Принцип работы кондиционера

Первый кондиционер был изобретен и изготовлен американским инженером Виллисом Кэрриером в начале 20 века. Сначала он использовался для борьбы с повышенной влажностью на производственных объектах. После Второй мировой войны с ростом уровня жизни американских граждан охлаждающие устройства стали активно устанавливаться в жилых домах. В 60-х годах на рынке начали появляться сплит-системы, которые по конструкции и принципу действия соответствуют современным бытовым охладителям. В Украине кондиционеры начали массово устанавливаться только в начале 21 века. 

Сегодня большинство жилых, офисных и коммерческих помещений оснащаются сплит системами. При всей своей надежности, функциональности и простоте управления кондиционеры являются сложной климатической техникой. Поэтому многие любознательные пользователи задаются вопросом, как работает кондиционер. Эти знания помогут правильно эксплуатировать и обслуживать климатические установки, что значительно продлит их срок службы.

Принцип работы кондиционера основан на физических особенностях фазовых превращений веществ. Процессы изменения агрегатного состояния проходят с поглощением или выделением тепла. Испарение жидкости требует значительного объема теплоты, которая при этом удаляется из окружающей среды. При переходе газа в жидкое состояние наоборот происходит выделение тепла. Вы можете проверить эту закономерность на очень простом опыте. Нанесите на кожу руки несколько небольших капель воды. При повышенной температуре воздуха помещения она быстро начнет испаряться. При этом вы почувствуете холод.

Рабочим веществом в сплит-системах выступает специальный хладоноситель фреон. В современных моделях кондиционеров обычно используются озонобезопасные фреоны типа R410A и другие подобные материалы. Объем холодоносителя в магистрали должен стабильно поддерживаться на определенном уровне. При падении давления эффективность работы кондиционера значительно снижается. В конечном итоге это приведет к обледенению внутреннего блока и может стать причиной поломки дорогостоящих деталей. Поэтому важно проводить своевременное техническое обслуживание и ремонт кондиционеров на дому. Для этих работ необходимо привлекать квалифицированных специалистов проверенных сервисных центров. Профилактический уход за климатической системой гарантирует длительную надежную работу при экономном расходе электроэнергии.

Как работает кондиционер

Принцип действия кондиционера основан на свойстве поглощения энергии при закипании жидкости. Говоря о кипящей жидкости, мы представляем себе воду, которая при этом становится очень горячей. Но это не совсем так. Температура кипения зависит от давления и физических особенностей конкретного вещества. Если водопроводная вода при нормальном атмосферном давлении кипит при +100°С, то в горах на высоте более 7 км она закипает уже в диапазоне +45…+60°С. Это объясняется пониженным давлением. При этом разные химические соединения имеют кардинально отличающуюся температуру испарения даже в идентичных условиях. Например, самый используемый в современном оборудовании фреон R410A начинает кипеть при -51,5°C при давлении окружающей среды 760 мм рт.ст.

В кондиционере создаются искусственные условия, при которых хладагент испаряется во внутреннем блоке и конденсируется во внешнем. Это позволяет отбирать энергию у воздуха помещения и переносить ее на улицу. Во внешнем блоке конденсация фреона происходит при температуре, которая выше температуры окружающей среды. Например, при давлении более 23 бар, которое создается перед конденсатором, закипание фреона начинается при температуре от +40°C. Поэтому избыточная энергия передается более холодному уличному воздуху. Процессы теплообмена происходят в радиаторах, которые по конструкции являются оребренными медными трубками. По названию протекающих процессов теплообменник наружного блока называется конденсатором, а внутреннего – испарителем. Вентиляторы усиливают интенсивность теплообмена и обеспечивают циркуляцию воздуха. От правильной настройки параметров зависит, как работает сплит система. При должном уходе за системой и соблюдении правил пользования охладитель качественно прослужит 10 и более лет.

Как устроен кондиционер

Имея представление о происходящих в холодильных машинах процессах, теперь разберемся, как устроен кондиционер. Сплит-система компонуется из внешнего и внутреннего блоков. В качестве внутреннего блока в квартирах и офисах используют преимущественно установки настенного типа. В крупных офисных, торговых и общественных помещениях могут устанавливаться блоки напольно-потолочного, кассетного, напольного и канального типов. При этом наружные блоки имеют однотипную конструкцию и отличаются только по дизайну и размеру.

Наружный блок состоит из таких узлов и механизмов:

• Компрессор повышает давление фреона и транспортирует его по магистральной системе. Сплит-системы оснащаются поршневыми и спиральными компрессорами. Поршневые более дешевые, но менее надежные. Спиральные отличаются повышенным ресурсом эксплуатации. В самых современных кондиционерах устанавливаются инверторные мотор-компрессоры, которые имеют функцию плавной регулировки мощности.

• Конденсатор представляет собой ряд медных трубок с пластинами по всей площади для увеличения эффективности теплообменных процессов.

• Вентилятор осевого типа нагнетает наружный воздух в зону радиатора и ускоряет передачу тепла окружающей среде.

• Фильтр предназначен для предотвращения попадания механических частиц в компрессор.

• Четырех-ходовой клапан изменяет направление потока фреона для перевода кондиционера в режим обогрева.

Внутренний настенный блок оснащается такими компонентами:

• Испаритель, в котором закипает фреон, состоит из нескольких витков трубок. Трубки для увеличения площади теплообмена покрываются по все поверхности алюминиевыми пластинами.

• Вентилятор диаметрального типа направляет теплый воздух из верхних слоев помещения на испаритель. Скорость вентилятора имеет возможность регулировки.

• Воздушный полимерный фильтр задерживает крупные частицы пыли, грязи и другие механические включения. В некоторых моделях после внешнего фильтра могут устанавливаться фильтрующие элементы тонкой очистки.

• Система дренажа состоит из лотка, в котором собирается конденсат, и отводного шланга. Шланг выводится на наружную сторону стены здания, а также может подключаться к канализации или водостоку.

• Блок управления – система автоматики, которая управляет параметрами работы кондиционера.

• Передняя панель представляет собой решетку для забора воздуха. Под ней размещаются вертикальные и горизонтальные жалюзи, которые направляют поток охлажденного воздуха в нужную сторону.

• Индикаторное табло показывает текущую температуру воздуха и установленный режим работы.

Зная принцип работы кондиционера, пользователь должен понимать, что климатическая система требует постоянного ухода и обслуживания. Для того чтобы почистить кондиционер самому, не нужно применять специфическое оборудование или обладать большим опытом. Поэтому периодически необходимо снимать переднюю панель и проводить мойку фильтров грубой очистки. А вот для комплексного обслуживания и ремонта необходимо привлекать грамотных специалистов.

Схема работы кондиционера

Принцип работы сплит системы основан на холодильном парокомпрессионном цикле. Схема работы кондиционера представляет собой циклический процесс:

• Хладоноситель в газообразном состоянии после испарителя внутреннего блока заходит в компрессор под невысоким давлением до 5 бар. Его температура находится в пределах от 10°C до 20°C.

• В мотор-компрессоре происходит сжатие фреона до значения давления около 23 бар. Температура возрастает до 75-90°C.

• Хладагент заходит в конденсатор, где обдается потоком наружного воздуха. Происходит трансформация фреона в жидкое агрегатное состояние. Тепло передается окружающей среде, а температура фреона падает до уровня на 10-20°C выше температуры наружного воздуха.

• После конденсатора хладоноситель проходит через термо-регулирующий вентиль (ТРВ). При этом давление снижается до 3-5 бар, а часть фреона переходит в газообразную форму. Функцией ТРВ является дозированная подача хладагента в теплообменник внутреннего блока.

• В испарителе газожидкостная смесь через стенки теплообменника соприкасается с нагретым в помещении воздухом и переходит в парообразное состояние.

• Холодильный цикл во время функционирования кондиционера проходит в циклическом непрерывном режиме. Параметры процессов регулируются блоком автоматики.

Принцип работы сплит системы

Сложное устройство кондиционера требует регулярного профилактического ухода и профессионального технического обслуживания. Первым врагом климатических систем является пыль, которая в различных концентрациях обязательно присутствует в обслуживаемом помещении. Загрязнение фильтров, воздуходувки и радиатора становится причиной снижения эффективности теплообмена. Если хладоноситель не переходит полностью в парообразное состояние, то частицы жидкого хладагента попадают в компрессор. Это приводит к износу компрессора и постепенному его выходу из строя. Низкое давление во фреоновой магистрали приводит к снижению эффективности работы кондиционера. При этом растет расход электроэнергии и снижается качество охлаждения помещения. Поэтому необходимо периодически контролировать давление и вовремя производить дозаправку системы. Наружные блоки также засоряются пылью, грязью, пухом, что может привести к критическому повреждению деталей и механизмов.

Для выполнения технического обслуживания и ремонта кондиционера рекомендуется привлекать квалифицированных специалистов. Самостоятельный ремонт или вмешательство частных мастеров-любителей может привести к повреждению дорогостоящей техники. Поэтому сервисные и ремонтные работы необходимо доверять надежным сервисным центрам. Опытные обученные сотрудники оперативно выполнят диагностику и ремонт на дому у заказчика. Будут использованы оригинальные запчасти и качественные расходные материалы. На все виды услуг исполнители предоставляют длительную официальную гарантию.