एयर कंडीशनिंग की प्रणालियाँ
एयर कंडीशनिंग चार चीज़ें नियंत्रित करके अंदर की हवा को आरामदायक बनाती है: तापमान, नमी, सफ़ाई और हवा की गति।
आम प्रकार:
- सर्व-वायु (केंद्रीय नली) प्रणाली: ठंडी हवा नलियों से कमरों तक जाती है।
- वायु-जल प्रणाली: ठंडा पानी हर कमरे की फ़ैन कॉइल इकाई तक जाता है।
- शीतलक प्रणाली: स्प्लिट या VRF में शीतलक सीधे अंदर की इकाइयों तक जाता है।
कौन-सा प्रकार चुनें, यह इमारत के आकार, उपयोग और लागत पर निर्भर है। अगला पाठ उपकरण दिखाता है।
शीतलन और तापन भार
शीतलन भार वह गर्मी (kW में) है जिसे कमरे को सेट तापमान पर रखने के लिए निकालना पड़ता है। यह आती है:
- बाहर से: दीवार और छत से गर्मी, Q = U x A x ΔT; काँच से धूप।
- अंदर से: लोग (लगभग 100 W प्रत्येक), बत्ती और मशीनें।
- ताज़ी हवा से: वेंटिलेशन के लिए लाई गई गरम, नम हवा।
तापन भार वह गर्मी है जो ठंड में दीवार, खिड़की और वेंटिलेशन से निकली गर्मी की जगह जोड़नी पड़ती है। उपकरण का आकार सबसे बड़े भार से चुना जाता है।
गर्मी दो प्रकार की है: सुबोध (सेंसिबल) ऊष्मा तापमान बदलती है; गुप्त (लेटेंट) ऊष्मा भाप की मात्रा बदलती है। कुल भार = सुबोध + गुप्त। बड़े संयंत्र kW या रेफ़्रिजरेशन के टन (1 TR = 3.517 kW) में नापे जाते हैं।
नम हवा की अवस्था
हवा सूखी हवा और जल-वाष्प का मिश्रण है। उसकी अवस्था इनसे बताई जाती है:
- शुष्क-बल्ब तापमान: साधारण थर्मामीटर की रीडिंग।
- सापेक्ष आर्द्रता (RH): RH = भाप का दाब / संतृप्त दाब x 100%। आराम के लिए लगभग 40 से 60%।
- ओस बिंदु: वह तापमान जहाँ भाप संघनित होने लगती है। सतह इससे ठंडी हो तो उस पर बूँदें बनती हैं।
- आर्द्र-बल्ब तापमान: गीली बाती वाले थर्मामीटर की रीडिंग; हवा जितनी सूखी, यह उतना कम।
ठंडी कॉइल पर हवा ओस बिंदु से नीचे ठंडी हो तो वह एक साथ ठंडी और सूखी हो जाती है। ये सारे मान एक ग्राफ़ पर दिखते हैं जिसे साइक्रोमेट्रिक चार्ट कहते हैं।
भार से डिज़ाइन क्यों तय होता है
बहुत छोटा उपकरण सेट तापमान तक नहीं पहुँचता। बहुत बड़ा उपकरण बार-बार चालू-बंद होता है, ऊर्जा बर्बाद करता है और हवा को ठीक से सुखा नहीं पाता। इसलिए डिज़ाइनर पहले भार का अनुमान लगाता है, फिर संयंत्र और हवा का प्रवाह चुनता है: Q = घनत्व x प्रवाह x विशिष्ट ऊष्मा x तापमान-अंतर।
मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ
- दीवार से ऊष्मा-लाभ Q = U x A x deltaT
- हवा की सुबोध ऊष्मा Q = rho x V x cp x deltaT (rho = 1.2 kg/m3, cp = 1.005 kJ/kg K)
- कुल भार = सुबोध + गुप्त
- RH = भाप का दाब / संतृप्त दाब x 100%
- 1 TR = 3.517 kW
हल किए गए उदाहरण
1. U = 2 W/m2K, दीवार का क्षेत्रफल 15 m2, तापमान-अंतर 10 K। दीवार से गर्मी निकालिए।
Q = 2 x 15 x 10 = 300 W।
2. कमरे में छह लोग (100 W प्रत्येक) और पाँच 40 W के बल्ब हैं। भीतरी गर्मी निकालिए।
600 + 200 = 800 W।
3. भाप का दाब 1.6 kPa और संतृप्त दाब 3.2 kPa है। RH निकालिए।
RH = 1.6 / 3.2 x 100 = 50%।
4. 0.5 m3/s हवा कमरे से 10 K ठंडी दी जाती है। सुबोध शीतलता निकालिए।
Q = 1.2 x 0.5 x 1.005 x 10 = 6.03 kW।
5. सुबोध भार 4.2 kW और गुप्त भार 0.8 kW है। कुल TR में निकालिए।
5.0 kW / 3.517 = 1.42 TR।
आम गलतियाँ
- यह सोचना कि AC सिर्फ़ तापमान बदलता है और नमी को भूल जाना।
- भार गिनते समय लोग, बत्ती और ताज़ी हवा भूल जाना।
- यह कहना कि हवा ठंडी करने पर सापेक्ष आर्द्रता वही रहती है।
- "सुरक्षित रहने के लिए" बहुत बड़ी इकाई लेना: इससे ऊर्जा बर्बाद होती है और नमी कम नहीं होती।