Nowoczesne klimatyzatory

Sprawność sezonowa to ważna informacja o rzeczywistej efektywności energetycznej klimatyzatorów w funkcji ogrzewania i chłodzenia w ciągu całego roku. To nie tylko informacja o kosztach eksploatacyjnych, ale i wpływie systemu na środowisko naturalne.

Wskaźniki SEER i SCOP informują o rzeczywistym zużyciu energii elektrycznej przez klimatyzator i efektywności tego zużycia. Na ilość zużywanej energii wpływa wiele czynników, w tym wahania temperatury i czas pozostawania urządzenia w gotowości. Z tego powodu ważna jest także automatyka z funkcjami pozwalającymi na oszczędną eksploatację. Ale wiele zależy również od preferencji użytkownika i jego wiedzy o działaniu oraz funkcjach pozwalających uzyskiwać nie tylko wysoki komfort, ale i oszczędną pracę.

Co potrafią klimatyzatory? Inteligencja i sterowanie

Do niedawna zupełnie wystarczało ręczne regulowanie parametrów pracy przez użytkownika. Ale wraz z rozwojem internetu i aplikacji mobilnych użytkownicy zyskują coraz nowsze funkcje, a wiele z nich może działać automatycznie, na podstawie danych z klimatyzowanego pomieszczenia. Są to m.in. plany pracy oraz sterowanie większą liczbą urządzeń wewnętrznych w zależności od zmieniających się warunków w różnych pomieszczeniach. Co więcej, możliwy jest zdalny dostęp do danych i funkcji.

Czy wiesz: Dlaczego ocieplenie domu chroni przed upałem?

Rosną też możliwości klimatyzatorów w ramach internetu rzeczy (IoT – Internet of Things). Technologia ta ma z czasem czuwać nad wieloma urządzeniami zasilanymi elektrycznie. IoT to także „asystenci głosowi” w pilotach i smartfonach, wykonujący dyktowane przez użytkownika polecenia.

W budynkach komercyjnych urządzenia klimatyzacyjne łączy się w systemach BMS (Building Management System). Na rynku dostępne są na przykład klimatyzatory, które mają funkcję „pełnego automatycznego komfortu”. Pozwala ona na automatyczną optymalizację różnych trybów pracy po analizie warunków panujących w pomieszczeniu oraz zapisanych w chmurze wzorców użytkowania, tak aby były one zgodne także z upodobaniami użytkowników.

Funkcje typu „podążaj za mną” czy „jestem tutaj” to czujnik temperatury wbudowany w pilocie bezprzewodowym – umożliwia zwiększenie komfortu, gdyż temperatura jest mierzona w miejscu, w którym znajduje się użytkownik lub chce takie miejsce wyznaczyć. Na podstawie tej informacji klimatyzator uruchomi się w trybie pracy odpowiednim dla temperatury wskazanej dla miejsca, w którym znajduje się pilot, a nie temperatury panującej pod sufitem.

Dokładne dopasowanie temperatury do otoczenia zwiększa komfort użytkowania i oszczędza energię. Funkcje te pozwalają także dostosować kierunek nawiewu za pomocą pilota, tak aby unikać bezpośredniego podmuchu zimnego powietrza na użytkownika.

Czujniki umożliwiają oszczędność energii elektrycznej i jednoczesne zwiększenie komfortu. Na przykład czujnik wykrywa obecność człowieka, monitoruje jego ruchy i sprawia, by nawiew powietrza nie odbywał się bezpośrednio na użytkownika bądź nie podążał za nim. Jeśli czujnik wykryje nieobecność człowieka w pomieszczeniu, klimatyzator automatycznie przejdzie w stan spoczynku i zaoszczędzi energię.

Kolejne ważne funkcje w codziennym użytkowaniu to nawiew 3D, 4D czy 360°. O ile rozprowadzenie powietrza w różnych kierunkach nie jest niczym nadzwyczajnym w urządzeniach kasetonowych, o tyle w klasycznych klimatyzatorach ściennych nawiew w czterech kierunkach nie jest standardem. Przykładowo w urządzeniach ściennych nawiew można regulować za pomocą żaluzji tak, że strumień nie tylko wydostaje się wprost, ale i na boki, co pozwala zwiększyć komfort cieplny w pomieszczeniu.

Oferowane są też żaluzje z mikrootworami, zapewniające bardzo szerokie, równomierne i delikatne rozprowadzenie schłodzonego powietrza. Zmieniają się także możliwości regulacji strumienia nawiewanego powietrza – o ile wcześniej standardem była regulacja 3–4-stopniowa, obecnie do wyboru jest nawet siedem stopni prędkości wentylatora.

Duży postęp widać w funkcjach standby – w tym trybie klimatyzator zużywa tylko 1 W energii, a są nawet takie, które do „przeżycia” w uśpieniu potrzebują zaledwie 0,3 W.

Sporo zmienia się również w zakresie hałasu – urządzenia w trybie cichym potrafią zejść do 15–20 dB(A). W wielu miejscach znaczenie ma hałas, jaki generują jednostki zewnętrzne – przepisy są tu nieubłagane i oferowane urządzenia dobrze radzą sobie z tymi wymaganiami.

Jakość powietrza we wnętrzach

Początkowo klimatyzatory miały tylko schładzać, potem także podgrzewać powietrze, a obecnie mają również pomagać w utrzymaniu jakości powietrza wewnętrznego, choć same nie dostarczają świeżego powierza i pracują tylko na powietrzu wewnętrznym. Urządzenia kasetonowe mogą mieć w opcji możliwość doprowadzenia świeżego powietrza.

Producenci klimatyzatorów od lat wprowadzali różne rozwiązania w zakresie polepszenia jakości powietrza wewnętrznego, ale ostanie lata przyspieszyły te działania. O ile wcześniej skupiano się na tym, by klimatyzator nie był wtórnym źródłem zanieczyszczenia powietrza oraz na filtrach przeciwpyłkowych i wychwytywaniu związków organicznych (np. z dymu papierosowego, formaldehydu z mebli czy benzo(a)pirenu ze smogu), o tyle pandemia przyspieszyła wdrażanie technologii eliminujących z powietrza wirusy i bakterie.

Tym samym w klimatyzatorach przybyło wiele nowych rozwiązań do filtracji i uzdatniania powietrza. Stosowane od lat filtry z węglem aktywnym absorbują lotne zanieczyszczenia organiczne (nawet do 90%).

Filtry katalityczne także są skuteczne w usuwaniu lotnych związków organicznych dzięki reakcji chemicznej wywoływanej przez katalizator. Filtry fotokatalityczne wiążą również zanieczyszczenia mikrobiologiczne, takie jak zarodniki grzybów, wirusy, bakterie, roztocza, pyłki.

Z kolei filtry plazmowe (jonizacyjne) powodują mikrowyładowania elektryczne, dzięki czemu powstają reakcje neutralizujące zarodniki grzybów, bakterie i wirusy. Takie filtry potrafią zredukować liczbę wirusów i bakterii o 99%. Filtry HEPA, określane też jako absolutne, zatrzymują nie mniej niż 99,97% cząstek o wielkości 0,3 µm, czyli także wirusy oraz bakterie i pyły.

Aby wymiennik i filtry nie były źródłem wtórnego zanieczyszczenia, stosuje się różne rozwiązania, zwłaszcza automatyczne osuszanie wymiennika, tak aby nie powstawały warunki sprzyjające rozwojowi bakterii i grzybów pleśniowych w wilgotnym środowisku.

Funkcja dezynfekcji temperaturowej polega na podgrzaniu wymiennika ciepła do wysokiej temperatury, na przykład 56°C przez 30 minut. Dezynfekcja ciepłem jest skuteczna w zwalczaniu zanieczyszczeń, które mogą osiadać na powierzchni wymiennika ciepła. Utrzymanie wysokiej temperatury przez ponad pół godziny stwarza zabójcze warunki dla bakterii i wirusów.

Z kolei technologia automatycznego zamrażania, a następnie szybkiego rozmrażania wymiennika pozwala usunąć z jego powierzchni osiadły kurz, który może ułatwiać rozwój pleśni, a ta powodować nieprzyjemne zapachy.

Stosowana jest też sterylizacja przepływającego przez klimatyzator powietrza lampą naświetlającą promieniami UV-C. Jest ona bezpieczna dla zdrowia człowieka, ponieważ promienie nie wydostają się poza urządzenie.

Z kolei antybakteryjne powłoki z nanocząsteczkami srebra nałożone na komponenty kanału cyrkulacji powietrza w urządzeniu zapobiegają rozwojowi pleśni i bakterii. Bakterie w kontakcie z jonami srebra są niszczone i zahamowany jest ich dalszy rozwój. Jony srebra mają właściwości higieniczne i antyseptyczne, dlatego zaaplikowane na powierzchnię komponentów klimatyzatora tworzą skuteczną powłokę antybakteryjną.

Wykorzystuje się także autodiagnostykę filtrów – ich stan oceniany jest na przykład na podstawie oporów przepływu powietrza. Ponadto konstrukcje są tak zmieniane, aby serwisowanie i czyszczenie filtrów było łatwe i wygodne.

Dostępne są rozwiązania wykorzystujące wskazania czujnika laserowego do informacji o aktualnym stanie czystości powietrza wewnętrznego – w razie potrzeby system automatycznie uruchamia klimatyzator i wbudowany w nim oczyszczacz powietrza z filtrem elektrostatycznym.

Czynniki chłodnicze

Wymagania względem obniżania GWP (Global Warming Potential, potencjał tworzenia globalnego ocieplenia) są coraz bardziej restrykcyjne. Od 2025 roku w nowych klimatyzatorach typu split o pojemności czynnika chłodniczego poniżej 3 kg HFC trzeba będzie stosować związki o GWP poniżej 750.

Proces wycofywania czynników chłodniczych wpływających na ocieplenie klimatu trwa już ponad 10 lat. Perspektywy wyznaczane przez prawo i technikę to stopniowe odchodzenie od czynników syntetycznych na rzecz naturalnych, tam gdzie jest to możliwe technicznie i zasadne ekonomicznie, tak aby powodowały one jak najmniejszy wpływ na środowisko.

W klimatyzatorach split i pompach ciepła, ale też agregatach oraz meblach chłodniczych stosowany jest obecnie głównie czynnik R32. To difluorometan – czynnik jednorodny oraz składnik mieszanin HFC. Ma on wskaźnik GWP 675 i wymaga mniejszego napełnienia (od 15 do nawet 30%) niż popularny do niedawna R410A dla urządzenia o tej samej wydajności chłodniczej. Nie jest mieszaniną i może być ładowany zarówno w stanie ciekłym, jak i gazowym, co jest zaletą podczas eksploatacji. Ma też niski stopień palności A2L, a jego dolna granica palności wynosi ponad 3,5% objętości czynnika w powietrzu.

W praktyce oznacza to, że nawet spory wyciek z klimatyzatora nie powinien powodować zagrożenia, niemniej producenci zalecają uwzględnienie odpowiednich środków ostrożności, na przykład odpowiednią wielkość pomieszczenia, w którym będzie działać klimatyzator, i jego wentylację, a zwłaszcza zachowanie szczególnej ostrożności podczas prac elektrycznych i napraw, w tym podczas lutowania.

Docelowo czynniki chłodnicze mają być naturalne i o GWP równym 1, jak niektóre hydrofluoroolefiny (HFO). Naturalne czynniki to także m.in. CO₂ (R744) oraz propan (R290). Propan to jednak gaz palny i wybuchowy, przez co koniecznie jest spełnienie szczególnych wymagań dotyczących bezpieczeństwa i ograniczenia wielkości napełniania. Testowane są też nowe mieszaniny czynników o niskim GWP i niskiej palności.

Wzornictwo

Na tym polu producenci konkurują szczególnie intensywnie. I nic dziwnego, wszak to głównie wygląd jednostki wewnętrznej wpływa na ocenę lub uznanie dla danej instalacji, a nie to, jak i gdzie prowadzone są przewody.

Wygląd i możliwość wkomponowania w istniejący wystrój pomieszczenia jednostki wewnętrznej, w tym kasetonowej, ma ogromne znaczenie. Propozycji do wybory jest bardzo wiele. Klimatyzatory można już nawet pokryć materiałem tekstylnym umożliwiającym dowolną personalizację wykończenia, co pozwala na pełną integrację urządzeń z wystrojem każdego wnętrza. Rozwiązania takie doceniane są na konkursach wzornictwa, użytkownicy natomiast mają widzieć pełną harmonię wystroju wnętrz i czuć się w nich komfortowo.