięg strugi nawiewu. Dzięki płynnym ruchom kierownic w pionie, chłodne lub ciepłe powietrze bardzo szybko jest rozprowadzane w całym pomieszczeniu. Przydatne rozwiązanie stanowi funkcja sleep, dzięki której zyskuje się z jednej strony większy komfort podczas snu, zaś z drugiej zmniejszenie zużycia energii. Istnieje możliwość podłączenia dodatkowych przewodów, które rozprowadzają powietrze i nawiewają je do innych pomieszczeń.
Dużą wydajność nowoczesnych klimatyzatorów kasetonowych uzyskuje się dzięki zastosowaniu odpowiednich materiałów w konstrukcji wymienników. Oprócz tego istotne jest użycie nowoczesnych wentylatorów. Istotną cechą klimatyzatorów kasetonowych jest możliwość doprowadzenia do nich świeżego powietrza. Tym sposobem można zastąpić instalację wentylacji mechanicznej. Z niektórymi modelami mogą współpracować dwa sterowniki. Przydatne może okazać się również sterowanie centralne, dzięki czemu praca nawet kilkunastu klimatyzatorów, nadzorowana jest za pomocą jednego urządzenia.

Klimatyzator kasetonowy PLA-RP-BA firmy Mitsubishi Electric

Wybór rodzaju klimatyzatora

Klimatyzatorów nie nabywa się często, stąd też inwestycja w tym zakresie powinna być dobrze przemyślana i przekalkulowana. Jeżeli należy zapewnić komfort cieplny jednego pomieszczenia, powinien wystarczyć system typu split lub klimatyzator okienny. W przypadku kilku pomieszczeń, optymalnym rozwiązaniem będzie użycie systemów multisplit. Do jednej jednostki zewnętrznej można wtedy podłączyć kilka urządzeń wewnętrznych.
Na wybór klimatyzatora wpływa również przeznaczenie pomieszczenia. Stąd też inny typ urządzenia znajdzie zastosowanie w biurze, a inny w sklepie, sypialni czy też w pokoju dziennym. Zapotrzebowanie na moc chłodniczą będzie różne w zależności od jakości izolacji budynku, a także od rodzaju wentylacji. Nie bez znaczenia pozostają również tzw. mostki termiczne.
Wybierając klimatyzator powinno zadbać się o jego odpowiednią funkcjonalność. Urządzenie może chłodzić, ale także wentylować lub dogrzewać pomieszczenie. Warto zastanowić się nad filtrowaniem powietrza.
Na wybór klimatyzatora wpływa również ilość osób przebywających w pomieszczeniu. Poza tym niemal w każdym klimatyzowanym pomieszczeniu pracują urządzenia elektryczne, które część energii oddają w postaci ciepła do otoczenia. Należy zatem to uwzględnić przy obliczaniu mocy klimatyzatora.
Znaczny wpływ na dobór urządzenia ma również położenie budynku i jego nasłonecznienie. Ważny jest również stopień przenikania światła słonecznego przez okna budynku. W szczególności należy zwrócić uwagę na powierzchnię przeszkleń.

Moc klimatyzatora

Moc klimatyzatora zależna jest od cech pomieszczenia i występujących w nim warunków. Jeżeli wydajność jest zbyt mała, urządzenie będzie nieefektywne. Nie uzyska się wtedy żądanej temperatury a pobór prądu znacznie wzrośnie. Zdarzyć się może, że moc klimatyzatora będzie większa od wymaganej. W takim przypadku wystąpią przeciągi czy też wahania temperatur. Jeżeli moc klimatyzatora będzie zbyt duża, częste włączanie i wyłączanie sprężarki może przyczynić się do obniżenia jej trwałości.
Przeważnie moc klimatyzatora dobierana jest na dwa sposoby. Pierwszy z nich stanowi metodę orientacyjną, zaś drugi obejmuje obliczenia wspomagane komputerowo, z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania. W metodzie orientacyjnej przyjmuje się, że zapotrzebowanie na chłód wynosi od 80 do 150 W/m² powierzchni pomieszczenia. Stąd też klimatyzator typu split, osiągający moc 2-2,5 kW, wystarczy do ochłodzenia pomieszczenia o powierzchni 15-30 m², a klimatyzator o mocy 7 kW – do pomieszczenia o powierzchni 60-80 m². Jak widać są to stosunkowo duże rozbieżności, dlatego lepiej skorzystać z obliczeń komputerowych.

Damian Żabicki