Gaisa kondicionieris: definīcija, darbības princips, veidi un pielietojums
Piezīme:termins "gaisa kondicionēšana" attiecas uz jebkāda veida "apkuri, ventilāciju un gaisa kondicionēšanu". Šajā rakstā ir aplūkoti tieši dzesēšanas sistēmas bloki, ko izmanto kā daļu no dzesēšanas sistēmas.
Gaisa kondicionieris ir sistēma vai iekārta, kas apstrādā gaisu noteiktā, parasti slēgtā telpā, izmantojot dzesēšanas ciklu, kurā siltais gaiss tiek aizvadīts un aizstāts ar vēsāku gaisu. Tas var arī regulēt relatīvo mitrumu, filtrēt piesārņojumus un nodrošināt ventilāciju. Kondicionieri tiek plaši izmantoti gan dzīvojamās, gan komerciālās, gan rūpnieciskās vidēs, lai radītu komfortablu un drošu iekšējo klimatu.
Darbības princips
Standarta lielākās daļas dzesēšanas sistēmu darbības pamatā ir slēgtais siltuma pārneses cikls ar šķidrumu — refrigerantu. Galvenās sastāvdaļas un to funkcijas:
- Kompresors — saspiež zemu spiedienu, zemu temperatūru gāzveida refrigerantu, paaugstinot tā spiedienu un temperatūru.
- Kondensators — karstais, augsta spiediena gāzu agregāts atdzesēas un kondensējas šķidruma veidā, atdodot siltumu ārpus telpas (piem., ārējā bloka radiatorā).
- Expansijas vārsts (vai kapilāra caurule) — pazemina spiedienu un temperatūru, pārvēršot šķidru refrigerantu par zemu spiedienu šķidrumu/gāzi.
- Iztvaicētājs — zema spiediena, zema temperatūras refrigerants iztvaiko, absorbējot siltumu no telpas gaisa; ventilators pūš atdzisušo gaisu iekšā telpā.
Šis cikls atkārtojas nepārtraukti, līdz sasniegta uzstādītā temperatūra vai automātiskais termostats izslēdz kompresoru. Papildu komponenti var ietvert gaisa filtrus, ventilācijas elementus vai mitruma kontroles ierīces.
Kondicionieru veidi
- Logu kondicionieri — kompakti, vienā blokā montējami logā vai sienā; piemēroti vienai telpai.
- Sadalītās sistēmas (split) — ārējais bloks (kompresors/kondensators) un iekšējais bloks (iztvaicētājs); klusi darbībā un populāri mājokļos.
- Bezkanālu mini-split (ductless) — vairāki iekšējie bloki pieslēdzami vienam ārējam blokam; labi piemēro zonu vadībai bez gaisa kanāliem.
- Centralizētās/kanālu sistēmas (central AC/HVAC) — apkalpo vairākas telpas pa gaisa kanāliem; izmanto lielos dzīvokļos vai komerctelpās.
- Packaged units — visi elementi vienā ārējā korpusā; bieži uz jumta komerciālās ēkās.
- Pārnēsājami kondicionieri — mobilie, īslaicīgai lietošanai; mazāk efektīvi, bet ērti.
- Inverter tipa iekārtas — regulē kompresora ātrumu, uzlabojot energoefektivitāti un nodrošinot vienmērīgāku temperatūras kontroli.
- VRF/VRV sistēmas — mainīga plūsma dzesēšanas šķidruma, ļauj dažādām zonām darboties neatkarīgi, piemērotas lielām ēkām.
- Evaporatīvie (ūdens dzesētie) dzesētāji — izmanto ūdens iztvaikošanu, lai atdzesētu gaisu; efektīvi sausos klimatos.
Pielietojums
- Dzīvojamās telpas: komforta temperatūras uzturēšana, mitruma kontrolēšana.
- Komerctelpas un biroji: darbinieku labsajūta, produktivitāte un klientu apmierinātība.
- Rūpniecība: procesu dzesēšana, produktu uzglabāšana un ražošanas vidi kontrolējošie procesi.
- Datu centri un serveru telpas: nozīmīga siltuma atņemšana, lai izvairītos no aparatūras pārkaršanas.
- Medicīnas iestādes un laboratorijas: striktas temperatūras un higiēnas prasības.
- Transportlīdzekļi: automašīnās, autobusu un vilcienu klimata kontrole.
Energoefektivitāte un vide
Izvēloties kondicionieri, svarīgi pievērst uzmanību energoefektivitātei — rādītājiem kā SEER, EER vai COP norāda, cik efektīvi iekārta patērē elektrību attiecībā pret nodrošināto dzesēšanu. Mūsdienu iekārtas ar invertera tehnoloģiju parasti ir efektīvākas. Tāpat jāņem vērā izmantotais refrigerants; daži no tradicionālajiem gāzēm ir bijuši bīstami ozona slānim vai veicinājuši globālo sasilšanu, tāpēc industrijā notiek pāreja uz mazāk kaitīgiem risinājumiem (piem., R32, dabiskie refrigeranti kā propāns R290). Svarīgi arī pareizi apsaimniekot un pareizi likvidēt refrigerantus profesionāļu uzraudzībā.
Uzturēšana un drošība
- Regulāra filtru tīrīšana vai nomaiņa — uzlabo gaisa kvalitāti un sistēmas efektivitāti.
- Kondensatora un iztvaicētāja spraugu tīrīšana — nodrošina labu siltuma apmaiņu.
- Refrigeranta līmeņa pārbaude — nepieļauj noplūdes; zems līmenis samazina dzesēšanas kapacitāti.
- Elektriskā pārbaude — drošai darbībai un bojājumu novēršanai.
- Drošības aspekti — refrigerantu uzglabāšana un remonts jāveic kvalificētiem speciālistiem; jāievēro ražotāja norādījumi un vietējie noteikumi.
Kā izvēlēties pareizo kondicionieri
Izvēle jābalsta uz telpas lielumu (BTU vai kW), izolācijas kvalitāti, istabu saules apgaismojumu, cilvēku skaitu telpā un ierīču radīto siltumu. Apsveriet energoefektivitātes klasi, trokšņa līmeni un servisa pieejamību. Ja nepieciešama zondēta izvēle, konsultējieties ar HVAC speciālistu, kas aprēķinās prasības un ieteiks atbilstošu sistēmu.
Gaisa kondicionētājs nav tikai luksuss — tas ir tehnisks risinājums, kas nodrošina komfortu, aizsargā iekārtas un produktus, kā arī palīdz uzturēt veselīgāku iekštelpu vidi. Pareiza izvēle, uzstādīšana un regulāra apkope nodrošinās drošu un ekonomisku darbību ilgtermiņā.
Tipiska vienistabas gaisa kondicionēšanas iekārtas ārējā daļa. Lai atvieglotu uzstādīšanu, iekārtas parasti tiek iebūvētas logos vai, kā šajā attēlā, caurumā sienā.
Tās pašas vienības iekšējā daļa. Priekšējais panelis atveras uz leju, lai atklātu vadības ierīces.
Vēsture
19. gadsimtā britu zinātnieks un izgudrotājs Maikls Faradejs atklāja, ka, saspiežot un sašķidrinot amonjaku, var atdzesēt gaisu, ja sašķidrinātajam amonjakam ļauj iztvaikot.
1842. gadā amerikāņu ārsts Dr. Džons Gorijs izmantoja kompresoru tehnoloģiju, lai radītu ledu, ko viņš izmantoja gaisa dzesēšanai saviem pacientiem.[] Viņš cerēja ar laiku izmantot savu ledus ražošanas iekārtu, lai regulētu temperatūru ēkās, un pat apsvēra iespēju dzesēt veselas pilsētas ar centralizētu gaisa kondicionēšanas iekārtu sistēmu.
Gaisa kondicionēšanas lietojumi
Gaisa kondicionēšanas inženieri gaisa kondicionēšanas lietojumus iedala komforta un procesu lietojumos.
Komforta lietojumu mērķis ir nodrošināt tādu iekštelpu vidi, kas, neraugoties uz ārējo laika apstākļu vai iekšējās siltuma slodzes izmaiņām, saglabājas relatīvi nemainīga un cilvēkiem vēlamā diapazonā.
Procesu lietojumu mērķis ir nodrošināt piemērotu vidi rūpnieciskiem vai komerciāliem procesiem neatkarīgi no iekšējām siltuma slodzēm un ārējiem laikapstākļiem. Lai gan bieži vien ir vienāds komforta diapazons, apstākļus nosaka procesa prasības, nevis cilvēka vēlmes. Procesu lietojumi ietver:
- Slimnīcas operāciju zāles, kurās gaiss tiek filtrēts augstā līmenī, lai samazinātu infekcijas risku, un tiek kontrolēts mitrums, lai ierobežotu pacientu dehidratāciju. Lai gan temperatūra bieži vien ir komforta robežās, dažām specializētām procedūrām, piemēram, atvērtai sirds ķirurģijai, ir nepieciešama zema temperatūra (aptuveni 18 °C, 64 °F), bet citām, piemēram, jaundzimušo operācijām, ir nepieciešama salīdzinoši augsta temperatūra (aptuveni 28 °C, 82 °F).
- Tīras telpas integrālshēmu, farmācijas u. c. izstrādājumu ražošanai, kurās procesa sekmīgai norisei ir nepieciešams ārkārtīgi augsts gaisa tīrības līmenis un temperatūras un mitruma kontrole.
- Laboratorijas dzīvnieku audzēšanas iekārtas. Tā kā daudzi dzīvnieki parasti vairojas tikai pavasarī, to turēšana telpās, kas atspoguļo pavasarīgus apstākļus, var izraisīt to vairošanos visu gadu.
- Gaisa kuģu gaisa kondicionēšana. Lai gan gaisa kuģu gaisa kondicionēšanas mērķis ir nodrošināt komfortu pasažieriem un iekārtu dzesēšanu, gaisa kuģu gaisa kondicionēšana ir īpašs process, jo gaisa spiediens ārpus gaisa kuģa ir zems.
Citi piemēri:
- Datu apstrādes centri
- Tekstilrūpnīcas
- Fiziskās testēšanas iespējas
- Augi un lauku saimniecības audzēšanas platības
- Kodoliekārtas
- Mines
- Rūpnieciskā vide
- Pārtikas gatavošanas un pārstrādes zonas
Gan komforta, gan tehnoloģiskajos lietojumos mērķis ir ne tikai kontrolēt temperatūru (lai gan dažos komforta lietojumos tiek kontrolēta tikai temperatūra), bet arī tādus faktorus kā mitrums, gaisa kustība un gaisa kvalitāte.
Gaisa kondicionēšanas sistēmas pamati un teorija
Dzesēšanas cikls
Dzesēšanas ciklā sūknis pārvada siltumu no zemākas temperatūras avota uz augstākas temperatūras siltuma uztvērēju. Siltums dabiski plūst pretējā virzienā. Šis ir visizplatītākais gaisa kondicionēšanas veids. Saldēšanas gaisa kondicionēšanas sistēma darbojas līdzīgi, izsūknējot siltumu no telpas, kurā tā atrodas.
Šajā ciklā tiek izmantots universālais gāzes likums PV = nRT, kur P ir spiediens, V ir tilpums, R ir universālā gāzes konstante, T ir temperatūra un n ir gāzes molekulu skaits (1 mols = 6,022×1023 molekulu).
Visizplatītākajā dzesēšanas ciklā kompresora darbināšanai izmanto elektromotoru. Automobilī kompresoru darbina motora kloķvārpstas skriemelis, un abos gadījumos gaisa cirkulācijai izmanto elektromotorus. Tā kā iztvaikošana notiek, absorbējot siltumu, un kondensācija notiek, izdalot siltumu, gaisa kondicionieri ir konstruēti tā, lai izmantotu kompresoru spiediena izmaiņu izraisīšanai starp diviem nodalījumiem un aktīvi sūknētu dzesēšanas šķidrumu slēgtā sistēmā. Dzesēšanas šķidrumu jeb dzesēšanas šķidrumu ievada dzesētajā nodalījumā (iztvaicētāja spole). Zems spiediens izraisa aukstumaģenta iztvaikošanu, līdz ar to arī siltumu. Otrajā nodalījumā (kondensatorā) dzesēšanas šķidruma tvaiki tiek saspiesti un izspiesti cauri citam siltummaiņa spirālei, kondensējoties šķidrumā, kas pēc tam atgrūž siltumu, kas iepriekš absorbēts no dzesētās telpas.
Vienkārša stilizēta saldēšanas cikla shēma: 1) kondensācijas spole, 2) izplešanās vārsts, 3) iztvaicētāja spole, 4) kompresors.
Ietekme uz veselību
Gaisa kondicionēšanas sistēmām ir tikpat liela ietekme uz cilvēku veselību kā jebkurai apkures sistēmai.Nepietiekami uzturētas gaisa kondicionēšanas sistēmas (jo īpaši lielas centralizētas sistēmas) dažkārt var veicināt tādu mikroorganismu kā Legionella pneumophila, kas ir infekcijas ierosinātājs, kurš izraisa leģionāru slimību, augšanu un izplatīšanos. Gaisa kondicionēšana var pozitīvi ietekmēt alerģiju un astmas slimniekus.
Lielos karstuma viļņos gaisa kondicionēšana var glābt vecāka gadagājuma cilvēku dzīvības. Dažas vietējās iestādes pat ir izveidojušas publiskus dzesēšanas centrus, lai palīdzētu tiem, kam mājās nav gaisa kondicioniera.
Saistītās lapas
- Enerģija
- Siltumsūknis
- Atjaunojamā enerģija
Jautājumi un atbildes
J: Uz ko attiecas termins "gaisa kondicionēšana"?
A: Termins "gaisa kondicionēšana" attiecas uz jebkāda veida "apkuri, ventilāciju un gaisa kondicionēšanu".
J: Kāda veida iekārtas ir konkrēti apskatītas šajā rakstā?
A: Rakstā ir aplūkotas tieši dzesēšanas sistēmas daļas.
J: Kā gaisa kondicionieris apstrādā gaisu slēgtā telpā?
A.: Gaisa kondicionieris apstrādā gaisu slēgtā telpā, izmantojot dzesēšanas ciklu, kurā siltais gaiss tiek aizvadīts un aizstāts ar vēsāku gaisu.
J: Kāds ir HVAC mērķis?
A: Būvniecībā pilnu apkures, ventilācijas un gaisa kondicionēšanas sistēmu sauc par HVAC.
J: Kāds ir gaisa kondicionētāja mērķis mājās, birojos vai transportlīdzekļos?
A: Gaisa kondicioniera mērķis mājās, birojos vai transportlīdzekļos ir nodrošināt komfortu, mainot gaisa īpašības, parasti dzesējot gaisu iekšpusē.
J: Kāda ir gaisa kondicioniera galvenā funkcija?
A: Gaisa kondicioniera galvenā funkcija ir mainīt nelabvēlīgo temperatūru.
J: Kāda ir gaisa kondicioniera definīcija?
A: Gaisa kondicionieris ir sistēma vai iekārta, kas apstrādā gaisu noteiktā, parasti slēgtā telpā, izmantojot dzesēšanas ciklu, kurā siltais gaiss tiek aizvadīts un aizstāts ar vēsāku gaisu.
