Климатик

История

През XIX век британският учен и изобретател Майкъл Фарадей открива, че компресирането и втечняването на амоняка може да охлади въздуха, когато втечненият амоняк се изпари.

През 1842 г. американският лекар д-р Джон Гори използва компресорна технология за създаване на лед, който използва за охлаждане на въздуха за своите пациенти.^[] Той се надява в крайна сметка да използва машината си за производство на лед за регулиране на температурата в сградите и дори обмисля да охлажда цели градове със система от централизирани климатични инсталации.

Приложения за климатизация

Инженерите по климатизация разделят приложенията на климатизацията на комфортни и технологични.

Приложенията за комфорт имат за цел да осигурят вътрешна среда, която остава относително постоянна в диапазона, предпочитан от хората, въпреки промените във външните метеорологични условия или във вътрешните топлинни натоварвания.

Приложенията за процеси имат за цел да осигурят подходяща среда за промишлен или търговски процес, независимо от вътрешните топлинни натоварвания и външните климатични условия. Въпреки че често се намират в един и същи диапазон на комфорт, условията се определят от изискванията на процеса, а не от човешките предпочитания. Процесните приложения включват:

• Болнични операционни зали, в които въздухът се филтрира до високи нива, за да се намали рискът от инфекции, а влажността се контролира, за да се ограничи обезводняването на пациентите. Въпреки че температурите често са в диапазона на комфорт, някои специализирани процедури, като например отворената сърдечна хирургия, изискват ниски температури (около 18 °C, 64 °F), а други, като например неонаталните, сравнително високи температури (около 28 °C, 82 °F).

• Чисти помещения за производство на интегрални схеми, фармацевтични продукти и т.н., в които за успеха на процеса се изискват изключително високи нива на чистота на въздуха и контрол на температурата и влажността.

• Съоръжения за отглеждане на лабораторни животни. Тъй като много животни обикновено се размножават само през пролетта, отглеждането им в помещения, които отразяват пролетните условия, може да ги накара да се размножават през цялата година.

• Климатизация на въздухоплавателни средства. Въпреки че номинално е насочена към осигуряване на комфорт за пътниците и охлаждане на оборудването, климатизацията на самолети представлява специален процес поради ниското налягане на въздуха извън самолета.

Други примери включват:

• Центрове за обработка на данни
• Текстилни фабрики
• Физически съоръжения за изпитване
• Растения и площи за отглеждане във ферми
• Ядрени съоръжения
• Мините
• Индустриални среди
• Зони за готвене и обработка на храни

Както при комфортните, така и при технологичните приложения целта е не само да се контролира температурата (въпреки че при някои комфортни приложения това е единственото, което се контролира), но и фактори като влажност, движение на въздуха и качество на въздуха.

Основи и теории на климатичната система

Хладилен цикъл

В хладилния цикъл помпата пренася топлина от източник с по-ниска температура към радиатор с по-висока температура. Топлината естествено тече в обратна посока. Това е най-разпространеният вид климатизация. Хладилната климатична система работи по същия начин, като изпомпва топлина от помещението, в което стои.

При този цикъл се използва универсалният газов закон PV = nRT, където P е налягането, V е обемът, R е универсалната газова константа, T е температурата, а n е броят на молекулите на газа (1 мол = 6,022×10²³ молекули).

Най-разпространеният хладилен цикъл използва електрически двигател за задвижване на компресор. В автомобила компресорът се задвижва от ремъчна шайба на коляновия вал на двигателя, като и в двата случая се използват електрически двигатели за циркулация на въздуха. Тъй като изпарението се случва, когато се абсорбира топлина, а кондензацията - когато се отделя топлина, климатиците са проектирани така, че да използват компресор, за да предизвикват промени в налягането между две отделения и активно да изпомпват охлаждаща течност в затворена система. Охлаждащата течност, или хладилният агент, се изпомпва в охлажданото отделение (изпарителната серпентина). След това ниското налягане кара хладилния агент да се изпари, като отнема топлината със себе си. В другото отделение (кондензатора) парите на хладилния агент се компресират и се прокарват през друга топлообменна серпентина, като се кондензират в течност, която след това отхвърля топлината, абсорбирана преди това от охлажданото пространство.

Проста стилизирана схема на хладилния цикъл: 1) кондензационна серпентина, 2) разширителен клапан, 3) изпарителна серпентина, 4) компресор.

Последици за здравето

Климатичните системи оказват толкова голямо влияние върху човешкото здраве, колкото и всяка друга отоплителна система.Лошо поддържаните климатични системи (особено големите централизирани системи) понякога могат да стимулират растежа и разпространението на микроорганизми като Legionella pneumophila, инфекциозният агент, отговорен за болестта на Легионер. Климатизацията може да има положителен ефект върху страдащите от алергии и астма.

При сериозни горещини климатикът може да спаси живота на възрастните хора. Някои местни власти дори са създали обществени центрове за охлаждане в полза на тези, които нямат климатик вкъщи.

Свързани страници

• Енергия
• Термопомпа
• Възобновяема енергия