Jak ochłodzić pomieszczenia?

Ciepło, coraz cieplej…

Podsumowując luty 2024 r., Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej podał, że anomalia temperatury wyniosła w tym miesiącu 5,9°C. O taką wartość średnia temperatura w tym miesiącu była wyższa od normy z lat 1991–2020 – odnotowano zatem najcieplejszy luty w historii pomiarów. Natomiast analiza 2023 r. wykazuje, że ocieplenie jest o 0,2°C wyższe, niż wynikałoby z dotychczasowych modeli, co może oznaczać, że już teraz fundamentalnie zmienia się sposób funkcjonowania systemu klimatycznego.

Dowiedz się więcej o: Możliwościach nowoczesnych klimatyzatorów

Miniony rok był również najcieplejszy w historii pomiarów – średnia temperatura w 2023 r. była wyższa o 1,45°C od poziomu z okresu przedprzemysłowego (z czasów, kiedy człowiek nie emitował do atmosfery gazów pochodzących ze spalania paliw kopalnych), zmniejszył się także zasięg lodowców, a na Antarktydzie postępuje utrata lodu morskiego. Działania ludzkości na rzecz zahamowania tych zmian wciąż są niewystarczające, zatem nieuniknione wydaje się stosowanie rozwiązań umożliwiających adaptację do zmieniających się warunków. Dlatego urządzenia zapewniające „produkcję chłodu” (a właściwie odbiór nadmiarowego ciepła z pomieszczeń) stopniowo będą się stawać standardem wyposażenia budynków.

Co potrafią nowoczesne klimatyzatory?

Najpopularniejszym, a jednocześnie stosunkowo tanim, łatwym i mało inwazyjnym w zakresie montażu rozwiązaniem zapewniającym chłodzenie pomieszczeń w budynkach, są klimatyzatory typu split. Klimatyzatory wyposażone są w szereg rozwiązań zapewniających ich wysoką efektywność i sprawność sezonową – m.in. zawory rozprężne odpowiedzialne za bardziej precyzyjne sterowanie, zmienną prędkość obrotową sprężarki i wentylatorów nadmuchowych oraz zastosowanie czynnika chłodniczego R32 (urządzenie o tej samej wydajności chłodniczej wymaga nawet o 15–30% mniej tego czynnika niż jego poprzednika, czyli R410A, cechuje się też wyższą sprawnością cieplną).

Znowelizowane rozporządzenie F-gazowe może się także przyczynić do pojawienia się na rynku urządzeń klimatyzacji komfortu opartych na czynnikach o GWP < 150, takich jak R454C (GWP = 146), będący mieszaniną R32 i R1234yf, czy R290 (propan), w przypadku którego urządzenia musiałyby spełnić dodatkowe wymogi bezpieczeństwa (np. wyższa szczelność czy minimalna wielkość napełnienia czynnikiem). Ponieważ znacznie wzrosła świadomość inwestorów w zakresie jakości (szczególnie mikrobiologicznej) powietrza wewnętrznego, klimatyzatory coraz powszechniej wyposażone są w wielostopniowy system oczyszczania powietrza.

Filtry HEPA i urządzenia fotokatalityczne oparte na dwutlenku tytanu i usuwające przede wszystkim lotne związki organiczne odpowiedzialne m.in. za nieprzyjemne zapachy (np. składniki dymu papierosowego) są coraz częściej uzupełnione przez rozwiązania do dezynfekcji strugi powietrza, głównie lampy UV-C i jonizatory.

Lampy UV-C są dobrym rozwiązaniem, o ile czas kontaktu (naświetlania) strugi powietrza jest wystarczająco długi. Z kolei jonizatory (generatory zimnej plazmy) muszą się cechować odpowiednio niską produkcją ozonu O₃ (punktem odniesienia może być zalecane przez WHO maksymalne średnie 8-godzinne stężenie wynoszące 60 μg/m³).

Zadaniem jonizatora jest wytworzenie wolnych rodników, które jako cząstki silnie aktywne chemicznie będą neutralizować białka i kwasy nukleinowe bakterii i wirusów, nie wpływając jednocześnie negatywnie na człowieka. Przykładem są wytwarzane z wody wolne rodniki hydroksylowe OH˙. Jonizacja wody zachodzi w silnym polu elektrycznym wewnątrz urządzenia przy niewielkim poborze mocy elektrycznej.

Ważnym aspektem pracy klimatyzatora jest też zapewnienie, że nie będzie on wtórnym źródłem zanieczyszczenia powietrza w pomieszczeniu (np. poprzez ponowne nawiewanie osadzonego kurzu i pyłów czy powstanie wewnątrz urządzenia warunków do rozwoju mikroorganizmów). Dlatego na rynku zainteresowaniem odbiorców cieszą się także urządzenia zapewniające funkcję samooczyszczenia, dzięki której zakres serwisowego czyszczenia i odgrzybiania (realizowanego zgodnie z zaleceniami producentów co najmniej raz w roku) jest ograniczony do minimum.

Funkcja samooczyszczania realizowana jest przez uruchomienie wentylatora urządzenia na kilka minut po zakończeniu jego pracy w trybie chłodzenia lub osuszania – w ten sposób wewnętrzne części parownika zostają osuszone, a brak zalegającej wilgoci zapobiega rozwojowi pleśni i grzybów (wewnątrz klimatyzatora nie powstają warunki sprzyjające wzrostowi tych mikroorganizmów).

Wentylator może być dodatkowo wyposażony w lampę UV-C (umieszczoną pod urządzeniem). Zapewnia ona odpowiednio długie naświetlanie, umożliwiające oczyszczenie podzespołu z bakterii i wirusów, dzięki czemu wentylator nie jest źródłem wtórnego zanieczyszczenia powietrza w pomieszczeniu.

Dizajnerskie urządzenia

Coraz większego znaczenia nabiera wygląd i stylistyka jednostek wewnętrznych, a na rynku pojawiają się nowe, ciekawe propozycje. Użytkownik może wybierać formę i kolor jednostki wewnętrznej (od klasycznej bieli, przez czerń, miedź i inne kolory czy panele lustrzane, po wymienne panele tekstylne o zróżnicowanej fakturze czy obrazy lub wyświetlany przegląd slajdów). Klimatyzator nie ma już być dodatkowym elementem dodanym do istniejącej aranżacji wnętrza, ale jego harmonijnie dopasowaną, integralną częścią.

Klimatyzatory z funkcją grzania

W ostatnich latach zwrócono także uwagę na fakt, że klimatyzatory z funkcją grzania mogą być traktowane jak pompa ciepła powietrze/powietrze. SCOP dla klimatu umiarkowanego (w strefie którego na potrzeby etykiety efektywności energetycznej leży Polska) w przypadku przykładowego klimatyzatora o nominalnej mocy grzewczej 2,6–3,2 kW i klasie energetycznej A++ wynosi 5,1. Zastosowanie zaworu rewersyjnego umożliwia zmianę kierunku czynnika chłodniczego, a tym samym zmianę funkcji wymienników ciepła (parownik i skraplacz) i przechodzenie między trybami grzania i chłodzenia. Zimą zawór rewersyjny dodatkowo umożliwia ochronę wymiennika zewnętrznego przed oszronieniem. Jeśli tak rozumiana pompa ciepła powietrze/powietrze – lub system takich urządzeń, np. w układzie multi split – pełni funkcję głównego źródła ciepła w domu czy mieszkaniu, może być przedmiotem dotacji zarówno w ramach programu „Ciepłe Mieszkanie” (dofinansowanie wymiany pozaklasowych indywidualnych źródeł ciepła w mieszkaniach niepodłączonych do centralnego ogrzewania na urządzenia niskoemisyjne lub podłączenie do węzła centralnego), jak i „Moje Ciepło” [dofinansowanie montażu pomp ciepła w nowych domach o standardzie domu pasywnego z EP ≤ 55 kWh/(m²·rok)].

Sterowanie klimatyzacją domową

Sterowanie klimatyzacją zazwyczaj rozumie się jako możliwość regulowania jej pracy przez użytkownika – najczęściej będzie to bezpośrednia zmiana temperatury, wybór trybu pracy czy programowanie czasowe. „Zwykłe” piloty (sterowniki bezprzewodowe na podczerwień) umożliwiają m.in. nastawę temperatury, wybór trybu pracy (chłodzenie, grzanie, osuszanie, wentylacja), ustawienie prędkości wentylatora czy programowanie czasowe. W podobny sposób – jak pilot o nieporównywalnie większym zasięgu – większość użytkowników traktuje sterowanie przez Internet. Coraz więcej urządzeń, szczególnie tych oferowanych przez dużych producentów elektroniki użytkowej, w standardzie wyposażonych jest w fabrycznie wbudowany moduł Wi-Fi.

Sterować urządzeniem przez Internet można poprzez program webowy (czyli dostępny bezpośrednio na stronie, bez konieczności pobierania na komputer) albo przez aplikację mobilną przygotowaną przez producenta urządzenia. Aplikacja taka obsługuje często nie tylko klimatyzatory, ale też pozostałe podłączone do Internetu urządzenia domowe (pralki, lodówki, telewizory, oświetlenie etc.).

Aplikacja ma jednak zwykle więcej funkcji niż pilot – jej odpowiednikiem off-line jest sterownik przewodowy montowany na ścianie. Wśród dodatkowych funkcji można wymienić m.in.:

• programowanie czasowe – np. definiowanie tygodniowych planów pracy z wyjątkami w skali roku;
• włączenie funkcji typu sleep – cichsza praca, wyłączenie wyświetlacza, wyłączenie klimatyzatora po określonym czasie (np. 5 godz.);
• ustawienie czujnika temperatury – klimatyzator reaguje na temperaturę z konkretnego miejsca, np. z miejsca położenia pilota (najbliżej użytkownika);
• sterowanie większą liczbą urządzeń (np. do 16 jednostek wewnętrznych), co sprawdzi się np. w przypadku obiektu hotelowego.

Osoby korzystające ze sterownika ściennego do zarządzenia większą liczbą jednostek docenią też takie możliwości, jak wstawienie danych (np. nazwy i opisy urządzeń), blokada sterowników poszczególnych urządzeń czy możliwość integracji ze sterowaniem kartą hotelową oraz stykiem drzwiowym lub okiennym (kontaktronem).

Aplikacja lub sterownik przewodowy pozwalają też na proste włączenie lub po prostu podgląd szeregu funkcji, które klimatyzator realizuje „sam” – bez udziału i wiedzy użytkownika.

Klasycznym przykładem jest tzw. kontrola zużycia energii. Użytkownik ma dostęp do pełnego podglądu parametrów pracy klimatyzatora, ale to wewnętrzne układy sterowania urządzenia odpowiadają za ich utrzymanie. Oszczędzanie energii możliwe jest dzięki płynnemu sterowaniu prędkością silnika EC sprężarki przez falownik. Praca ciągła z płynną regulacją obrotów zamiast trybu „on/off” (włącz/wyłącz) pozwala na oszczędność energii o 30%.

Inną możliwością jest regulacja pracy urządzenia za pomocą wbudowanego czujnika ruchu. Klimatyzator reaguje na brak ruchu w pomieszczeniu – a więc na nieobecność użytkowników – nieco inaczej, zależnie od trybu pracy (grzanie/chłodzenie). W trybie grzania podczas nieobecności osób w pomieszczeniu klimatyzator utrzymuje temperaturę minimalną (np. 8°C), by zapobiec nadmiernemu wychłodzeniu pomieszczenia. W trybie chłodzenia podczas nieobecności użytkowników urządzenie przejdzie w tryb czuwania albo będzie utrzymywało temperaturę (domyślną lub zadaną) na poziomie nieco wyższym niż oczekiwany, aby zarówno obniżyć wydajność chłodniczą (i zużywać mniej energii), jak i być w gotowości do sprawnego przywrócenia oczekiwanej temperatury, kiedy czujnik ruchu wykaże czyjąś obecność w pomieszczeniu.

System sterowania wewnętrznego odpowiada też za funkcje autodiagnostyczne urządzenia. Najpopularniejszą jest sygnał wymiany filtra, który urządzenie daje zależnie od czasu, jaki minął od poprzedniej wymiany, albo od wskazań spadku ciśnienia na filtrze przez presostat. Większość urządzeń klimatyzacyjnych ma też możliwość poinformowania nie tylko o awarii, ale i o jej przyczynie. Jest to możliwe dzięki wyświetlaniu kodu błędu.

W ofertach producentów – szczególnie większych firm, w których klimatyzacja stanowi jedną z gałęzi nowoczesnego AGD i elektroniki konsumenckiej, a zatem pracują one nad wdrożeniem inteligentnych rozwiązań w szerszej gamie produktów przeznaczonych dla użytkownika końcowego – coraz większego znaczenia nabiera także zastosowanie sztucznej inteligencji (AI) w rozwiązaniach domowych. Na rynku już dostępne są urządzenia ze sterowaniem głosowym, umożliwiające współpracę urządzeń klimatyzacyjnych z asystentami głosowymi opartymi na AI (Siri, Alexa lub Google Assistant). Komendy głosowe mogą być nie tylko proste (np. ustawienie temperatury w pomieszczeniu na określoną wartość), ale też oparte na wzorcach zachowań użytkowników, których urządzenia mogą się uczyć dzięki odpowiednim algorytmom (np. polecenie ustawienia „komfortowych warunków”).

Inteligentne uczenie algorytmów pozwala też na autonomiczne (bez ingerencji użytkownika) sterowanie pracą klimatyzatora pod kątem najwyższej energooszczędności. Algorytm na podstawie dotychczasowej pracy klimatyzatora i scenariuszy minimalizowania zużycia energii uczy się tak ustawiać tryb pracy urządzenia, by wybrać najbardziej korzystną strategię zapewnienia komfortu i oszczędności energii w danej chwili.