Aby wypełniała ona swoje zadania, a jednocześnie nie była źródłem kłopotów zdrowotnych, musi być regularnie serwisowana. Pożądane jest, aby osoba wykonująca taką obsługę znała zasadę pracy tego układu.

Fizyka u podstaw

Praca układu klimatyzacji to następujące po sobie wymiany ciepła i zmiany stanów skupienia. Poznajmy najpierw podstawowe zasady dotyczące ciepła i jego wymiany: temperatura to informacja o stanie
cieplnym ciała; jeśli dwa ciała mają tę samą temperaturę, to ich stan cieplny jest ten sam, a więc po ich zetknięciu energia cieplna, zwana w skrócie ciepłem, nie przepłynie między nimi; ciepło przepływa tylko między ciałami w różnym stanie cieplnym, czyli o różnych temperaturach; ciepło przepływa zawsze z ciała o temperaturze wyższej do ciała o temperaturze niższej, oczywiście do momentu ewentualnego wyrównania temperatur obu ciał.

Druga dawka teorii dotyczy zmiany stanów skupienia ciał - na przykładzie wody. Jeśli będziemy ogrzewać lód o temperaturze -10°C (odcinek A-B, Rys. 1.), to będzie on przyjmował to ciepło. Woda
pozostanie nadal w formie lodu, ale jego temperatura będzie rosnąć. Gdy osiągnie 0°C, rozpocznie się zmiana stanu skupienia - ze stałego na płynny (odcinek B-C). Mimo stałego dostarczania ciepła podczas topnienia lodu temperatura mieszanki wody i lodu jest stała. Dostarczane ciepło nazywany
utajonym ciepłem topnienia. Jego dostarczanie nie powoduje wzrostu temperatury, ale jest konieczne do zmiany lodu w płyn.

Po całkowitym stopieniu lodu dalsze dostarczanie ciepła do wody podnosi jej temperaturę (odcinek C-D). Rośnie ona aż do osiągnięcia 100°C, kiedy woda wrze. Jest to zmiana stanu skupienia z ciekłego na gazowy, zachodząca w całej objętości cieczy (odcinek D-E). W przypadku wody ten gaz nazywamy
parą wodną.

Podobnie jak przy topnieniu lodu, dostarczane ciepło nie podnosi temperatury wody i jej pary (woda jest obu stanach). Jest ono niezbędne, aby woda w stanie płynnym zmieniła się w parę. Dostarczone ciepło nazywamy utajonym ciepłem parowania. Dopiero gdy cała woda zamieni się w parę, a dalej będziemy
dostarczać ciepło (odcinek E-F), temperatura pary będzie rosnąć. Jeśli przestaniemy doprowadzać ciepło, a para wodna będzie miała kontakt z ciałem o niższej temperaturze, np. ściankami zbiornika, to ciepło z pary zacznie przepływać do tych ścianek, a temperatura pary będzie maleć (odcinek
F-G). Spadek ten trwa do momentu osiągnięcia temperatury 100°C, w której woda zmienia stan skupienia z gazowego na ciekły (odcinek G-H).

Podczas zmiany stanu skupienia temperatura pary i powstającej z niej wody jest stała, a do otoczenia o niższej temperaturze jest odprowadzane tzw. utajone ciepło skraplania. Dopiero gdy cała para zamieni się w wodę, a nadal będziemy odprowadzać od niej ciepło, jej temperatura będzie się obniżać (odcinek H-I). Jeśli woda osiągnie temperaturę 0°C (niepokazane na Rys. 1.), to rozpocznie się zmiana stanu
skupienia wody z płynnego na stały. Będzie ona przebiegać w stałej temperaturze, z jednoczesnym odprowadzeniem do otoczenia o niższej temperaturze tzw. utajonego ciepła krzepnięcia, aż do chwili
całkowitej zamiany wody w lód.

Gdzie stykamy się na co dzień z opisanymi procesami? Topnienie i krzepnięcie powtarza się wielokrotnie w okresie zimowym. Wodę doprowadzamy do wrzenia, gotując ją na herbatę, a proces jej
skraplania można zaobserwować na wewnętrznej stronie pokrywki garnka z gotującą się zupą.
Podane na Rys. 1. temperatury zmiany stanów skupienia zależą od panującego ciśnienia. Przykładowo, wzrost ciśnienia powoduje wzrost temperatury wrzenia, a jego zmniejszenie obniża temperaturę
wrzenia.

Ciśnienie atmosferyczne, któremu jesteśmy codziennie poddani, zmienia się w niewielkim zakresie, dlatego zmiany tych temperatur są nieistotne w codziennym życiu. W układach klimatyzacji odbywają
się zmiany stanów skupienia: z ciekłego w gazowy lub odwrotnie, tzw. czynnika chłodniczego, którym napełniony jest układ. Temperatury, w których to następuje, zależą od rodzaju czynnika.

Czynnik chłodniczy

To substancja, która w układzie klimatyzacyjnym podlega ciągłym zmianom stanu skupienia - z płynnego na gazowy i odwrotnie. Podstawowe cechy środka chłodniczego to:
możliwie niska temperatura wrzenia; skraplanie się gorącego środka chłodniczego, np. w temperaturze 70°C, przy możliwie niskim ciśnieniu; możliwie wysokie utajone ciepło parowania i skraplania, przy różnych ciśnieniach i temperaturach; zdolność do szybkiego transportu dużych ilości ciepła i jego wymiany ze ściankami parowalnika lub skraplacza. Są różne czynniki chłodnicze. Ich oznaczenie
składa się z litery R (od słowa Refrigeration) oraz oznaczenia cyfrowego, które jest informacją o składzie chemicznym i budowie cząsteczki.

W samochodach osobowych był używany środek chłodniczy o symbolu R12, zastąpiony przez R134a, ze względu na przyczynianie się do powiększania tzw. dziury ozonowej. Powoduje ona, że więcej promieniowania ultrafioletowego dopływa od Słońca do Ziemi. Jest ono szkodliwe dla organizmów żywych.

Według obecnych standardów ekologicznych czynnik chłodniczy R134a również nie spełnia wymagań. Po przedostaniu się do atmosfery (jest to nieuniknione) przyczynia się do powstawania efektu cieplarnianego. W najbliższych latach zastąpią go inne. Pracują nad tym np. firmy Behr i Delphi.

Więcej w marcowym wydaniu autoEXPERTA