UREĐAJI

Pripremio: Vladimir Milojević

Erkondišn

Hladnoća koja prija

Nekada su rashladne sisteme uglavnom imala preduzeća, koncertne ili bioskopske dvorane, prodavnice i javne ustanove, a danas oni predstavljaju nezaobilazni deo stambenog prostora. Danas, mnogi uređaji po kućama predstavljaju dodatne toplotne izvore: kompjuteri, monitori, televizori i druga konzumna elektronika tako da je prirodno rashlađivanje teže ostvarivo nego pre nekoliko decenija. Dovoljno je pomenuti da rad PC-ja i monitora u sobi prosečne veličine, za nekoliko sati, može da podigne temperaturu za 3-4 stepena

Elektrohemijski eksperimenti engleskog naučnika Majkla Faradeja, počekom 19. veka, osnov su razvoja prvih rashladnih uređaja. Faradej je otkrio metod kompresije i rashladni efekat amonijaka tokom isparavanja.

Inženjer Vilis Kerijer

Američki fizičar Džon Gori je primenio ta otkrića i 1842. godine napravio rashladni sistem koji se sastojao od sistema kompresora koji su stvarali led i ventilatora koji su duvali vazduh preko posuda sa tim ledom. Gori je sistem koristio za hlađenje prostorija bolnice u kojoj su ležali oboleli od malarije i žutice. Kada je 1881. godine američki predsednik Džejms Garfild ležao na samrtnoj postelji, pomorski inženjeri su napravili sistem sličan Gorijevom. U ogromne kutije su smestili velike količine leda i, dok se topio, ledena voda se slivala vlažeći ispod kutija postavljene tkanine. Veliki ventilatori su duvali preko tih tkanina i u sobu sa krevetom je uduvavan svež vazduh. Ova glomazna konstrukcija je uspevala da, tokom leta, održi temperaturu u prostoriji na svega 20 stepeni Celzijusa. Za dve meseca njenog korišćenja, potrošila je gotovo 200 t leda!

Aparat za lečenje vazduha

Prvi savremeni uređaj za rashlađivanje vazduha napravljen je 1902. godine. Njegov konstruktor je bio američki inženjer Vilis Kerijer, koji se smatra ocem savremenog električnog klima-uređaja. Sprava pod imenom „Aparat za lečenje vazduha“ je napravljena za jednu štampariju u Bruklinu. Posedovala je rashladne namotaje od bakarnih cevi kroz koje se kretao amonijak pod pritiskom. To je prvi uređaj kod kojeg je rashladni efekat mogao jednostavno da bude kontrolisan.

Pošto se ova konstrukcija pokazala uspešnom, razvili su se novi aparati različite veličine i kapaciteta, kojima su opremane fabrike, tekstilna postrojenja, štamparije, farmaceutska postrojenja, a potom bolnice i ostale javne ustanove.

Prva privatna kuća je dobila klima uređaj 1914. godine u Mineapolisu, a bila je vlasništvo sina Džona Gejtsa, tada napoznatijeg američkog kockara. Ipak, moralo je da prođe još neko vreme da bi rashladni uređaji ušli u veći broj domova. Razlog su bili glomaznost postrojenja i korišćenje izuzetno opasnog i toksičnog amonijaka kao fluida u njima.

Veliki napredak se dogodio 1922. godine, kada je Kerijer, umesto opasnog amonijaka, počeo da koristi bezbedniji dihloroetilen. Iste godine konstruisao je aparat sa centralnom kompresorskom jedinicom i „kružnim sistemom“ znatno manjih dimenzija u odnosu na ranije uređaje. 1925. godine, pozorište “Rivoli” na Brodveju postalo je prvi klimatizovani teatar. Od tada počinje naglo ugrađivanje klima uređaja u bioskope, poslovne zgrade, muzeje, pa čak i u železničke vagone.

Klima na sve strane

Značajno otkriće se dogodilo 1928. godine, kada je hemičar Tomas Midgli otkrio freon - stabilan i bezbedan fluid, neuporedivo sigurniji za upotrebu od amonijaka i sličnih otrovnih i lako zapaljivih fluida. Primenom freona i srodnih derivata, stvorena je mogućnost za sigurno korišćenje rashladnih sistema u domaćinstvima. Freon je i danas najzastupljeniji, ali se zbog naknadno otkrivenog štetnog efekta po ozonski omotač planira njegova zamena drugim ekološki prihvatljivim sredstvima.

U Beloj kući, „klima“ je proradila 1929. godine, a naredne godine postavljena je i po drugim državnim zgradama. Posle Drugog svetskog rata, proizvodnja klima uređaja doživljava ekspanziju; od 74.000 prodatih jedinica 1948. godine, njihov broj narastao na 1.045.000 u 1953!

Faze rada sistema

Klima uređaj radi na sličnom principu kao frižider: određena količina toplote se oduzima jednoj sredini (npr. prostoriji unutar stana), a zatim predaje drugoj sredini (spoljnoj - vazduh, atmosfera). Sve to se postiže pomoću rashladnog fluida i uz trošenje električne energije. Radi uspešnog ostvarivanja rashladnog ciklusa, koriste se osnovna fizička svojstva tečnosti i gasova, tj. fluida. Snižavanjem pritiska se snižavaju i karakteristične temperature fluida: one na kojoj isparava i one na kojoj se dešava njegova kondenzacija. Povećanje pritiska ima suprotan efekat i tada te temperature imaju više vrednost. Pritisak, temperatura i zapremina fluida nalaze se u međusobnoj korelaciji pa promena vrednosti neke od njih utiče na vrednost onih drugih. Sam rashladni ciklus čini nekoliko faza koji se odvijaju u četiri osnovna elementa kružnog sistema: kompresoru, kondenzatoru, prigušnom elementu (ventilu) i isparivaču.

Kompresor usisava paru rashladnog fluida (to je najčešće varijanta freona), a potom se ona u njemu sabija na visok pritisak. Pošto je povećanje pritiska veliko, osetno raste i temperatura freona. U gasovitom stanju kao vrela para, on se zatim potiskuje u kondenzator. Kondenzator je smešten u spoljnoj strani sistema i njegova namena je da obezbedi što bolju razmenu toplote između freona i spoljne sredine. Freon je prethodno zagrejan u kompresoru do temperature koja je osetno viša od temperature okolnog vazduha. To dovodi do razmene određene količine toplote između njega i spoljašnjeg vazduha (atmosfere), pri čemu se freon hladi a vazduh oko spoljne strane rashladne jedinice greje.

Pošto se freon tokom te razmene hladi, dolazi do kondenzacije. Sve vreme dok traje proces kondenzacije, njegov pritisak i temperatura se ne menjaju. Iz kondenzatora on ističe kao tečnost visoke temperature. Potom se potiskuje ka prigušnom elementu (ventilu), čiji je osnovni zadatak da naglo obori pritisak fluida. Obaranjem pritiska tečnosti freona snižava se i njegova temperatura pa se stvaraju uslovi da on ispari na znatno nižoj temperaturi nego što bi to bio slučaj da je njegov pritisak jednak atmosferskom.

Iz prigušnog elementa freon, kao već rashlađena tečnost, ide u isparivač. Isparivač se nalazi na unutrašnjoj strani jedinice i ima zadatak suprotan kondenzatoru - obezbeđuje da se “razmena” toplote ostvari između freona i unutrašnjeg vazduha (npr. u stanu). Pošto je temperatura freona niža od temperature vazduha u prostoriji, on će se u ovoj fazi zagrevati dok će se vazduh u prostoriji rashlađivati. Pritisak freona je veoma nizak i on u isparivaču prelazi u gasovito stanje. Na izlazu iz njega je već u vidu pare. Tokom procesa u isparivaču, ni pritisak ni temperatura freona nisu se menjali (kao prethodno u kondenzatoru). Na izlazu iz isparivača je hladna para niskog pritiska. Tu paru usisava kompresor, a zatim se ceo rashladni “kružni” ciklus ponavlja.

Leti hladi - zimi greje

Postoje različite vrste klima uređaja. Kod ranije dominantno korišćenih prozorskih (“kasetnih”) modela, svi elementi sistema bili su smešteni u zajedničkom kućištu. Kod “split”sistema, koji su danas najzastupljeniji u domovima, spoljašnja jedinica je odvojena od unutrasnje, a međusobno su povezane crevima za transport rashladnog fluida. Može da postoji jedna spoljna i više unutrašnjih jedinica. Jedinice ne moraju uvek da budu fiksirane na zidu, već mogu da budu premeštane po prostoriji onoliko koliko dozvoljavaju creva kojima su povezane.

Postoje i tzv. “mobilni uređaji” ili portabl, koji nemaju spoljne elemente. Mobilni uređaj ima na sebi cev kojom se izduvava topli vazduh, i ona se po pravilu izbacuje da duva kroz prozor. Mana im je što poseduju rezervoare za prikupljanje kondenzovane vode pa često moraju da se prazne. U industriji, velikim poslovnim zgradama, bioskopima, pozorištima, dvoranama i sl. po pravilu se koriste centralni klimatizacioni sistemi velike snage, gde postoji jedno centralno postrojenje iz koga se svež i rashlađen vazduh doprema do udaljenih prostorija razvodnim sistemom.

Savremeni klima uređaji poseduju mikroprocesorsku kontrolu kojom je moguće precizno pratiti sve radne funkcije, od hlađenje i vlaženja vazduha do vremenskog predprogramiranja. Mnoge kućne “klime” imaju opciju potpuno suprotnu rashlađivanju, a to je grejanje. Ta mogućnost je korisna u prostorima gde ne postoji drugi sistem dogrevanja tokom hladnijeg doba godine.

Vladimir Milojević