Légkondicionáló

Történelem

A 19. században Michael Faraday brit tudós és feltaláló felfedezte, hogy az ammónia sűrítése és cseppfolyósítása hűti a levegőt, amikor a cseppfolyósított ammóniát hagyják elpárologni.

1842-ben Dr. John Gorrie amerikai orvos kompresszoros technológiával jeget állított elő, amelyet a levegő hűtésére használt a betegei számára.^[] Azt remélte, hogy végül jégkészítő gépét az épületek hőmérsékletének szabályozására is felhasználhatja, sőt egész városok hűtését is fontolgatta központi légkondicionáló egységek rendszerével.

Légkondicionáló alkalmazások

A légkondicionáló mérnökök a légkondicionáló alkalmazásokat nagyjából kényelmi és technológiai alkalmazásokra osztják.

A kényelmi alkalmazások célja olyan beltéri környezet biztosítása, amely a külső időjárási viszonyok vagy a belső hőterhelés változása ellenére viszonylag állandó marad az ember által kedvelt tartományban.

A technológiai alkalmazások célja, hogy megfelelő környezetet biztosítsanak egy ipari vagy kereskedelmi folyamat számára, függetlenül a belső hőterheléstől és a külső időjárási körülményektől. Bár gyakran ugyanabban a kényelmi tartományban, a körülményeket a folyamat követelményei határozzák meg, nem pedig az emberi preferenciák. A folyamatalkalmazások közé tartoznak:

• Kórházi műtők, amelyekben a fertőzésveszély csökkentése érdekében magas szintű levegőszűrést alkalmaznak, és a páratartalmat szabályozzák a betegek kiszáradásának korlátozása érdekében. Bár a hőmérséklet gyakran a komfortos tartományban van, egyes speciális eljárások, például a nyílt szívműtétek alacsony hőmérsékletet igényelnek (kb. 18 °C, 64 °F), míg mások, például az újszülötteknél viszonylag magas hőmérsékletet (kb. 28 °C, 82 °F).

• Tiszta helyiségek integrált áramkörök és gyógyszerek stb. gyártásához, ahol a folyamat sikeréhez rendkívül magas szintű levegőtisztaságra, valamint a hőmérséklet és a páratartalom szabályozására van szükség.

• Laboratóriumi állatok tenyésztésére szolgáló létesítmények. Mivel sok állat általában csak tavasszal szaporodik, a tavaszias körülményeket tükröző helyiségekben való tartás egész évben szaporodásra késztetheti őket.

• Légi légkondicionálás. Bár névlegesen az utasok kényelmét és a berendezések hűtését célozza, a repülőgépek légkondicionálása a repülőgépen kívüli alacsony légnyomás miatt különleges folyamatot jelent.

További példák:

• Adatfeldolgozó központok
• Textilgyárak
• Fizikai vizsgálati létesítmények
• Növények és mezőgazdasági termőterületek
• Nukleáris létesítmények
• Bányák
• Ipari környezetek
• Élelmiszer-főzési és -feldolgozási területek

Mind a kényelmi, mind a technológiai alkalmazásokban a cél nem csak a hőmérséklet szabályozása (bár egyes kényelmi alkalmazásokban csak ezt kell szabályozni), hanem olyan tényezőket is, mint a páratartalom, a légmozgás és a levegő minősége.

A légkondicionáló rendszer alapjai és elméletei

Hűtési ciklus

A hűtési ciklusban a szivattyú egy alacsonyabb hőmérsékletű forrásból egy magasabb hőmérsékletű hőelvezetőbe juttatja a hőt. A hő természetesen az ellenkező irányba áramlik. Ez a légkondicionálás legelterjedtebb típusa. A hűtőklímaberendezés nagyjából ugyanígy működik, kiszivattyúzva a hőt a helyiségből, amelyben áll.

Ez a ciklus kihasználja az egyetemes gáztörvényt PV = nRT, ahol P a nyomás, V a térfogat, R az egyetemes gázállandó, T a hőmérséklet és n a gázmolekulák száma (1 mól = 6,022×10²³ molekula).

A legelterjedtebb hűtési ciklusban a kompresszor meghajtására egy elektromos motor szolgál. Az autóban a kompresszort a motor forgattyútengelyén lévő szíjtárcsa hajtja, és mindkettőnél villanymotorok biztosítják a levegő keringetését. Mivel a párolgás a hő elnyelésekor, a kondenzáció pedig a hő leadásakor következik be, a légkondicionálókat úgy tervezték, hogy kompresszorral okozzanak nyomásváltozást két tér között, és aktívan pumpálják a hűtőközeget egy zárt rendszerben. A hűtőfolyadékot vagy hűtőközeget a hűtött térbe (az elpárologtató tekercsbe) pumpálják. Az alacsony nyomás hatására a hűtőközeg elpárolog, és magával viszi a hőt. A másik térben (a kondenzátorban) a hűtőközeg gőzét összenyomják, és egy másik hőcserélő tekercsen keresztül egy folyadékká kondenzálódik, amely azután visszavezeti a korábban a hűtött térből felvett hőt.

A hűtési ciklus egyszerű stilizált ábrája: 1) kondenzációs tekercs, 2) expanziós szelep, 3) elpárologtató tekercs, 4) kompresszor.

Egészségügyi következmények

A légkondicionálás ugyanolyan nagy hatással van az emberi egészségre, mint bármely általános fűtési rendszer.A rosszul karbantartott légkondicionáló rendszerek (különösen a nagy, központosított rendszerek) esetenként elősegíthetik az olyan mikroorganizmusok szaporodását és terjedését, mint a Legionella pneumophila, a Legionnaire-kórért felelős kórokozó. A légkondicionálás pozitív hatással lehet az allergiában és asztmában szenvedőkre.

Komoly hőhullámok esetén a légkondicionálás megmentheti az idősek életét. Egyes helyi hatóságok még nyilvános hűtőközpontokat is létrehoztak azok számára, akiknek otthon nincs légkondicionálójuk.

Kapcsolódó oldalak

• Energia
• Hőszivattyú
• Megújuló energia