Климатици

Основни принципи в работата на климатик

Най-общо казано всеки климатик премества енергия във вид на топлина от едно място на друго. В природата нормалното движение на топлината е от по-студеното към по-топлото място, подчинявайки се на втория закон от термодинамиката. Тъй като, в доста моменти от живота, това не ни удовлетворява ( например през зимата бихме искали да вземем топлина от околната среда, която да преместим вътре в стаята, но при всички случаи навън е по- студено, отколкото вътре ) тогава е необходим друг подход и съответно използване на друг физичен закон. Подобен е случая с вашия автомобил- ако се движите по път с наклон и се спускате по наклона, то автомобила би се движил дори и при изключен двигател, но ако изкачвате наклона, то в този случай, двигателя трябва да работи за да преодолее гравитацията. В този и много подобни примери е необходимо да бъде извършена работа за да може да получим желаното от нас дейстивие - в нашия случай - отопление с климатик. Под работа тук имаме предвид физичното значение на термина. Аналогично и при функционирането на домашен климатик, за да може да се премести топлина от по-студеното към по-топлото място се извършва работа от компресора. Той обикновено се намира във външното тяло, като енергията за извършването на тази работа идва от електрическата мрежа. Процесите, които протичат много наподобяват процесите във вашия хладилник или фризер с тази разлика, че топлинните мощности в климатика са сравнително по-големи, а също и че температурните интервали са чувстиветлно по-широки.

Основния принцип на работа на климатика е описан в така начеречния "Цикъл на Карно" (По детайлна информация). Същността на цикъла използва поведението на флуидите (газове или течности) при промяна на налягането и температурата, като по принцип тези два параметъра са свързани по между си по следния начин: при повишаване на налягането на флуида при един и същи обем се повишава пропорционално температурата и обратно.

Както виждате основа роля за работата на един климатик играе флуида, който циркулира в ситемата. Количеството и най-вече качествавата му са много важни. Един от качествените му параметри е температурата на кипене, т.е. когато флуида се разширява(изпарява) каква е минималната температура, при която все още има изпарение в топлообменика. Това е така, защотото за да може да се отнеме енергия от околната среда и да се спази втория закон на термодинамиката, той трябва да се изпарява при температура по-ниска от околната. И тъй като говорим за отопление с климатик, то това означава, че когато през зимата навън е минус 10 градуса този флуид трябва да се изпарява поне на минус 11 или още по-ниски температури. Във вашия климатик този флуид има събирателното име фреон (Между другото, това е запазена търговска марка). Фреоните са много видове, всеки със своите предимства и недостатъци, но за ефективната работа на един климатик фреона е един от трите важни фактора (останалите два са вида на компресора и качествата на топлообмениците), който оказва съществено влияние на работата на съответния климатик.

  Другия важен компонент на домашния климатик е компресора. Както казахме той е този, който върши работа необходима ни за да работи климатика по желания от нас начин. Компресорите,които се използват в съвременните климатици се делят по различни критерии.Като например технологията, която използват, вида на електромотора, който ги задвижва и т.н.. Някой от тях са по-ефективни, други по-малко, като ефективността тук се мери в това каква част от подадената енергия е използвана за свиване на работния фреон и каква част се е превърнала в нежелана топлина. Целта тук е,не компресора чрез навивките от меден проводник да отдава топлина, а топлината да се отдава от фреона на вътрешното тяло. Това означава, че енергията, която компресора черпи от електрическата мрежа трябва изцяло да се използва за увеличаване на налягането на фреона- въпреки, че идеална машина няма, целта е да се доближим до идеалната.

Третия съществен елемент от съвременния климатик са топлообменниците. Във всяко тяло, което е част от един климатик има топлообменник,в които тече фреон.Той представлява медна тръба с подходящ размер, около която са закрепени алуминиеви ламели, с които се цели увеличаване на повърхността на топлообменника. Това е така тъй като, колкото е по-голяма повърхността на топлообменика толкова повече топлина може да бъде отдадена или отнета в зависимост къде се намира самия топлообменик. В повечето климатици, които се използват за домашна или офис употреба топлообменика отдава директно топлината на въздуха в стаята, чрез перка която засмуква въздух от стаята, този въздух преминава през ламелите на топлообменика, които са загрети от движещия се фреон, при това си преминаване въздуха се загрява и след това бива върнат отново в стаята.

Всичко, което описахме до тук са задължителни компоненти от един климатик за да може той да работи като такъв, т.е. да взима топлина от вън и да я премества вътре в стаята. Но тук изникват редица въпроси- например, ако машината е достатъчно мощна в един момент вътре в стаята би могло да стане прекалено топло -теоретично до температурата, на която кондензира фреона ( заповечето климатици това е между 45-60) градуса. Освен това не трябва да се забравя, че климатика може и да е много висока ефективна машина, но все пак нейната ефективност зависи директно от споменатите два параметъра-температура на изпарение на фреона във външното тяло и температурата на кондензация на фреона във вътрешното. Това са много важни параметри- всъщност разликата между тях и колкото по-малка е разликата, толкова по-ефективна е машината. Тази ефективност се изразява във това, че ако климатика консумиra 1 kW от електрическата мрежа, той би могъл да отдаде на стаята 3,4 или 5 kW топлинна мощност. За да може климатика да бъде контролиран (да поддържа съответна температура и влажност в стаята, както и да работи ефективно) във всеки съвременен климатик има микропроцесорно управление, което непрекъснато следи работата му и предприема съответни коригиращи действия. Необходимата информация за тези действия, той взема от известен брой датчици, които се намират, както във вътрешното така и във външното тяло. Например във вътршното тяло има датчик, който измерва температурата във стаята, на базата на този датчик се следи дали не е достигната желаната температура или пък дали не трябва да се увеличи необходимата мощност. От друга страна обикновено перките които задвижват въздуха са с променливи обороти, което дава възможност да се контролира отдадената мощност. Колкото по -висок е дебита на въздуха, толкова е по-висока мощността, която отдава климатика и обратно. Дебита обикновено е потребителска настройка, но може да бъде контролиран автоматично от микропроцесора за прецизна работа на климатика.

Друга една много важна особенност при отоплението през зимата с климатик е следната: тъй както във въздуха при температури почти минус 20 градуса винаги има някаква влага и външното тяло на климатика винаги се налага да е по-студено от околната температура, когато влажността на въздуха е достатъчно висока, то по външното тяло на вашия климатик ще кондензират малки капчици вода, които след това ще замръзнат. Този скреж по тялото на един климатик влошава силно топлообмена на външното тяло, поради което се налага неговото отстраняване. Във всички съвременни климатици има начин тази ситуация да бъде открита и тогава вашия климатик преминава в режим на размразяване. В този случай външното тяло се подгрява с топъл фреон и леда бива премахнат. Този процес отново се контролира от микропроцесора на климатика и е автомачен.