מיזוג אוויר

מיזוג אוויר היא מערכת שמשפרת את הנוחות האקלימית בתוך מבנה.
היא שולחת קור או חום, ומספקת אוורור ואוויר צח. הקירור נעשה בעזרת משאבת חום או התאדות מים. החימום נעשה בעזרת משאבת חום או הסקה.

ההבנה שהרתחה ועיבוי של גזים נותנת קירור נבעה מעבודתו של מייקל פאראדיי במאה ה-19.
ב-1842 יצר ג'ון גורי מכונה שקיררה חדרי חולים, אך רעיונו לא התקבל והפרויקט כשל.
ב-1902 ויליס קרייר פיתח מערכת למפעל דפוס שהורידה טמפרטורה ולחות.
סטיוארט וו. קריימר טבע את המונח "מיזוג אוויר" בהתייחס לשליטה בלחות.
בתחילת המערכות השתמשו בגזים רעילים כמו אמוניה.
בשנת 1928 הוצג הפריאון (רובו נקרא Freon), שנחשב בטיחותי יותר אז.
מאוחר יותר הפחתו את השימוש בפריאון בגלל נזק לשכבת האוזון.
כיום משתמשים בתחליפים כמו R-410A (מוכר בשם מסחרי Puron), אך גם הם גזי חממה חזקים.
מיזוג ביתי התפשט רק בסוף שנות ה-40 ותחילת ה-50.

יש שני שימושים עיקריים: נוחות ותהליך.
יישום נוחות שואף לשמור טמפרטורה נוחה לבני אדם בתוך מבנה.
זה מאפשר בנייה של מבנים רחבים וגבוהים יותר על ידי אספקת אוויר צח והסרת חום.
יישום תהליך מיועד לסביבות שמצריכות טמפרטורה ולחות מדויקות.
דוגמה לכך: חדרי ניתוח, חדרים נקיים לייצור תרופות ושבבים, חדרי שרתים ומטוסים.

העיקרון הוא העברת חום דרך שינוי מצב צבירה של "קרר" (נוזל או גז שמוליך קירור).
כאשר הקרר מתאדה הוא סופג חום מהאוויר; כשמתעבה הוא משחרר חום החוצה.
רכיבי המערכת העיקריים הם: מדחס, מעבה (קירור החוצה), שסתום התפשטות ומאייד (קירור בפנים).
המדחס דוחס את הגז, וזה מתחמם ומתעבה במעבה, ואז נוזל עובר שסתום התפשטות ולחץ יורד.
במאייד הנוזל מתאדה וסופג חום מהאוויר שבחדר; הגז חוזר למדחס לסיבוב נוסף.
במצב חימום המזגן מחליף צדדים: החלק הפנימי הופך למעבה והחיצוני למאייד.
במזגן בחימום בטמפרטורות חוץ מתחת לכ-5 מעלות צלזיוס עלולות להיווצר קרחיות על היחידה החיצונית.
כדי להפשיר, המערכת לעיתים עוברת לזמן קצר למצב קירור כדי להמיס את הקרח.
באזורים קרים מסתמכים פחות על מזגנים ויותר על מערכות חימום מרכזיות (HVAC).

עוצמת הקירור נמדדת ב-BTU לשעה. יחידת BTU היא אנרגיה לחימום כמות מים קטנה במעלה אחת.
טון קירור שווה ל-12,000 BTU.
יעילות מצוינת ב-EER (Energy Efficiency Ratio), יחס בין קירור לצריכת חשמל.
מדד נוסף הוא COP (Coefficient Of Performance), יחס דומה ביחידות ואט.
אפשר להמיר EER ל-COP באמצעות חלוקה ב-3.413.

מזגן בתפוקה משתנה עובד עם מדחס בעל מנוע בתדר משתנה (Inverter).
המנוע משנה מהירות ויכול לפעול בעוצמה נמוכה רציפה לאחר השגת הטמפרטורה.
כך נמנעים גלי קור וחום כמו במזגנים רגילים שמכבים ומדליקים את המדחס.
יצרנים מדברים על חיסכון של 30, 50% בחשמל, אך הראיות אינן חד־משמעיות.
במקרים של בידוד מושלם מזגן רגיל עלול להיות יעיל יותר בגלל שהוא לא פועל באופן רציף.

מצנן אוויר מקרר את האוויר על ידי אידוי מים ברפידות ספוגות.
הוא מעלה את הלחות ולכן עובד טוב באקלים חם ויבש.
כאשר הלחות גבוהה המצנן לא מקרר היטב.
הפעלת מצנן עם מזגן יחד עלולה להפחית את יעילות שניהם.

לפני המזגן השתמשו באלמנטים אדריכליים לקירור, כמו מגדלי רוח באיראן.
השימוש בטכניקות אלה ירד, אך עכשיו יש עניין מחודש לשלבן בעיצובים מודרניים.
לא כל שיטה מתאימה לכל אקלים, ויש להתאים את התכנון למקום.

מיזוג אוויר עוזר לקבע טמפרטורה נעימה בתוך הבניין.
הוא נותן קור בקיץ וחום בחורף.
קירור נעשה לעתים על ידי המשאבה שנקראת משאבת חום.
חימום נעשה על ידי אותה משאבה או בעירה עדינה.

לפני הרבה שנים גילו שאפשר לקרר עם גז שנע בין נוזל לגז.
ב-1842 ג'ון גורי בנה מכונה שקיררה חדרי חולים.
ב-1902 ויליס קרייר פיתח מערכת שעזרה במדפסות.
מאוחר יותר יצרו גזים קירור שונים. חלק מהם היו רעים לכדור הארץ.
כיום משתמשים בגזים אחרים, אבל גם להם יש חסרונות סביבתיים.

מיזוג משמש להרגשה נוחה של אנשים.
גם מפעלים ובתי חולים צריכים מיזוג כדי לשמור על טמפרטורה ולחות מדויקות.

יש נוזל שנקרא "קרר" שנע בין נוזל לגז.
כאשר הקרר מתאדה הוא סופג חום מהאוויר ומקרר אותו.
יש ארבעה חלקים עיקריים: מדחס, מעבה, שסתום התפשטות ומאייד.
המדחס דוחס את הגז. המעבה משחרר חום החוצה. השסתום מפחית לחץ.
המאייד מקבל את הנוזל ומתאים את הקור לאוויר שבחדר.
במצב חימום המערכת מחליפה כיוונים כדי להביא חום פנימה.

עוצמה נמדדת ב-BTU. טון קירור שווה ל-12,000 BTU.
מדד יעילות נקרא EER. אפשר להמיר EER ל-COP בחלוקה ב-3.413.

מצנן אוויר מקרר בעזרת מים. זה עובד טוב באוויר יבש.
מצנן מוסיף מים לאוויר. לכן הוא לא טוב באזורים לחים.

לפני המזגן בנו מגדלי רוח כדי לקרר תאים.
עכשיו שוב בודקים רעיונות אלה כדי לחסוך אנרגיה.