वातानुकूलन : मर्यादित जागेतील हवेचे तापमान, आर्द्रता वायुगती, शुद्धता व गंध या सर्व बाबींचे एकाच वेळी नियंत्रण करून त्या जागेमध्ये असलेल्या माणसांना सुखावह वातावरण किंवा त्या जागेत चालू असलेल्या प्रक्रियेला योग्य अशा गुणधर्मांनी युक्त असलेले वातावरण निर्माण करणे हा वातानुकूलनाचा हेतू असतो. हवेचे सगळेच गुणधर्म नियंत्रित करता येतात असे नाही परंतु त्यांतील मुख्य गुणधर्मांचे नियंत्रण करून वातानुकूलनात बाकीच्या गुणधर्मांबाबत पुष्कळ वेळा तडजोड करावी लागते.

इतिहास : भारतामध्ये फार प्राचीन काळापासून खोलीतील हवा थंड व सुवासिक करण्याकरिता खिडक्या व दारे यांना वाळ्याचे ओले पडदे लावण्यात येतात. पडद्यावरील पाण्याचे बाष्पीभवन होत असताना बाष्पीभवनाला लागणारी उष्णता पडद्यातील पाण्यातून घेतली जाते व पडदे थंड राहतात. बाहेरील हवा अशा ओल्या पडद्यातून खोलीत जाताना थंड व सुवासिक होते. तसेच पूर्वीच्या प्रासादात ठिकठिकाणी पाण्याची कारंजी असत. त्यामुळे हवेचे तापमान कमी होऊन आर्द्रताही नियंत्रित होत असे. रोमन लोकांनी २,००० वर्षापूर्वी थंडीच्या दिवसांत भिंतीमध्ये किंवा छतामध्ये शेगडीसारखे तापक (उष्णता देणारी प्रयुक्ती) बसवून इमारतीतील हवा सुसह्य केली होती. तसेच ईजिप्शियन लोक भिंतीतील कोनाड्यात नैसर्गिक बर्फ ठेवून हवेचे तापमान कमी करीत असत. अशा तऱ्हेने अतिप्राचीन कालामध्ये सुद्धा वातानुकूलनाचे प्रयत्न झालेले होते.

इ. स.१८४२ साली जॉन गॉरी यांनी पीतज्वराच्या [व्हायरसजन्य तीव्र स्वरूपाच्या रोगाच्या ⟶ पीतज्वर] रुग्णावर उपचार करण्याकरिता वातानुकूलनाचा उपयोग केला. त्यांनी हवेचा प्रशीतक (गारवा निर्माण करणारा घटक) म्हणून उपयोग करून रुग्णालयातील खोल्या थंड केल्या होत्या. एकोणिसाव्या शतकाच्या शेवटी हवा स्वच्छ करणे, तापमान कमी करणे व आर्द्रता वाढविणे याकरिता कापड गिरण्यांत पाण्याच्या फवाऱ्यांचा उपयोग करण्यात आला. १९०६ च्या सुमारास स्टुअर्ट डब्ल्यू. क्रेमर आणि विलिस एच्.कॅरिअर यांनी वातानुकूलनाच्या क्षेत्रात स्वतंत्रपणे महत्त्वाची कामगिरी केली. एअर कंडिशनिंग (वातानुकूलन) हा शब्दप्रयोग प्रथम क्रेमर यांनी सुचवला (१९०६) .१९११ च्या सुमारास कॅरिअर यांनी हवा व पाण्याची वाफ यांच्या मिश्रणांचे ऊष्मागतिकीय गुणधर्म [⟶ऊष्मागतिकी] अभ्यासून वातानुकूलनाचा शास्त्रीय पाया घातला. तसेच त्यांनी हवा व वाफ यांच्या गुणधर्मांचे आलेख तयार केले. त्यांना ‘आर्द्रता आलेख’ म्हणतात. त्यांचा उपयोग वातानुकूलनाचा म्हणजे त्याकरिता लागणाऱ्या यंत्रसामग्रीचा अभिकल्प (आराखडा) तयार करताना होतो. उद्योगधंद्यांत कापडाच्या गिरण्यामध्ये कृत्रिम रीतीने दमट वातावरण निर्माण करण्यासाठी वातानुकूलनाचा प्रथम उपयोग केला गेला. त्यामुळे कापड विणताना सूत तुटण्याचे प्रमाण कमी झाले कापडाचे उत्पादन वाढले व त्याचा दर्जा पण सुधारला. दुसऱ्या महायुद्धानंतर रासायनिक प्रशीतकांचा शोध व यांत्रिक प्रशीतन धंद्यातील प्रगती यांमुळे वातानुकूलनाला चालना मिळाली. प्रगत देशांमध्ये नवीन इमारती बांधतानाच वातानुकूलन करण्याच्या दृष्टीने सोयी केलेल्या असतात. काही उत्पादन क्षेत्रात, विशेषतः इलेक्ट्रॉनिकी कारखान्यांत, काही रसायन कारखान्यांत तसेच रंगीत छपाईसाठी वातानुकूलन आवश्यक असते. रुग्णालयातील शस्त्रक्रिया कक्ष, लहान मुलांचा कक्ष, हृदयविकाराच्या रुग्णांचा कक्ष अशा बऱ्याच विभागांत हवेची स्वच्छता, तापमान,आर्द्रता, यांचे नियंत्रण करणे जरूर असते. विमाने, जहाजे, आगगाड्या, सभागृहे, उपाहारगृहे, वगैरे ठिकाणी प्रगत देशांत वातानुकूलन आवश्यक मानले जाते. अशा तऱ्हेने आधुनिक काळात वातानुकूलन अभियांत्रिकी हा यांत्रिक अभियांत्रिकीचा एक महत्त्वाचा विभाग झाला आहे.

हवा-बाष्प मिश्रणाचे गुणधर्म : वातावरणातील हवेमध्ये पाण्याची वाफ असते. हवा व पाण्याची वाफ किंवा बाष्प यांच्या मिश्रणाचे ऊष्मागतिकीय गुणधर्म वातानुकूलनात महत्त्वाचे असतात. हवा व बाष्प हे आदर्श वा परिपूर्ण वायू आहेत, असे समजले जाते. तसेच आंशिक दाबाचा डाल्टन सिद्धांत या वायूंना लागू पडतो म्हणजे वातावरणाचा दाब हा हवेचा स्वतंत्र आंशिक दाब व बाष्पाचा स्वतंत्र आंशिक दाब यांच्या बेरजेबरोबर असतो. हवेच्या प्रत्येक तापमानाला बाष्पाचा विशिष्ट संतृप्त दाब असतो. हवेतील बाष्पाचा जास्तीत जास्त आंशिक दाब हवेच्या तापमानानुसार संतृप्त दाबाइतका असतो. संतृप्त स्थितीत हवेमध्ये जास्तीत जास्त बाष्प समाविष्ट झालेले असते. वातानुकूलनाच्या संबंधात हवा बाष्प मिश्रणाचे काही महत्त्वाचे गुणधर्म खाली दिलेले आहेत.


(अ) आर्द्रता गुणोत्तर : दर किलोग्रॅम कोरड्या हवेमध्ये बाष्पाचे किलोग्रॅममधील वजन.

आर्द्रता गुणोत्तर 

बाष्पाचे वजन (किग्रॅ.) 

कोरड्या हवेचे वजन (किग्रॅ.) 

   (आ) 

सापेक्ष आर्द्रता 

बाष्पाचा प्रत्यक्ष आंशिक दाब 

× १०० 

बाष्पाचा संतृप्त आंशिक दाब 

(इ) कोरडे तापमान : नेहमीच्या तापमापकाने घेतलेले हवेचे (हवा व बाष्प यांचे मिश्रण) तापमान.

(ई) ओले तापमान : तापमापकाच्या फुग्यावर ओले कापड गुंडाळून त्याचे दुसरे टोक पाण्याच्या कुपीत बुडविलेले असते. हवेतील नेहमीच्या वायुगतीमुळे कापडावरील पाण्याची वाफ होते व बाष्पीभवन होत असताना लागणारी उष्णता फुग्याभोवतालच्या कापडातील पाण्यातून काढून घेतल्यामुळे तापमान कमी होते. तापमापकाच्या फुग्याभोवतालची हवा संतृप्त झाल्यानंतर बाष्पीभवन होण्याचे थांबते व हा तापमापक त्या वेळच्या परिस्थितीतील कमीत कमी तापमान दाखवतो. या तापमानाला ओले तापमान म्हणतात. हवेमध्ये प्रथमतःच बाष्प जास्त असेल, तर (म्हणजेच हवेची सापेक्ष आर्द्रता जास्त असल्यास) संतृप्तता स्थिती पोहोचण्यास थोड्याच पाण्याची वाफ होणे जरूर असते. म्हणून कोरड्या व ओल्या तापमानांतील फरक कमी असतो. सापेक्ष आर्द्रता जितकी कमी तितका हा फरक जास्त असतो. कोरडे व ओले तापमान माहीत असल्यास कोष्टकांवरून किंवा आलेखांच्या साहाय्याने सापेक्ष आर्द्रता आणि दवबिंदू तापमान (दवांक) काढता येते.

(उ) दवबिंदू तापमान : हवेचा दाब आणि आर्द्रता स्थिर ठेवून असंतृप्त (कमाल बाष्प नसणारी) हवा थंड केल्यास एका विशिष्ट तापमानाला ती संतृप्त होते व पाण्याचे थेंब जमू लागतात. या विशिष्ट तापमानाला दवबिंदू म्हणतात.

(ऊ) समग्र उष्णता किंवा एंथाल्पी : हवा व बाष्प यांच्या मिश्रणाची समग्र उष्णता, वातानुकूलन अभिकल्पापैकी प्रशीतन यंत्रणेचा उष्णता भार (क्षमता) काढण्यासाठी समग्र उष्णतेचा उपयोग होतो.

वर दिलेले गुणधर्म आर्द्रता आलेखावरून किंवा आर्द्रता कोष्टकावरून मिळू शकतात. विशेषतः आर्द्रता आलेखाचा उपयोग मोठ्या प्रमाणात करतात कारण त्यावर आर्द्र हवेच्या प्रक्रिया आणि वातानुकूलन पद्धती दाखविता येतात.


प्रकार : वातानुकूलनाचे वापरानुसार मुख्यतः दोन प्रकार पडतात. (१) मनुष्याला सुखावह असे वातावरणनिर्मिती करणारे सुखावह वातानुकूलन (२) औद्योगिक प्रक्रियेकरिता योग्य वातावरण निर्माण करणारे औद्योगिक वातानुकूलन. ऋतूमानानुसार वापरण्यात येणाऱ्या वातानुकूलनाचे तीन प्रकार आहेत : (१) उन्हाळी वातानूकूलन : काही ठिकाणी हिवाळ्यात फार थंडी पडत नसल्याने हवेचे गुणधर्म योग्य असू शकतील परंतु उन्हाळ्यात योग्य वातावरण वातानुकूलन म्हणतात. (२) हिवाळी वातानुकूलन : याउलट फक्त हिवाळ्यात थंडी जास्त असल्यामुळे हवा गरम करून योग्य वातावरणनिर्मिती करावी लागते. या पद्धतीत बऱ्याच वेळा उन्हाळ्यात केवळ वायुजीवन (हवा खेळती ठेवण्याची व्यवस्था) किंवा हवेचे अभिसरण करतात. (३) सर्व ऋतूसाठींचे वातानुकूलन : काही प्रदेशांत हिवाळा व उन्हाळा या दोन्ही ऋतूंमध्ये वातानुकूलनाची जरूरी असते. त्यामुळे वर्षभर वातानुकूलन करावे लागते. या पद्धतीला सर्व ऋतूंसाठीचे वातानुकूलन म्हणतात. अशा तऱ्हेने फक्त हिवाळी, फक्त उन्हाळी व सर्व ऋतूंसाठीच्या वातानुकूलन पद्धती उपलब्ध आहेत. अलीकडे उन्हाळ्यात आणि हिवाळ्यात वातानुकूलनासाठी उष्णता पंप वापरण्यात येतात. अशा पंपामुळे यांत्रिक ऊर्जा खर्च करून अधिक थंड उद्‌गमाकडून अधिक गरम उद्‌गमाकडे उष्णता नेली जाते.

सुखावह वातानुकूलन : मानवी शरीराचे सामान्य तापमान ३७ से. असते. आणि तापमान याच पातळीवर स्थिर ठेवण्याचा शरीराचा प्रयत्न असतो. हा प्रयत्न करताना शरीराला कमीत कमी श्रम व्हावेत आणि शुद्ध हवेचा पुरवठा व्हावा यासाठी सुखावह वातानुकूलनाची मदत होते.

शरीरक्रियाविज्ञानविषयक तत्त्वे : वातावरणाची सुखावहता आणि शरीराचे तापमान एका विशिष्ट पातळीवर ठेवण्याचा मानवी शरीराचा प्रयत्न यांचा अन्योन्य संबंध समजण्यासाठी शरीरक्रियाविज्ञानाचा आधार घ्यावा लागतो. अन्नसेवनानंतर होणाऱ्या चयापचयामुळे (सतत घडणाऱ्या भौतिक व रासायनिक घडामोडीमुळे) शरीरात निर्माण होणारी उष्णता प्रामुख्याने मनुष्याचे वजन आणि त्याच्या हालचालीचे स्वरूप यांवर अवलंबून असते. सामान्यतः शरीराच्या तापमानाची पातळी राखण्यासाठी आवश्यक असणाऱ्या उष्णतेपेक्षा अधिक उष्णता शरीरात तयार होते. साहजिकच ही अधिक उष्णता शरीराबाहेर टाकली गेली, तरच तापमानाची पातळी स्थिर राहते आणि वातावरण सुखावह वाटते. प्रामुख्याने प्रारण (द्रव्य माध्यमाशिवाय होणारे तरंगरूपी ऊर्जेच्या रूपातील उष्णतेचे संक्रमण), संनयन (शरीर व हवा यांत होणारी उष्णतेची देवाणघेवाण) आणि उच्छ्‌वास व घामावाटे शरीराबाहेर पडणारे बाष्प या तीन रूपांनी उष्णतेचे असे उत्सर्जन होते.

प्रारणामुळे उत्सर्जित होणारी उष्णता ही पोषाखावर आणि आसमंतातील वस्तूंच्या तापमानावर अवलंबून असते. संनयनामुळे उत्सर्जित होणारी उष्णता ही हवेच्या (कोरड्या) तापमानावर आणि हवेच्या वेगावर अवलंबून असते. बाष्पावाटे बाहेर पडणारी उष्णता ही हवेचा वेग, तापमान आणि हवेची सापेक्ष आर्द्रता या गुणधर्मांवर अवलंबून असते. सारांश कोरडे तापमान, वेग, सापेक्ष आर्द्रता या हवेच्या गुणधर्मांचा आणि पोषाखाचा एकत्रित परिणाम होऊन उष्णतेने उत्सर्जन होत असते. शरीरात निर्माण होणारी उष्णता आणि उत्सर्जित होणारी उष्णता यांचे संतुलन न झाल्यास शरीराचे तापमान योग्य पातळीपेक्षा कमीअधिक होते आणि ही पातळी टिकविण्यासाठी शरीराची धडपड चालू झाली की, वातावरणाची सुखावहता कमी होते.

हवेचे तापमान शरीराच्या तापमानापेक्षा वाढले की, उष्णता उत्सर्जनासाठी बाष्प हे एकच साधन राहते आणि पुरेशी उष्णता शरीराबाहेर जाऊ न शकल्यामुळे शरीराचे तापमान वाढून वातावरण त्रासदायक वाटू लागते. थंड हवेमध्ये त्वचेजवळच्या रक्तवाहिन्या आकुंचन पावतात आणि त्वचेवरील रंध्रे जवळजवळ बंद होऊन घाम येणे आपोआप बंद होते. अतिथंड हवेमध्ये कुडकुडणाऱ्या रूपाने स्नायूंची जलद हालचाल होऊन रक्ताभिसरण वाढले. अशा रीतीने शरीराच्या तापमानाची पातळी ढळू लागली की, आपोआप होणाऱ्या शरीरक्रियात्मक परिणामांमुळे शरीराला कष्ट होऊन वातावरणाची सुखावहता कमी होते.


आ. १. सुखावहता आलेख परिणामी तापमान : हवेचे कोरडे तापमान, सापेक्ष आर्द्रता आणि हवेचा वेग यांचा एकत्रित परिणाम दाखवण्यासाठी जो अनुभवजन्य निर्देशांक वापरला जातो, त्याला परिणामी तापमान असे म्हणतात. वरील तीन गुणधर्मांमुळे मनुष्याला हवेच्या उष्णतेची अगर गारव्याची जी जाणीव अगर संवेदना होते ती परिणामी तापमानाच्या रूपाने दाखविता येते. काही एक विशिष्ट तापमान, सापेक्षा आर्द्रता आणि वेग असलेल्या हवेमुळे एखाद्याला उष्णतेची अगर गारव्याची जी संवेदना होईल त्याच तऱ्हेची संवेदना हवेच्या वरील गुणधर्माची अगदी वेगळी मूल्ये असतानाही होऊ शकेल. वरील दोन नमुन्यांच्या हवेचा अनुभवजन्य परिणाम एकच होत असल्यामुळे या दोन्ही नमुन्यांच्या हवेचे परिणामी तापमान एकच आहे असे मानतात.

परिणामी तापमानाची कल्पना मनुष्याच्या संवेदनेवर अवलंबून असल्यामुळे निरनिराळ्या क्षेत्रांतल्या माणसांची मदत प्रत्यक्ष प्रयोगात घेऊन, त्या वेळी मिळविलेल्या माहितीच्या आधारे, परिणामी तापमान दाखविणारे आलेख तयार करण्यात आले. या आलेखांना सुखावहता आलेख असे म्हणतात. परिणामी तापमानाच्या संकल्पनेत प्रारणाचा तसेच अतिशय कोरड्या अगर अतिशय दमट हवेचा परिणाम लक्षात घेण्यात येत नाही. त्यामुळे परिणामी तापमान हा सुखावहतेचा अगदी खऱ्या अर्थाने निर्देशांक मानता येत नाही.

सुखावहता : सुखावहतेचा विचार करताना कोरडे तापमान सापेक्ष आर्द्रता हवेचा वेग यांबरोबरच हवेची शुद्धता, हवेचा ताजेपणा हवेत नको असलेले दर्प, प्रारणाचा परिणाम, पोषाख, व्यक्तींचे लिंग, वय व कामाचे स्वरूप इ. बाबीचा परिणाम लक्षात घेऊन त्याप्रमाणे अनुकूल वातावरणाचे तापमान आणि सापेक्ष आर्द्रता यांची मूल्ये निश्चित करावी लागतात. वातानुकूलित जागेतील हवेच्या या गुणधर्मांना किंवा हवेच्या या अवस्थेला अंतर्गत अभिकल्पित (संकल्पित) अवस्था असे म्हणतात. येथे निव्वळ तापमान आणि सापेक्ष आर्द्रता निश्चित करून चालत नाही. त्याबरोबरच वायुवीजनाची आणि हवा गाळण्याची सोयही करावी लागते.

अभिकल्पित अवस्था : वातानुकूलन प्रकल्पाची क्षमता ठरविण्यासाठी उष्णता भाराचे गणित करावे लागते. उष्णता भाराचे मूल्य वातानुकूलित जागेच्या आतील आणि बाहेरील वातावरणाच्या गुणधर्मांवर-कोरडे तापमान आणि सापेक्ष आर्द्रता यांच्यावर-अवंलबून असते. त्यामुळे अशा वातानुकूलन प्रकल्पाचा अभिकल्प करताना वातानुकूलित जागेच्या आतील आणि बाहेरील अवस्थांची निश्चिती करावी लागते. या अवस्थांना अंतर्गत आणि बाह्य अभिकल्पित अवस्था असे म्हणतात.

अंतर्गत अभिकल्पित अवस्था : वातानुकूलन करताना उपयोगानुसार (सुखावहतेसाठी अगर उद्योगासाठी) हवेच्या गुणधर्मांची मूल्ये निश्चित करतात आणि योग्य यंत्रणेद्वारे प्रक्रिया करून इष्ट गुणधर्म असलेले वातावरण उपयोगाच्या जागी निर्माण करतात. इष्ट गुणधर्म असलेल्या हवेच्या या अवस्थेला अंतर्गत अभिकल्पित अवस्था असे म्हणतात.

सुखावहतेसाठी अंतर्गत अभिकल्पित अवस्था ठरवताना कोरडे तापमान हा सर्वांत महत्त्वाचा गुणधर्म समजला जातो. तापमानात फरक झाला, तर तो लगेच जाणवतो. उलट सापेक्ष आर्द्रतेमध्ये बराच फरक झाला. तरी सुखावहतेवर परिणाम होत नाही. यामुळे सुखावह तापमान २३ ते ३६ से. या पल्ल्यात ठेवतात. हिवाळ्यात किंवा थंड प्रदेशात कमी तापमान ठेवण्याकडे कल असतो, तर उन्हाळ्यात आणि उष्ण हवेच्या प्रदेशात थोडे अधिक तापमान राखण्याची प्रथा आहे. याशिवाय घरगुती उपयोग, कार्यालयीन उपयोग, कारखाने इत्यादींपैकी कोणते ठिकाण आहे, पोषाख कोणत्या तऱ्हेचा आहे इ. गोष्टींचा विचार करूनच सुखावह तापमानाचे मूल्य ठरवतात. त्यासंबंधी माहिती हँडबुक ऑफ एअर कंडिशनिंग सिस्टिम डिझाइन यासारख्या संबंधित संदर्भ ग्रंथांत दिलेली असते.


सुखावह सापेक्ष आर्द्रतेची व्याप्ती मात्र बरीच मोठी आहे. ४५ ते ५०% हे तिचे इष्ट मूल्य असले, तरी ४० ते ६०% सापेक्ष आर्द्रता ठेवली, तरी सुखावहतेमध्ये कमतरता जाणवत नसल्याचे आढळून आले आहे.

औद्योगिक वातानुकूलनासाठी कारखान्यात तयार होणाऱ्या वस्तूंचे स्वरूप, प्रक्रिया इ. गोष्टींचा विचार करावा लागतो. यंत्राचे भाग प्रसरण किंवा आकुंचन पावू नयेत यासाठी, तसेच वस्तूचे आकारमान अचूकपणे मोजण्यासाठी, यांत्रिक क्रियांसाठी, छपाईसाठी, छायाचित्रांच्या प्रक्रियेसाठी, त्याचप्रमाणे औषधे, रसायने यांच्या कारखान्यात तापमान काही विशिष्ट पातळीवर ठेवावे लागते. कागद व सूत यांसारख्या आर्द्रताशोषक पदार्थांच्या कारखान्यात सापेक्ष आर्द्रता विशिष्ट पातळीवर स्थिर ठेवावी लागते. रसायने, व्हार्निश इत्यादींसारख्या काही वस्तूंसाठी तापमान आणि सापेक्ष आर्द्रता या दोन्ही गुणधर्मांची इष्ट पातळी ठेवावी लागते.

निरनिराळ्या उद्योगांसाठी आवश्यक असणाऱ्या अंतर्गत अभिकल्पित अवस्थांचे गुणधर्म वर उल्लेखिलेल्या संदर्भ ग्रंथात दिलेले असतात.

बाह्य अभिकल्पित अवस्था : वातानुकूलित जागेच्या ठिकाणी बाह्य वातावरणाच्या गुणधर्मांचा विचार करून बाह्य अभिकल्पित अवस्था निश्चित केली जाते. एकाच ठिकाणी उन्हाळ्यात एखाद्या वेळी अनुभवाला येणारे बाह्य वातावरणातील हवेचे कोरडे तापमान व सापेक्ष आर्द्रता यांपेक्षा वर्षातून काही वेळाच अधिक तापमान आणि सापेक्ष आर्द्रता यांपेक्षा वर्षातून काही वेळाच अधिक तापमान आणि सापेक्ष आर्द्रता यांचा अनुभव येण्याची शक्यता वाटत असेल, तर बाह्य हवेच्या त्या अवस्थेला सामान्य उन्हाळी बाह्य अभिकल्पित अवस्था असे म्हणतात. याउलट सामान्य हिवाळी बाह्य अभिकल्पित अवस्थेत अभिप्रेत असलेल्या तापमानापेक्षा काही वेळाच तापमान कमी असण्याची अपेक्षा असते.

वर उल्लेख केलेल्या सामान्य बाह्य अभिकल्पित अवस्थांचा उपयोग सुखावह आणि औद्योगिक वातानुकूलनासाठी करण्यात येतो. कारण बाह्य अभिकल्पित अवस्थेत फरक पडल्यामुळे अंतर्गत अवस्थेत थोडा फरक पडला, तर चालू शकतो.

याउलट परीक्षण प्रयोगशाळेत आणि काही औद्योगिक प्रकल्पांत वातानुकूलन करताना अंतर्गत अवस्थेत थोडाही फरक पडला, तर त्याच्या प्रक्रियेवर अगर मालाच्या गुणवत्तेवर होणारा परिणाम न चालण्यासारखा असतो. अशा प्रकल्पांमध्ये बाह्य वातावरणात एकाच वेळी आढळणारे अधिकतम कोरडे तापमान आणि सापेक्ष आर्द्रता या गुणधर्मांनी ठरणाऱ्या हवेच्या अवस्थेचा म्हणजे अत्युच्च अभिकल्पित अवस्थेचा उपयोग करतात.

जगातील निरनिराळ्या महत्त्वाच्या शहरांमध्ये आढळणाऱ्या बाह्य अभिकल्पित अवस्थांची कोष्टके वरीलसारख्या संदर्भ ग्रंथांमध्ये दिलेली असतात.

वायुवीजन : तापमान व सापेक्ष आर्द्रता जरी योग्य असली, तरी वातानुकूलित जागेतील मनुष्यांच्या शरीरातून उत्पन्न होणारे वास, धूम्रपान किंवा उपाहारगृहातील पदार्थांमुळे उत्पन्न होणारे वास काढून टाकणे किंवा त्यांची तीव्रता कमी करणे जरूर असते. याकरिता वातानुकूलित जागेतील हवा काही प्रमाणात वातावरणात काढून टाकली जाते व तितकीच बाहेरील नवी हवा आत घेतली जाते. वायुवीजनाकरिता घेण्यात येणाऱ्या अशा हवेचे प्रमाण वातानुकूलन जागेचे आकारमान, तीत काम करणाऱ्या लोकांची संख्या, धूम्रपान करणाऱ्यांची संख्या यांवर अवलंबून असते. तसेच प्रत्येक शहराच्या स्थानिक बांधकामाच्या नियमाप्रमाणे वायुवीजनाचे प्रमाण ठरवावे लागते. वायुवीजनाची काही माहिती कोष्टकात उदाहरणादाखल दिली आहे [⟶ वायुवीजन] . 


वायुवीजनविषयक काही माहिती. 

स्थानाचा प्रकार

माणशी लागणारी हवा (घ.मी./मिनिट)

प्रत्येक चौ. मी. जागेकरिता लागणारी हवा (घ.मी./मिनिट)

राहण्याची जागा, रुग्ण्यालय साधारण कक्ष, प्रयोगशाळा

              ०.६

                 − 

बँक, रुग्णालय-विशिष्ट कक्ष

०.९

०.१

भांडारे

०.२

०.०८

सभागृह

१.४

०.३८

हवा वितरण : हवा वातानुकूलित करण्याकरिता लागणारी यंत्रणा व वातानुकूलित जागा यांमध्ये अंतर असते म्हणून हवा-वाहिनीमधून वातानुकूलित हवा वातानुकूलित जागेपर्यंत नेली जाते. त्या हवा-वाहिनीचा आकार आयताकार किंवा चौरस असतो. अशा व्यवस्थेत संबंधित यंत्रणेच्या आवाजाचा त्रास वातानुकूलित जागेत होत नाही. हवा-वाहिनीतील हवेचा वेग सुखावह वातानुकूलित पद्धतीत दर मिनिटास ४०० ते ७०० मी. असतो आणि औद्योगिक वातानुकूलन पद्धतीमध्ये दर मिनिटास ७००-८०० मी. असतो परंतु काही परिस्थितीमध्ये दर वेग दर मिनिटास ८०० ते १,५०० मी.पर्यंत असू शकतो. वातानुकूलित जागेमध्ये हवेचे वितरण समान होण्याकरिता हवेचे क्षेपक (हवेच्या झोतांसाठीचे जाळीदार कक्ष वा झरोके) किती असावेत व कशा प्रकारचे असावेत यांचा विचार केला जातो. काही ठिकाणी छतामधून विसारक (उच्च वेग व कमी दाबाच्या हवेच्या झोताचे कमी वेग व उच्च दाबाच्या झोतात परिवर्तन करणाऱ्या कक्षाच्या) प्रकारचा क्षेपक असतो. हवेचा झोत आतील माणसांना जाणवणार नाही अशा तऱ्हेने साधारणपणे २-३ मीटर उंचीवर क्षेपक बसवितात. टेबलावर बसून काम करणाऱ्या व्यक्तींना पुढून हवेचा प्रवाह (झोत) आल्यास जास्त सुखावह वाटतो. पायावर किंवा मानेवर थंड हवेचा झोत येऊ नये, असे पाहतात. काही ठिकाणी खिडकीपाशी क्षेपक बसविल्यास जास्त सुखावह होते. निवासी वा राहाण्याच्या जागेत हवा-वाहिनीवर बसविलेल्या क्षेपकातून हवा बाहेर पडत असताना हवेचा वेग मिनिटास १५० ते २५० मीटर इतका असतो परंतु वातानुकूलित जागेमध्ये काम करणाऱ्या मनुष्यांच्या सभोवती हवेचा वेग मिनिटास ८ ते १५ मीटरच्या मर्यादेत असावा लागतो. औद्योगिक उपयोगात हा वेग मिनिटास २५ ते १०० मीटर इतका ठेवला तरी चालतो.

वातानुकूलन उष्णता भार : ज्या जागेचे वातानुकूलन करावयाचे असेल त्या जागेमध्ये निर्माण होणाऱ्या उष्णतेचे प्रमाण काढावे लागते. उष्णता दोन प्रकारची असते. (अ) संवेद्य उष्णता : हवेच्या कोरड्या तापमानामुळे या उष्णतेचे अस्तित्व जाणवते, तिची संवेदना होते म्हणून या उष्णतेस संवेद्य उष्णता म्हणतात. तापमान कमी करून संवेद्य उष्णता काढून घेता येते. (आ) सुप्त उष्णता : बाष्पातील उष्णता म्हणजेच सुप्त उष्णता. पाण्याचे बाष्पीभवन होताना अगर बाष्पाचे  संघनन होऊन पाण्यात अवस्थांतर होत असताना तापमान स्थिर राहते. अवस्थांतर होत असताना ज्या उष्णतेची देवाण-घेवाण होते, त्या उष्णतेला सुप्त उष्णता म्हणतात. वातानुकूलन अभिकल्प तयार करताना अंतर्गत अभिकल्पित अवस्था आणि बाह्य अभिकल्पित अवस्था प्रथम ठरवली जाते. ठरवलेली अंतर्गत अवस्था निर्माण करण्यासाठी वातानुकूलन यंत्रणा योग्य क्षमतेची वापरावी लागते . ही क्षमता ठरविण्यासाठी अंतर्गत उष्णता भार आणि बाह्य उष्णता भार दाखविणारे अंदाजपत्रक तयार करावे लागते.

अंतर्गत उष्णता भार : वातानुकूलित जागेमध्ये काम करणारी माणसे विजेवर किंवा वाफेवर चालणारी उपकरणे, यंत्रे, थंड व गरम पाण्याच्या नळ्या यांमुळे जी संवेद्य आणि/अथवा सुप्त उष्णता निर्माण होते तिचा अंतर्भाव अंतर्गत उष्णता भारात होतो. या उष्णता भाराचा अंदाज करण्यासाठी वरीलसारख्या संदर्भ ग्रंथांत सूत्रे आणि कोष्टके दिलेली असतात. वरील घटकांमुळे निर्माण होणारी उष्णता निरनिराळ्या कारणांमुळे कमीजास्त होत असल्याने किंवा प्रत्येक घटकाच्या उष्णता भाराचा उच्चांक विविध वेळी घडत असल्यामुळे एकंदर उष्णता भाराचा अंदाज करताना विविधता गुणक आणि उपयुक्तता गुणक यांचा वापर करतात.


बाह्य उष्णता भार : म्हणजे बाहेरील वातावरणातील उष्णतेची देवाणघेवाण होय. उष्णतेची देवाणघेवाण ही वातानुकूलित जागा व बाहेरचे वातावरण यांमधील तापमानांतील फरकावर अवलंबून असते. आतील कोरडे तापमान हे वातानुकूलित जागेच्या उपयोगावर अवलंबून असते. बाहेरील वातावरणाचे तापमान दर दिवशी तसेच दिवसाच्या निरनिराळ्या वेळी बदलत असते. वर्षभरातील एकाच वेळी घेतलेले कोरडे व ओले तापमान यांची नोंद हवामान खात्याकडून मिळू शकते. त्यावरून उन्हाळ्यातील एकाच वेळचे महत्तम कोरडे व ओले तापमान अभिकल्प करताना घेतात. त्यात वर्षांतून काही दिवशी दिवसातील काही वेळा ओले तापमान जास्त होईल. कोरडे व ओले तापमान जास्त झाल्यास वातानुकूलित जागेतील प्रक्रियेत दोष उत्पन्न होणार नसेल, तर त्याप्रमाणे ही तापमाने पूर्वानुभवाप्रमाणे बदलतात. परंतु प्रक्रियेला विशिष्ट कोरडी व ओली तापमाने आवश्यक असल्यास महत्तम तापमाने घ्यावी लागतात. अशा तऱ्हेने बाहेरील वातावरणाचे व वातानुकूलित जागेतील हवेचे गुणधर्म निश्चित केल्यावर बाहेरील वातावरणातून वातानुकूलित जागेत येणारी उष्णता काढता येते. त्याकरिता वरीलसारख्या संदर्भ ग्रंथातील कोष्टके व आलेख यांचा उपयोग करतात. बाहेरील उष्णतेच्या भारावरील परिणाम खालील कारणांमुळे निर्माण होतो. (१) काचांमधून आत येणाऱ्या  सूर्याच्या किरणांमुळे उत्पन्न होणारी उष्णता ही सूर्याच्या किरणांचा कोन, दिवसातून किरणे आत येण्याचा कालावधी, खिडकीला बाहेरून व आतून असलेल्या झडपा आणि पडदे यांवर अवलंबून असते. (२) सूर्याच्या किरणांमुळे भिंती व छत तापतात आणि त्यातून संवहनाने उष्णता वातानुकूलित जागेमध्ये जाते. यामध्ये सूर्याच्या दिशेप्रमाणे सगळ्याच भिंतींतून सारख्या प्रमाणात उष्णता आत येत नाही, कारण काही भिंती सावलीत असतात, तर काही उन्हात असतात. (३) बाह्य वातावरणाच्या तापमानामुळे खिडक्या, पडद्या आणि तक्तपोशी यांमधून वातानुकूलित जागेमध्ये उष्णता येत  असते. (४) बाहेरील हवेतील बाष्पदाब जास्त असले, तर भिंतीतून वातानुकूलित जागेत बाष्प झिरपत राहते. त्यामुळे सुप्त उष्णतेचे प्रमाण वाढते. (५) खिडक्या व दारे यांच्याभोवती असणाऱ्या भेगांमधून वाऱ्याच्या प्रवाहामुळे बाहेरील हवा वातानुकूलित जागेत शिरते. परंतु अशा भेगा बंद करून झिरपणारी हवा पुष्कळशी बंद करता येते. (६) वायुवीजनाकरिता वर दिल्याप्रमाणे काही प्रमाणात बाहेरील वातावरणातील हवा घ्यावी लागते. त्यामुळे वातानुकूलनाचा हा उष्णता भार वाढतो.

एखाद्या मोठ्या इमारतीकरिता वातानुकूलन अभिकल्प तयार करताना त्या इमारतीत असणाऱ्या विविध विभागांतील वातानुकूलनाचा उष्णता भार एकाच वेळी येत नाही. त्याचप्रमाणे सर्व उपकरणे, दिवे एकाच वेळी वापरत नाहीत. त्यामुळे वातानुकूलन यंत्रणेवरील उष्णता भार विविधता गुणक आणि उपयुक्तता गुणक लक्षात घेऊन काढावा लागतो. हिवाळ्यात बाहेरील वातावरणाचे तापमान कमी असल्यामुळे वातानुकूलित जागेतील उष्णता बाहेर जाईल, हे लक्षात घेऊन वातानुकूलित हवा पुरवावी लागते.

आ. २. मध्यवर्ती वातानुकूलन संयंत्र (यंत्रणा) : हवा विभाग : (१) बाह्य हवा प्रवेश मार्ग, (२) पूर्वतापक, (३) परतीची हवा, (४) गाळणी, (५) निराद्रींकारक, (६) पुनर्तापक, (७) आद्रींकारक, (८) पंखा, (९) हवा-वाहिन्या, (१०) व (११) हवा क्षेपक/विसारक प्रशीतन विभाग : (१२) प्रशीतन यंत्रणा (संपीडक, संघनक, शीतक, शीतक नळ) जल विभाग : (१३) पंप, (१४) जलवाहिन्या, (१५) शीतक मनोरा तापन विभाग : (१६) बाष्पित्र व साहाय्यक साधने, (१७) तापक नळ.

वातानुकूलन यंत्रणेचे प्रकार : मध्यवर्ती वातानुकूलन यंत्रणा आवेष्टित (एकात्म) वातानुकूलक किंवा स्वयंपूर्ण (खिडकीत बसविण्याचा) वातानुकूलक असे  वातानुकूलकाचे स्थूल मानाने तीन प्रकार वापरले जातात. सर्वसाधारणपणे ४ टन (तासाला १२,००० किकॅ. म्हणजे किलोकॅलरी) क्षमतेपर्यंत स्वयंपूर्ण वातानुकूलक ६.६ ते १५ टन (ताशी २०,००० ते ४५,००० किकॅ.) क्षमतेपर्यंत आवेष्टित वातानुकूलक आणि अंदाजे ४० टन (ताशी १,२०,००० किकॅ.) पेक्षा अधिक क्षमतेच्या वातानुकूलन प्रकल्पासाठी मध्यवर्ती यंत्रणा वापरतात.  आ. २ मध्ये मध्यवर्ती वातानुकूलन यंत्रणा दाखविली आहे. तिच्यात दाखविल्याप्रमाणे वातानुकूलन प्रकल्पात वातानुकूलित जागेतील हवेपैकी बरीच हवा पुन्हा वापरली जाते. वायुवीजनाकरिता लागणाऱ्या हवेइतकी हवा वातावरणात बाहेर सोडली जाते. वायुवीजनाकरिता लागणारी हवा बाहेरील वातावरणातून (१) या प्रवेश मार्गामधून घेतली जाते. बाहेरील पालापाचोळा किंवा पक्षी आत ओढले जाऊ नयेत म्हणून या मार्गाच्या तोंडावर जाळी बसविलेली असते व जाळीच्या आत पट्ट्यांचे दार असते. आत येणाऱ्या हवेचे नियंत्रण पट्ट्या काही अंशी किंवा पूर्ण बंद करून करता येते. बाह्य हवा-वाहिनी व परतीची हवा- वाहिनी यांना पट्ट्यांचे दार बसवून त्यातून जाणाऱ्या हवेचे प्रमाण कमीजास्त करता येते. बाहेरील हवा व परतीची हवा यांचे मिश्रण (१) आणि (४) या घटकांच्या मध्ये असलेल्या हवामिश्रण कोठीमध्ये होते. हे हवेचे मिश्रण हवा-गाळणी मधून (४) धूलिकणविरहित होते. वातानुकूलित जागेच्या उपयोगानुसार योग्य तऱ्हेची गाळणी वापरतात. हवेचे प्रारंभिक तापन करणारा पूर्वतापक (२) सर्वच यंत्रणांमध्ये लागतो असे नाही. जर हिवाळ्यात बाहेरील हवेचे तापमान पाण्याच्या गोठणबिंदूपेक्षा खाली जाणार असेल तर पूर्वतापकाचा उपयोग करतात. पूर्वतापकात नळ्यांच्या वलयामधून वाफेचे आणि नळ्यांबाहेरून हवेचे अभिसरण होते. पूर्वतापक पुष्कळ वेळा फक्त बाह्य हवा-वाहिनीमध्येच बसवितात. त्यानंतर बाष्पाचे प्रमाण कमी करणाऱ्या निरार्द्रीकारक साधनातून (५) हवा जाते. वातानुकूलन संयंत्रातील हा महत्त्वाचा भाग आहे. बहुतांशी संयंत्रात हवेचे तापमान व आर्द्रता कमी करावी लागते व त्यासाठी विविध प्रकारचे शीतक वापरण्यात येतात (त्याबद्दल पुढे माहिती दिली आहे). निरार्द्रीकारकातून थंड पाणी अगर प्रशीतक यांचे अभिसरण होते (वाहतात). प्रशीतनासाठी प्रशीतन यंत्रणा (१२) वापरण्यात येते. थंडीच्या दिवसात अगर हवेमधील संवेद्य उष्णतेचे प्रमाण कमी झाल्यास पुनर्तापकाचा (६) उपयोग करून हवा तापवितात.


प्रशीतकामधून बाहेर पडणाऱ्या हवेची आर्द्रता वाढवणे जरूर असेल तर बाष्पाचे प्रमाण वाढविणारा आर्द्रीकारक (७) वापरतात. औद्योगिक वातानुकूलनात विशेषतः याचा वापर करावा लागतो. तसेच कोणत्याही वातानुकूलन यंत्रणेवरील उष्णता भार स्थिर नसतो. तो दिवसातून निरनिराळ्या वेळी किंवा वर्षातील निरनिराळ्या दिवशी बदलत असतो. हा भार अंशतः असेल व त्यात वातानुकूलित जागेतील सुप्त उष्णता कमी झाली असेल, तर वातानुकूलित जागेतील सापेक्ष आर्द्रता स्थिर ठेवण्यास आर्द्रीकरण (बाष्पाचे प्रमाण वाढविणारी प्रक्रिया) करावे लागते. आंशिक भार असल्यास हवेच्या गुणधर्मांचे नियंत्रण करण्याकरिता आणखी एक पद्धत वापरण्यात येते. परतीच्या हवा-वाहिनीला मिश्रण कोठीत येण्यापूर्वी एक उपमार्ग काढतात व काही प्रमाणात परतीची हवा वातनुकूल यंत्रणा टाळून पाठवताना या उपमार्गामधून नेऊन आर्द्रीकारकानंतर वातानुकूलित हवेमध्ये मिसळतात. या उपमार्गामध्ये हवेचे प्रमाण नियंत्रित करण्यास पट्ट्याचा संदमक (हवेचा प्रवाह नियंत्रित करणारी झडप) बसविलेला असतो. पंख्याच्या (८) साहाय्याने हवा वातानुकूलन यंत्रणेतून शोषून  घेतली जाते. तसेच योग्य गुणधर्म असलेली हवा हवा-वाहिन्यांमधून (९) वातानुकूलित जागेत जाते. पंपाच्या (१३) साहाय्याने जलवाहिन्यांतून (१४) निरार्द्रीकारकात थंड पाण्याचे अभिसरण होते. पूर्वतापक व पुनर्तापकामध्ये नळ्यांच्या वलयांतून गरम पाण्याचे अगर वाफेचे अभिसरण केलेले असते. गरम पाणी अगर बाष्प पुरवण्यासाठी ⇨बाष्पित्र (बॉयलर) (१६) वापरतात. यंत्रणेतील प्रशीतन संघनकामधील (बाष्पाचे पाण्यात रूपांतर करणाऱ्या प्रयुक्तीमधली) उष्णता शोषणारे पाणी थंड करून पुनःपुन्हा वापरण्यासाठी शीतक मनोरा (वातावरणीय हवेचे अभिसरण करून पाणी थंड करणारी मनोऱ्यासारखी प्रयुक्ती) (१५) वापरतात. आर्द्रतानियंत्रक व तापनियंत्रक यांच्या साहाय्याने सापेक्ष आर्द्रता आणि कोरडे तापमान यांचे नियंत्रण करता येते.

हवा-शीतक : हवा-शीतकांचे दोन प्रकार असतात. (१) नलिका वलय शीतक व (२) फवारा (प्रक्षालक) शीतक.

नलिका वलय शीतक : या शीतकामध्ये नळ्यांची वलये असतात. नळ्यांच्या आतून शीतकाचे अभिसरण केले जाते व बाहेरून हवेचा प्रवाह जातो. शीतक म्हणून थंड केलेले पाणी वापरतात व पाणी यांत्रिक प्रशीतन पद्धतीने थंड केले जाते. त्यात बाष्प संपीडन (दाब देण्याची क्रिया) व बाष्प शोषण या दोन्ही पद्धतींचा उपयोग करतात. काही ठिकाणी प्रशीतक द्रव्य प्रत्यक्ष नळ्यांमध्ये असते व त्या ठिकाणी त्याच्या बाष्पीभवनामुळे बाहेरील हवेतील उष्णता काढून घेतली जाते. या प्रशीतकाचे तापमान २-३ से.पेक्षा कमी असता कामा नये, नाही तर हवेमधील बाष्पाचे बर्फ होऊन शीतकामधील हवेचा मार्गच बंद होईल. शीतकाच्या पृष्ठामधून हवा जात असताना सर्वच हवा थंड होत नाही, तर त्यातील काही भागावर प्रक्रिया न होताच तो तसाच पुढे जातो. म्हणून शीतकाची कार्यक्षमता हवेचा वेग व बल यांच्या चौकटी यांवर अवलंबून असते. शीतकातून हवा जात असताना प्रथम हवेचे तापमान कमीकमी होते व आर्द्रता स्थिर राहते. नंतर दवबिंदूइतके तापमान झाल्यावर हवेतील बाष्प कमी होत जाते. शेवटी हवेचे तापमान शीतकाच्या तापमानापेक्षा ३-४ से. जास्त असते तसेच त्या हवेच्या तापमानाला संतृप्तता स्थिती पोहोचते परंतु शीतकाची कार्यक्षमता १००% नसल्यामुळे सापेक्ष आर्द्रता १००% नसून साधारण ९०-९५% इतकी होते. शीतकाचे तापमान बदलून शीतकातून बाहेर पडणाऱ्या हवेचे तापमान व सापेक्ष आर्द्रता बदलता येते. शीतकामध्ये हवेचे तापमान कमी केले जाते व निरार्द्रीकरणही होते.

फवारा शीतक : या पद्धतीमध्ये थंड पाण्याचे थर हवेमध्ये सोडले जातात. हवा व शीतक यांचा प्रत्यक्ष संबंध येतो. पाणी थंड करण्याकरिता वरीलप्रमाणेच व्यवस्था करतात. पाण्याचा फवारा हवेच्या दिशेला किंवा हवेच्या विरुद्ध दिशेला असे दोन्ही प्रकार असतात. विरुद्ध दिशेच्या फवाऱ्यामुळे जास्त सापेक्ष आर्द्रता मिळते. सापेक्ष आर्द्रता हवेच्या वेगावर अवलंबून असते. जितका वेग कमी तितकी सापेक्ष आर्द्रता जास्त मिळते. ७०-९० टक्क्यापर्यंत सापेक्ष आर्द्रता मिळते. यामध्ये हवेचे तापमान कमी होऊन आर्द्रतेचे प्रमाण कमी होते. फवाऱ्याच्या पाण्याचे तापमान किंवा प्रमाण बदलून हवेच्या तापमानात बदल करता येतो. पाण्याच्या फवाऱ्याकरिता पंपाच्या साहाय्याने पाण्यावरील दाब वाढवला जातो. या प्रक्रियेमध्ये ओले तापमान स्थिर ठेवून हवेतील संवेद्य व सुप्त उष्णता कमी करता येते. फवाऱ्यातील पाण्याच्या उष्णतेमध्ये बदल होत नाही व ती स्थिर असते. औद्योगिक वातानुकूलनात ज्या ठिकाणी सापेक्ष आर्द्रतेचे नियंत्रण अचूक लागते. पण कोरड्या तापमानाचे नियंत्रण इतके महत्त्वाचे नसते. अशा ठिकाणी ही पद्धती वापरतात.


तापन, निरार्द्रीकरण उष्णता भार : पूर्वतापक व पुनर्तापक यांची रचना नलिकावलय शीतकासारखीच असते परंतु त्यांमधून प्रशीतकाऐवजी गरम पाणी किंवा पाण्याची वाफ असते.

निरार्द्रीकरणाकरिता रासायनिक पदार्थ वापरतात. त्यात पृष्ठशोषक (पृष्ठभागी धरून ठेवणारे) व आर्द्रताशोषक असे दोन्ही प्रकारचे पदार्थ वापरात आहेत. हे पदार्थ द्रवरूप असल्यास त्यांचा हवेमध्ये फवारा उडवितात व घन असल्यास ते हवेच्या मार्गामध्ये ठेवले जातात. हवेतील बाष्पाचे जसे संघनन (पाण्यात रूपांतर) होते, तसे त्यातील सुप्त उष्णतेमुळे हवेचे व शोषक पदार्थाचे तापमान वाढते म्हणून प्रक्रियेमध्ये तापन व निरार्द्रीकरण होते. ओल्या तापमानात फरक पडत नाही. शोषक पदार्थ काही कालावधीनंतर बदलावे लागतात. असा बदल हाताने किंवा स्वयंचलित यंत्रणेने करता येतो.

वर दिलेल्या प्रकाराने वातानुकूलित जागेमध्ये उष्णता बाहेरून आत येत असते किंवा बाहेर जात असते व आत काम करणाऱ्या माणसांमुळे व यंत्रामुळे उष्णता उत्पन्न होत असते. सर्व गोष्टीचा विचार करून वातानुकूलन जागेतील उष्णता भार काढला जातो. त्यात संवेद्य व सुप्त उष्णता निरनिराळी काढली जाते. वातानुकूलित जागेमधील तापमान व सापेक्ष आर्द्रता उपयोगाप्रमाणे ठरविली जाते व गुणधर्म कायम ठेवण्याकरिता ज्या वेगाने उष्णता उत्पन्न होते त्या वेगाने ती हवेतून काढून घेतल्यास वातानुकूलित जागेतील हवेचे गुणधर्म योग्य असे राहतात. संवेद्य उष्णता काढून घेण्याकरिता वातानुकूलित जागेस पुरविल्या जाणाऱ्या हवेचे तापमान कमी असावे लागते. हिवाळ्यात त्याच हवेचे तापमान जास्त असावे लागते. तसेच सापेक्ष आर्द्रता किती असली म्हणजे वातानुकूलित जागेमध्ये भर पडणाऱ्या बाष्पामुळे त्या जागेतील सापेक्ष आर्द्रता आवश्यक असलेल्या मर्यादेच्या बाहेर जाणार नाही, हे विशिष्ट सूत्राच्या आधारे प्रत्येक मिनिटाला लागणाऱ्या हवेचे प्रमाण काढून ठरविता येते. एखाद्या प्रकल्पात पूर्वानुभवाप्रमाणे व वापरलेल्या यंत्राच्या कार्यशक्तीनुसार हे ठरविले जाते परंतु वातानुकूलित जागेतील उष्णता भार कमी झाल्यास वातानुकूलित यंत्रणेमध्ये फरक करता आला पाहिजे. याकरिता तीन पध्दती वापरतात. (१) हवेचे गुणधर्म न बदलता हवेचे प्रमाण कमी करतात. परंतु या पद्धतीत हवेचे प्रमाण फार कमी करणे शक्य नसते. साधारणपणे उष्णता भार २० टक्क्यांपर्यंत बदलत असेल, तर या पद्धतीत उपयोग करतात. (२) हवेचे गुणधर्म बदलतात आणि प्रमाण कायम ठेवतात. उदा. आ. २ मध्ये दाखविल्याप्रमाणे परतीच्या हवेपैकी काही हवा वातानुकूलित यंत्रणेतून न जाता परस्पर जाते. यामुळे हवेचे गुणधर्म बदलतात. (३) पुनर्तापकामुळे उष्णता भारास अनुसरून हवेचे गुणधर्म बदलतात.

वातानुकूलनाच्या इतर पद्धती : दुहेरी हवा वाहिनी पद्धत : या पद्धतीत दोन हवा वाहिन्यांचा वापर करतात. एका वाहिनीतून थंड हवा व दुसऱ्या वाहिनीतून गरम हवा वातानुकूलित जागेमध्ये नेली जाते. वातानुकूलित जागेमधील क्षेपकामध्ये दोन्ही हवा-प्रवाहांचे मिश्रण होऊन वातानुकूलित जागेमध्ये हवा प्रवेश होतो. हवेच्या गुणधर्मांचे नियंत्रण वातानुकूलित जागेमध्येच करता येते. त्यामुळे एखाद्या मोठ्या इमारतीला ही पद्धत उपयोगाची आहे. हिच्यात विविध खोल्यांचे नियंत्रण स्वतंत्रपणे करता येते.

स्वतंत्र नियंत्रण पद्धत : या पद्धतीमध्ये प्रत्येक वातानुकूलित जागेमध्ये स्वतंत्र नलिका/वलय शीतक किंवा तापक असतो. त्यामध्ये प्रशीतित किंवा गरम पाणी वापरतात. हवा थंड किंवा गरम करण्याची यंत्रणा मध्यवर्ती असते. पाण्याचे आकारमान कमी असल्यामुळे नळ्यांचे आकारमान लहान असते. हवा वाहिन्यांचे आकारमान त्यामानाने फारच मोठे असते. हिच्यात प्रत्येक वातानुकूलित जागेचे स्वतंत्रपणे नियंत्रण करता येते.


मध्यवर्ती संपीडक व संघनक असलेली पद्धत : वातानुकूलित जागेमधील नलिका/वलय शीतकामध्ये रासायनिक प्रशीतकाच्या बाष्पीभवनामुळे हवा थंड होते. द्रव प्रशीतक प्रत्येक जागेला नळ्यांमधून पुरविले जाते व बाष्प प्रशीतक संपीडक शोषून घेतो. त्याचा दाब वाढतो. संघनकामध्ये त्यातील उष्णता काढून घेऊन त्याचा द्रव केला जातो. शीतक व्यवस्थेतील संपीडक व संघनक मध्यवर्ती ठिकाणी बसविलेले असतात. प्रत्येक वातानुकूलित जागेमध्ये प्रशीतकाचा दाब कमी करण्याकरिता व त्याचे प्रमाण नियंत्रित करण्याकरिता नियंत्रक झडप असते. त्यामुळे प्रत्येक जागेमधील हवेचे गुणधर्म आवश्यक असे जागच्या जागीच ठरू शकतात.

आ. ३. लहान स्वयंपूर्ण वातानुकूलक संच : (१) प्रवेशद्वार (खोलीतील हवा), (२) गाळणी, (३) बाष्पकारक, (४) व (७) पंखे, (५) निर्गम द्वार (थंड हवा), (६) संपीडक, (८) संघनक, (९) प्रवेश द्वार (वातावरणातील हवा), (१०) निर्गम द्वार (गरम हवा), (११) संदमक झडप, (१२) प्रसरण झडप.उष्णता पंप : बाष्प प्रशीतकाचा दाब संपीडकामुळे वाढविला जातो. त्या वेळी बाष्प प्रशीतकाचे तापमान वाढते. ते तापमान कमी करून त्याचे द्रव प्रशीतक करण्याकरिता हवेच्या किंवा पाण्याच्या साहाय्याने उष्णता काढून घेतली जाते. हे पाणी गरम होते व ते हिवाळ्यात वातानुकूलित जागा गरम करण्याकरिता वापरतात. तसेच प्रशीतकाचे कमी दाबाला बाष्पीभवन उन्हाळ्याच्या दिवसात हवा थंड करण्याकरिता वापरतात. अशा तऱ्हेने सर्व ऋतूंसाठीची वातानुकूलन पद्धत त्याच यंत्रणेवर करता येते. ही पद्धत चालविण्याचा खर्च बराच कमी आहे.

लहान स्वयंपूर्ण वातानुकूलक संच : लहान स्वयंपूर्ण वातानुकूलक संच आ. ३ मध्ये दाखविला आहे. हा पेटीसारखा असतो.

यामध्ये वातानुकूलित जागेमधील हवा पंख्याच्या (४) साहाय्याने प्रवेश द्वारातून (१) आत खेचली जाते. हवा आत येताना गाळणीतून आत येत असल्याने शुद्ध होते. बाष्पकारकामध्ये (३) द्रव प्रशीतकाचे बाष्पीभवन होत असते. त्यामुळे बाष्पीभवनाला लागणारी उष्णता त्यावरून जाणाऱ्या हवेमधून काढून घेतली जाते व हवा थंड होते. शुद्ध व थंड हवा निर्गम द्वारामधून (५) वातानुकूलित जागेमध्ये परत जाते. प्रसरण झडपेमुळे (१२) द्रव प्रशीतकावरील दाब कमी होतो व प्रशीतकाचे प्रसरण होते. संपीडक (६) बाष्प प्रशीतक बाष्पकारकातून शोषून घेतो व त्यावरील दाब वाढवितो. संघनकामध्ये बाष्प प्रशीतकाचे द्रव होते व परत प्रसरण झडपेकडे येते. संघनकात उष्णता काढून घेण्याकरिता वातावरणातील हवा पंख्याच्या (७) साहाय्याने प्रवेश द्वारामधून (९) घेऊन निर्गम द्वारामधून (१०) परत वातावरणात टाकली जाते. आकृतीवरून पेटीचे दोन भाग आहेत हे स्पष्ट होते त्यांमध्ये एक झडप (११) असते. वायुवीजनाकरिता बाहेरील हवा घ्यावयाची असल्यास तिच्यातून घेतली जाते. बाष्पकारकाचा भाग वातानुकूलित जागेमध्ये असतो, तर संपीडकाचा भाग बाहेर असतो.

पहा : आर्द्रता आर्द्रीकरण व निरार्द्रीकरण तापन पद्धति, इमारतीसाठी धूळ व धुके संकलन प्रशीतन वायुवीजन.

संदर्भ :  1. Althouse, A. D. Turnquist, C. H. Modern Refrigeration and Air conditioning, Homewood, 1960. 

            2. Carrier Air Conditioning Company, Handbook of Air Conditioning System Design,  London, 1965. 

            3. C.S.I.R.  The Wealth of India Industrial Products, Part VIIINew Delhi 1971. 

            4. Severns, W. H. Fellows, J. R. Air Conditioning and Refrigeration, New York, 1958.

कशाळीकर, कृ. ना. सप्रे गो. वि.

Close Menu