Nie produkuje zimna. Przenosi ciep艂o.
To jedna z tych informacji, kt贸re potrafi膮 zaskoczy膰 nawet osoby korzystaj膮ce z klimatyzacji na co dzie艅. Wbrew obiegowej opinii klimatyzator nie jest urz膮dzeniem produkuj膮cym zimno.
鈥� Z punktu widzenia fizyki nie m贸wimy o wytwarzaniu zimna, lecz o odbieraniu energii cieplnej z jednego miejsca i przekazywaniu jej do innego. Klimatyzator jest po prostu bardzo sprawn膮 pomp膮 transportuj膮c膮 ciep艂o 鈥� wyja艣nia prof. dr hab. Pawe艂 Kowalczyk, Kierownik Katedry Fizyki Cia艂a Sta艂ego WFiIS.
Naj艂atwiej por贸wna膰 go do lod贸wki. Jej wn臋trze pozostaje ch艂odne nie dlatego, 偶e urz膮dzenie tworzy zimno, ale dlatego, 偶e odbiera ciep艂o z produkt贸w znajduj膮cych si臋 w 艣rodku i oddaje je do kuchni przez wymiennik umieszczony z ty艂u urz膮dzenia.
Klimatyzator dzia艂a dok艂adnie tak samo 鈥� tyle 偶e zamiast ch艂odzi膰 kilka p贸艂ek z 偶ywno艣ci膮, odbiera ciep艂o z ca艂ego pomieszczenia i przenosi je poza budynek.
Wszystko zaczyna si臋 od parowania
Jak wyt艂umaczy膰 zasad臋 dzia艂ania klimatyzacji bez zagl膮dania do jej wn臋trza?
Wystarczy przypomnie膰 sobie fili偶ank臋 gor膮cej herbaty pozostawionej na stole. Z czasem stygnie, poniewa偶 cz臋艣膰 wody z jej powierzchni odparowuje. Cz膮steczki opuszczaj膮ce ciecz zabieraj膮 ze sob膮 energi臋 ciepln膮, a nap贸j staje si臋 coraz ch艂odniejszy.
Ten sam mechanizm wykorzystuje ludzki organizm. Gdy odparowuje pot, odbiera ciep艂o ze sk贸ry i pomaga utrzyma膰 w艂a艣ciw膮 temperatur臋 cia艂a.
Klimatyzator wykorzystuje identyczne zjawisko. Zamiast wody pracuje jednak specjalny czynnik ch艂odniczy, kt贸ry bardzo 艂atwo przechodzi mi臋dzy stanem ciek艂ym a gazowym.
Niewidzialny bohater uk艂adu
Czynnik ch艂odniczy kr膮偶y w szczelnie zamkni臋tym obiegu.
W jednostce wewn臋trznej zaczyna parowa膰. Aby zmieni膰 stan skupienia, pobiera energi臋 z przep艂ywaj膮cego przez wymiennik powietrza. To w艂a艣nie dlatego powietrze staje si臋 ch艂odniejsze oddaj膮c cz臋艣膰 energii (ciep艂a) do czynnika ch艂odz膮cego zamieniaj膮c go z zimnej cieczy w ciep艂y gaz.
Nast臋pnie gaz trafia do spr臋偶arki, gdzie zostaje silnie spr臋偶ony. Wraz ze wzrostem ci艣nienia ro艣nie r贸wnie偶 jego temperatura.
鈥� To w艂a艣nie spr臋偶arka wykonuje najwi臋ksz膮 prac臋. Dzi臋ki niej czynnik ch艂odniczy staje si臋 na tyle gor膮cy, 偶e mo偶e odda膰 zgromadzone wcze艣niej ciep艂o do powietrza na zewn膮trz budynku. Energia nie znika 鈥� zmienia jedynie miejsce 鈥� podkre艣la prof. Pawe艂 Kowalczyk.
Gdzie znika ciep艂o?
To pytanie zadaje sobie wielu u偶ytkownik贸w klimatyzacji.
Odpowied藕 jest prosta 鈥� nigdzie.
Je偶eli podejdziemy do pracuj膮cej jednostki zewn臋trznej, poczujemy ciep艂y nawiew. To w艂a艣nie energia, kt贸ra jeszcze chwil臋 wcze艣niej znajdowa艂a si臋 w naszym pokoju.
Po oddaniu ciep艂a czynnik ch艂odniczy ponownie zmienia si臋 w ciecz i wraca do jednostki wewn臋trznej. Tam ca艂y proces rozpoczyna si臋 od nowa i powtarza si臋 setki razy w ci膮gu godziny.
Po co klimatyzatorowi pr膮d?
Skoro urz膮dzenie nie produkuje zimna, do czego potrzebna jest energia elektryczna?
Przede wszystkim do nap臋dzania spr臋偶arki oraz wentylator贸w. To one umo偶liwiaj膮 transport ciep艂a z wn臋trza budynku na zewn膮trz.
Mo偶na powiedzie膰, 偶e klimatyzator jest pomp膮 ciep艂a dzia艂aj膮c膮 鈥瀢 odwrotn膮 stron臋鈥� 鈥� zamiast ogrzewa膰 pomieszczenie, odbiera z niego energi臋 ciepln膮.
Jak dzia艂a klimatyzator w 4 krokach?
鈶� Parowanie
Czynnik ch艂odniczy paruje w jednostce wewn臋trznej i poch艂ania ciep艂o z powietrza w pomieszczeniu.
鈶� Spr臋偶anie
Spr臋偶arka zwi臋ksza ci艣nienie czynnika, a wraz z nim jego temperatur臋.
鈶� Oddawanie ciep艂a
W jednostce zewn臋trznej gor膮cy czynnik przekazuje energi臋 do powietrza na zewn膮trz budynku i ponownie skrapla si臋.
鈶� 笔辞飞谤贸迟
Sch艂odzony czynnik wraca do jednostki wewn臋trznej, gdzie ca艂y cykl rozpoczyna si臋 od pocz膮tku.
Fizyka, kt贸ra ch艂odzi nasze lato
Klimatyzacja jest jednym z najlepszych przyk艂ad贸w na to, jak prawa fizyki przek艂adaj膮 si臋 na codzienny komfort 偶ycia. Zjawiska zwi膮zane z parowaniem, zmian膮 ci艣nienia i przep艂ywem energii cieplnej pozwalaj膮 skutecznie ch艂odzi膰 domy, szko艂y, laboratoria czy sale wyk艂adowe.
Nast臋pnym razem, gdy po wej艣ciu do ch艂odnego pomieszczenia odetchniesz z ulg膮, pami臋taj, 偶e klimatyzator nie stworzy艂 zimna. Wykorzysta艂 jedynie prawa termodynamiki, by przenie艣膰 ciep艂o tam, gdzie mniej nam przeszkadza.
Materia艂 藕r贸d艂owy: prof. dr hab. Pawe艂 Kowalczyk