Принцип роботи кондиціонера

Перший кондиціонер було винайдено й виготовлено американським інженером Віллісом Керрієром на початку 20 століття. Спочатку його використовували для боротьби з підвищеною вологістю на виробничих об’єктах. Після Другої світової війни із зростанням рівня життя американських громадян охолоджувальні пристрої почали активно встановлювати в житлових будинках. У 60-х роках на ринку почали з’являтися спліт-системи, які за конструкцією та принципом дії відповідають сучасним побутовим охолоджувачам. В Україні кондиціонери почали масово встановлювати лише на початку 21 століття.

Сьогодні більшість житлових, офісних і комерційних приміщень оснащують спліт-системами. За всієї своєї надійності, функціональності та простоти керування кондиціонери є складною кліматичною технікою. Тому багато допитливих користувачів ставлять запитання, як працює кондиціонер. Ці знання допоможуть правильно експлуатувати й обслуговувати кліматичні установки, що значно подовжить їхній термін служби.

Принцип роботи кондиціонера ґрунтується на фізичних особливостях фазових перетворень речовин. Процеси зміни агрегатного стану відбуваються з поглинанням або виділенням тепла. Випаровування рідини потребує значного обсягу теплоти, яка при цьому віддаляється з навколишнього середовища. Під час переходу газу в рідкий стан, навпаки, відбувається виділення тепла. Ви можете перевірити цю закономірність на дуже простому досліді. Нанесіть на шкіру руки кілька невеликих крапель води. За підвищеної температури повітря приміщення вона швидко почне випаровуватися. При цьому ви відчуєте холод.

Робочою речовиною в спліт-системах виступає спеціальний холодоносій фреон. У сучасних моделях кондиціонерів зазвичай використовують озонобезпечні фреони типу R410A та інші подібні матеріали. Обсяг холодоносія в магістралі має стабільно підтримуватися на певному рівні. У разі падіння тиску ефективність роботи кондиціонера значно знижується. Зрештою це призведе до обмерзання внутрішнього блока й може стати причиною поломки дорогих деталей. Тому важливо проводити своєчасне технічне обслуговування та ремонт кондиціонерів удома. Для цих робіт необхідно залучати кваліфікованих фахівців перевірених сервісних центрів. Профілактичний догляд за кліматичною системою гарантує тривалу надійну роботу за економної витрати електроенергії.

Як працює кондиціонер

Принцип дії кондиціонера ґрунтується на властивості поглинання енергії під час закипання рідини. Говорячи про киплячу рідину, ми уявляємо воду, яка при цьому стає дуже гарячою. Але це не зовсім так. Температура кипіння залежить від тиску та фізичних особливостей конкретної речовини. Якщо водопровідна вода за нормального атмосферного тиску кипить за +100°С, то в горах на висоті понад 7 км вона закипає вже в діапазоні +45…+60°С. Це пояснюється зниженим тиском. При цьому різні хімічні сполуки мають кардинально різну температуру випаровування навіть в ідентичних умовах. Наприклад, найпоширеніший у сучасному обладнанні фреон R410A починає кипіти за −51,5°C за тиску довкілля 760 мм рт. ст.

У кондиціонері створюються штучні умови, за яких холодоагент випаровується у внутрішньому блоці й конденсується в зовнішньому. Це дає змогу відбирати енергію в повітря приміщення та переносити її на вулицю. У зовнішньому блоці конденсація фреону відбувається за температури, яка вища за температуру довкілля. Наприклад, за тиску понад 23 бар, який створюється перед конденсатором, закипання фреону починається за температури від +40°C. Тому надлишкова енергія передається холоднішому вуличному повітрю. Процеси теплообміну відбуваються в радіаторах, які за конструкцією є оребреними мідними трубками. За назвою процесів, що протікають, теплообмінник зовнішнього блока називається конденсатором, а внутрішнього — випарником. Вентилятори посилюють інтенсивність теплообміну та забезпечують циркуляцію повітря. Від правильного налаштування параметрів залежить, як працює спліт-система. За належного догляду за системою та дотримання правил користування охолоджувач якісно прослужить 10 і більше років.

Як улаштований кондиціонер

Маючи уявлення про процеси, що відбуваються в холодильних машинах, тепер розберімося, як улаштований кондиціонер. Спліт-система компонується із зовнішнього та внутрішнього блоків. Як внутрішній блок у квартирах і офісах використовують переважно установки настінного типу. У великих офісних, торгових і громадських приміщеннях можуть встановлюватися блоки підлогово-стельового, касетного, підлогового та канального типів. При цьому зовнішні блоки мають однотипну конструкцію та відрізняються лише дизайном і розміром.

Зовнішній блок складається з таких вузлів і механізмів:

• Компресор підвищує тиск фреону й транспортує його магістральною системою. Спліт-системи оснащують поршневими та спіральними компресорами. Поршневі дешевші, але менш надійні. Спіральні відрізняються підвищеним ресурсом експлуатації. У найсучасніших кондиціонерах встановлюють інверторні мотор-компресори, які мають функцію плавного регулювання потужності.

• Конденсатор є рядом мідних трубок із пластинами по всій площі для підвищення ефективності теплообмінних процесів.

• Вентилятор осьового типу нагнітає зовнішнє повітря в зону радіатора й прискорює передачу тепла довкіллю.

• Фільтр призначений для запобігання потраплянню механічних частинок у компресор.

• Чотириходовий клапан змінює напрямок потоку фреону для переведення кондиціонера в режим обігріву.

Внутрішній настінний блок оснащується такими компонентами:

• Випарник, у якому закипає фреон, складається з кількох витків трубок. Трубки для збільшення площі теплообміну покриваються по всій поверхні алюмінієвими пластинами.

• Вентилятор діаметрального типу спрямовує тепле повітря з верхніх шарів приміщення на випарник. Швидкість вентилятора можна регулювати.

• Повітряний полімерний фільтр затримує великі частинки пилу, бруду та інші механічні включення. У деяких моделях після зовнішнього фільтра можуть встановлюватися фільтрувальні елементи тонкого очищення.

• Система дренажу складається з лотка, у якому збирається конденсат, і відвідного шланга. Шланг виводиться на зовнішній бік стіни будівлі, а також може підключатися до каналізації або водостоку.

• Блок керування — система автоматики, яка керує параметрами роботи кондиціонера.

• Передня панель є ґратами для забору повітря. Під нею розміщуються вертикальні та горизонтальні жалюзі, які спрямовують потік охолодженого повітря в потрібний бік.

• Індикаторне табло показує поточну температуру повітря та встановлений режим роботи.

Знаючи принцип роботи кондиціонера, користувач має розуміти, що кліматична система потребує постійного догляду й обслуговування. Щоб самому почистити кондиціонер, не потрібно застосовувати специфічне обладнання чи мати великий досвід. Тому періодично необхідно знімати передню панель і проводити миття фільтрів грубого очищення. А ось для комплексного обслуговування та ремонту необхідно залучати грамотних фахівців.

Схема роботи кондиціонера

Принцип роботи спліт-системи ґрунтується на холодильному парокомпресійному циклі. Схема роботи кондиціонера є циклічним процесом:

• Холодоносій у газоподібному стані після випарника внутрішнього блока заходить у компресор під невисоким тиском до 5 бар. Його температура перебуває в межах від 10°C до 20°C.

• У мотор-компресорі відбувається стискання фреону до значення тиску близько 23 бар. Температура зростає до 75–90°C.

• Холодоагент заходить у конденсатор, де обдувається потоком зовнішнього повітря. Відбувається трансформація фреону в рідкий агрегатний стан. Тепло передається довкіллю, а температура фреону падає до рівня на 10–20°C вище за температуру зовнішнього повітря.

• Після конденсатора холодоносій проходить через терморегулювальний вентиль (ТРВ). При цьому тиск знижується до 3–5 бар, а частина фреону переходить у газоподібну форму. Функція ТРВ — дозована подача холодоагенту в теплообмінник внутрішнього блока.

• У випарнику газорідинна суміш крізь стінки теплообмінника стикається з нагрітим у приміщенні повітрям і переходить у пароподібний стан.

• Холодильний цикл під час функціонування кондиціонера проходить у циклічному безперервному режимі. Параметри процесів регулюються блоком автоматики.

Принцип роботи спліт-системи

Складна будова кондиціонера потребує регулярного профілактичного догляду та професійного технічного обслуговування. Першим ворогом кліматичних систем є пил, який у різних концентраціях обов’язково присутній в обслуговуваному приміщенні. Забруднення фільтрів, повітродувки й радіатора стає причиною зниження ефективності теплообміну. Якщо холодоносій не переходить повністю в пароподібний стан, то частинки рідкого холодоагенту потрапляють у компресор. Це призводить до зносу компресора та поступового виходу його з ладу. Низький тиск у фреоновій магістралі призводить до зниження ефективності роботи кондиціонера. При цьому зростає витрата електроенергії та знижується якість охолодження приміщення. Тому необхідно періодично контролювати тиск і вчасно проводити дозаправлення системи. Зовнішні блоки також засмічуються пилом, брудом, пухом, що може призвести до критичного пошкодження деталей і механізмів.

Для виконання технічного обслуговування та ремонту кондиціонера рекомендується залучати кваліфікованих фахівців. Самостійний ремонт або втручання приватних майстрів-аматорів може призвести до пошкодження дорогої техніки. Тому сервісні та ремонтні роботи необхідно довіряти надійним сервісним центрам. Досвідчені навчені співробітники оперативно виконають діагностику та ремонт удома в замовника. Будуть використані оригінальні запчастини та якісні витратні матеріали. На всі види послуг виконавці надають тривалу офіційну гарантію.