Как работает сплит система

Принцип работы кондиционера, его устройство и возможные причины плохой работы

Кондиционер является одним из самых технологичных бытовых приборов, который требует правильной установки и внимательного обращения. Чтобы он служил исправно, стоит иметь представление о его устройстве, принципах функционирования и возможных проблемах при эксплуатации. Только в этом случае вы сможете обеспечить здоровый микроклимат в помещении на долгое время.

Устройство кондиционера является общим для всех моделей. Любой кондиционер состоит из следующих основных узлов:

  • Компрессор. Предназначен для сжатия хладагента и поддержания его движения по холодильному контуру.
  • Воздушный теплообменник наружного блока. Выполняет функцию конденсатора при работе в режиме охлаждения. Он предназначен для конденсации и охлаждения хладагента.
  • Воздушный теплообменник внутреннего блока. Выполняет функцию испарителя при работе кондиционера в режиме охлаждения. При испарении хладагент переходит из жидкой в газообразную фазу.
  • Капиллярная трубка. Используется в качестве дросселирующего устройства, которое увеличивает давление хладагента в зоне высокого давления (в том числе — в воздушном теплообменнике наружного блока) и уменьшает в зоне низкого давления (в том числе — в воздушном теплообменнике внутреннего блока).
  • Вентилятор. Используется для создания потока воздуха, который обдувает испаритель и конденсатор.

Как работает кондиционер

Принцип работы кондиционера построен на переносе тепла из помещения на улицу. Кондиционеры Haier могут работать как в режиме охлаждения, так и в режиме обогрева.

Охлаждение

После включения кондиционера газообразный хладагент под низким давлением поступает в компрессор, где подвергается сжатию и нагревается до +70–90 o C, после чего поступает в конденсатор. В воздушном теплообменнике наружного блока происходит конденсация хладагента — переход из газообразного состояния в жидкое. Это сопровождается охлаждением хладагента и выделением тепла. Проходя через каппилярную трубку, хладагент дросселируется. В теплообменнике испарителя происходит обратный процесс, когда хладагент переходит из жидкого в газообразное состояние. При этом выделяется холод и поглощается тепло из помещения.

Обогрев

При работе кондиционера необходим отвод тепла от конденсатора. В бытовых кондиционерах старых моделей это тепло отводится за пределы помещения. Более сложные модели позволяют использовать это тепло для включения режима обогрева помещений.

Почему кондиционер может плохо работать

В некачественно выполненных или старых кондиционерах возможна утечка хладагента. Из-за нее может снизиться производительность кондиционера, появиться обмерзание вентиля или испарителя.

Если в контур попадают воздух и влага, со временем может выйти из строя компрессор и закупориться ледяными пробками капилляр. Чтобы этого не произошло, при монтаже кондиционера следует провести вакуумирование при помощи специального насоса.

На заметку!

Новые модели кондиционеров оснащены функцией автоматического выключения при достижении заданной температуры помещения. Если такой кондиционер постоянно работает, это может означать неправильную настройку или неисправность.

Если у вас перестал работать кондиционер, управляемый с пульта, прежде всего, проверьте исправность батареек. Вопрос, почему не работает кондиционер и что делать, может оказаться не таким уж и сложным. Во всех остальных случаях, когда плохо работает кондиционер, требуется вызывать специалиста.

Рекомендации по работе с кондиционером

Если хладагент в испарителе не успевает целиком перейти в газообразное состояние, на вход компрессора приходит жидкость, и он выходит из строя. Это может произойти как из-за недостатков самого кондиционера, так и из-за неправильной эксплуатации – в первую очередь, при включении кондиционера во время морозов на улице. Хотя многие современные модели кондиционеров работают на обогрев, они не могут заменить отопительную систему. Их удобно использовать в межсезонье во время внезапного похолодания, когда отопительный сезон уже окончен или еще не начался.

На заметку!

Чтобы не перегружать кондиционер постоянной работой на полную мощность, следует закрывать окна и двери, когда он включен – ведь холод способен так же теряться, как и тепло.

В солнечные жаркие дни завешивайте окна, чтобы избежать дополнительного нагрева помещения. Проветривать помещение обязательно надо, это элементарная санитарная норма, но кондиционер при этом должен быть выключен.

В современных кондиционерах всегда есть фильтры, на которых оседает пыль и другие мелкие частицы, загрязняющие воздух. Фильтры требуется периодически промывать и менять в соответствии с инструкцией по эксплуатации. Если этого не делать, качество воздуха в помещении будет снижаться, а срок службы кондиционера сократится.

Всегда следует устанавливать ту температуру, до которой вы хотите охладить помещение, чтобы вам было комфортно. Обычно это чуть больше двадцати градусов тепла. Если на улице жарко, а вы установите минимальную температуру, для кондиционера это будет слишком большой нагрузкой, может произойти обмерзание теплообменника и утечка хладагента. При желании можно охладить помещение быстрее за счет повышения скорости вращения вентилятора.

Ка­кой бы прин­цип кон­ди­ци­о­ни­ро­ва­ния не был вы­бран по­тре­би­те­лем, он дол­жен со­от­вет­ст­во­вать по­став­лен­ным це­лям и за­да­чам. Лю­бой тип кон­ди­ци­о­не­ров мо­жет быть оп­ти­маль­ным для то­го или ино­го ви­да по­тре­би­те­ля и его по­треб­нос­тей. Но важ­но про­вес­ти про­фес­си­о­наль­ные кон­суль­та­ции по по­во­ду пра­виль­но­го вы­бо­ра кон­ди­ци­о­не­ра с про­фес­си­о­на­лом, ко­то­ро­го про­ще най­ти у сер­ти­фи­ци­ро­ван­но­го ди­ле­ра.

Что такое сплит-система и чем она отличается от кондиционеров — моноблоков

Среди всех типов домашних кондиционеров «сплиты» занимают первое место по количеству установок в квартирах и частных коттеджах (80—85% от общего числа). Тенденция сохраняется, поскольку указанные климатические агрегаты удобны в эксплуатации, не отнимают полезную площадь, мало шумят. Наша задача – подробно разъяснить, что такое сплит-система, рассмотреть принцип работы и разновидности этих бытовых приборов.

Устройство и отличие от других кондиционеров

Сначала разберемся с терминологией. По определению, кондиционерами называют любые климатические установки, обрабатывающие воздух и доводящие его до нужной кондиции. Агрегаты могут выполнять ряд функций:

  • охлаждение, нагрев;
  • осушение, увлажнение;
  • очистка, обеззараживание;
  • приточно-вытяжная вентиляция помещений с принудительным побуждением.

Справка. Комплексная обработка воздуха, например, фильтрация + нагрев + увлажнение, — это кондиционирование. Все задействованные агрегаты, средства управления, вентиляционные каналы и решетки составляют систему кондиционирования воздуха (сокращенно – СКВ).

Классическая сплит-система — это кондиционер, разделенный на 2 блока – внешний и внутренний (английское слово split означает «разделять»). Наружный модуль представляет собой корпус больших размеров, где располагаются основные элементы охладителя:

  • компрессор;
  • теплообменник – конденсатор;
  • вентилятор;
  • расширительный клапан (в бытовых моделях – капиллярная трубка);
  • четырехходовой клапан, переключающий режимы охлаждение/обогрев;
  • бачок ресивера – осушителя хладагента;
  • датчики, контроллер зимнего комплекта;
  • конденсаторы и реле включения компрессора.

Дополнение. Во внешних блоках инверторных моделей устанавливается электронная плата управления, соединенная с внутренним модулем специальным кабелем.

Уличный агрегат монтируется снаружи на стену здания либо ставится на балконе (лоджии) без остекления. Второй блок меньших размеров ставится внутри комнаты – обычно крепится к стенке в верхней зоне помещения, соединяется с наружным 2 фреоновыми магистралями и кабелем. Внутренний модуль включает такие элементы:

  • теплообменник-испаритель;
  • тангенциальный вентилятор с крыльчаткой в виде длинной турбины;
  • электронная схема управления, датчики температуры;
  • фильтры очистки комнатного воздуха;
  • жалюзи, поворачиваемые шаговыми электродвигателями;
  • ванночка для конденсата, трубка дренажа.

Включение и настройка сплит-системы предусматривается от пульта дистанционного управления. Количество реализованных в кондиционере функций зависит от типа и цены конкретной модели.

Схема устройства внутренней части кондиционера в разрезе

Как работает сплит-система

Перейдем к технической стороне вопроса. Принцип действия «сплита» не отличается от работы других холодильных машин — перенос тепловой энергии из одного места в другое. В данном случае – из квартиры на улицу. Переносчиком (на техническом языке – рабочим теплом) выступает хладагент — фреон, испаряющийся при отрицательной температуре.

Важный момент. Фреоны – соединения углеводородов с фтором – переносят большое количество тепла за счет фазового перехода из жидкого агрегатного состояния в газообразное и обратно. В бытовых кондиционерах применяется 2 марки хладонов – R22, R410a. Характеристики последнего соответствуют современным экологическим требованиям, R22 считается устаревшим.

Как работает «сплит» после включения и установки заданной температуры в комнате:

  1. Контроллер принимает сигнал датчика, фиксирующего высокую температуру в помещении. Запускается компрессор, вентилятор внутреннего модуля начинает прогонять воздух сквозь соты теплообменника-испарителя.
  2. Фреон, находящийся в трубках радиатора, переходит в паровую фазу, интенсивно поглощая тепло. Дальше фреон идет по трубке в наружный блок и попадает в компрессор, поднимающий давление газа. Сжатие производится с одной целью – чтобы пар сконденсировался при более высокой уличной температуре.
  3. По дороге хладагент пропускается через ресивер – осушитель, предохраняющий компрессор от влаги.
  4. Двигаясь по трубкам внешнего теплообменника, обдуваемого большим осевым вентилятором, сжатый фреон снова принимает жидкое состояние, параллельно сбрасывая поглощенное тепло.
  5. В дроссельном (расширительном) клапане давление жидкости снижается, затем хладон возвращается во внутренний блок по трубке меньшего диаметра. Цикл повторяется.
  6. Когда температура помещения снижается до заданной величины, контроллер по сигналу датчика останавливает компрессор. Следующий запуск происходит после нагрева комнаты на 2—3 градуса.
  7. Из-за разности температур воздушных потоков и теплообменных поверхностей выделяется конденсат, стекающий в специальную ванночку. Оттуда вода стекает наружу по наклонной дренажной трубке.

Примечание. Мы дали описание работы обычной сплит-системы, действующей по принципу «on/off» (вкл/выкл). Более современные кондиционеры — инверторы — функционируют непрерывно, о чем рассказывается ниже. Предлагаем посмотреть видео о фазовых переходах фреона внутри охладителя:

Когда нужно перейти в режим обогрева, четырехходовой электрический клапан переключает движение хладона в обратную сторону. Внешний радиатор становится испарителем, внутренний – конденсатором, тепло забирается с улицы и перемещается в жилое помещение.

Читайте также  Какой духовой шкаф лучше газовый или электрический

Аналогичным образом работают так называемые моноблоки – оконные и мобильные кондиционеры. Разница заключается в протяженности фреоновых магистралей – когда все теплообменники и вентиляторы установлены в едином корпусе, длина коммуникаций не превышает 1 м, на сплит-системах – до 7 м.

Схема работы моноблочной версии кондиционера, где все элементы собраны в одном корпусе

В недорогих «сплитах» комнатный воздух проходит сквозь сетку грубой очистки из полипропилена. Более продвинутые модели могут оснащаться несколькими фильтрами, осушителем и ионизатором воздуха.

Охладители инверторного типа

Особенность этих сплит-систем – непрерывная работа компрессора. Силовой блок питания – инвертор – изменяет производительность агрегата, снижая либо увеличивая частоту электрического тока. Что это значит на практике:

  1. При запуске охладителя компрессор работает на максимальной мощности.
  2. Когда температура воздуха приближается к заданной, по команде контроллера инвертор постепенно уменьшает производительность компрессора.
  3. При достижении установленного температурного порога мощность агрегата снижается до минимума.
  4. Сплит-система переходит в режим поддержания температуры – производительность регулируется в зависимости от нагрева воздуха.

Обогрев происходит аналогично – сначала температура комнаты поднимается на максимальной мощности, затем обороты двигателя компрессора уменьшаются и наращиваются по сигналу датчика. Чем «инвертор» лучше кондиционера «on/off»:

  • отсутствуют скачки напряжения от запусков электромотора;
  • снижается общий расход электроэнергии;
  • перепады температуры внутри помещения практически незаметны, как случается после остановки компрессора;
  • зимой постоянно работающий компрессор не застывает на морозе.

Самый дорогой элемент подобных СКВ — плата инвертора, иначе — частотного преобразователя

Справка. Некоторые модели «инверторов» сохраняют работоспособность до минус 30 °C на дворе. Правда, интенсивность обогрева существенно падает. Подробнее об инверторных сплит-системах читайте в отдельном материале.

Градация по мощности

Поскольку первые кондиционеры появились в США, холодопроизводительность установок измерялась в британских тепловых единицах – BTU. Производители до сих пор выпускают линейки сплит-систем согласно стандартному ряду мощностей – 7000, 9000, 12000 BTU и так далее. В обозначении конкретной модели присутствовала соответствующая цифра – 07, 09, 12…

Справка. Одна тысяча BTU/час соответствует 293.07 Вт или 0.293 кВт.

Сейчас большинство производителей указывает производительность по холоду в киловаттах либо в двух единицах – кВт и BTU. Ниже в таблице представлена стандартная линейка мощностей бытовых и полупромышленных сплит-систем.

Разновидности кондиционерных блоков

Устройство внутренних и уличных модулей всех «сплитов» одинаковое, за исключением некоторых мелочей. Агрегаты делятся на виды по способу размещения комнатного блока:

  1. Самые распространенные – настенного типа. Из названия ясно, что модуль подвешивается на стену внутри помещения.
  2. Канальные (бескорпусные) модели встраиваются в прямоугольные воздуховоды системы кондиционирования частного дома.
  3. Кассетные блоки крепятся к перекрытию, охлажденный воздух подается в 4 направлениях сверху вниз. Корпус агрегата прячется за подвесным/натяжным потолком, на виду остается нижняя панель.

Отдельного упоминания заслуживают мульти-сплит-системы, состоящие из одного наружного мощного блока и 2—4 внутренних. Такая СКВ способна поддерживать разную температуру в нескольких комнатах и применяется в исключительных ситуациях, когда нельзя разместить на фасаде здания 2—3 отдельных модуля.

Почему лучше выбирать два-три «сплита» вместо одной мульти-системы:

  • более высокая цена оборудования при одинаковой стоимости монтажа;
  • внешний мультиблок не позволяет одновременно охлаждать и нагревать два соседних помещения, допускается работа только в одном режиме;
  • наружный агрегат отличается габаритами и приличным весом;
  • стоимость сервисного обслуживания возрастает из-за увеличенного объема фреона и сложного устройства блока, в котором может стоять 2—3 компрессора.

Как работает сплит-система?

Кондиционер – устройства, относящееся к бытовой технике, предназначенное для регулировки и поддержания оптимальной температуры воздуха в помещении. Различные системы кондиционирования предполагают многофункциональность и различный принцип работы. Существуют кондиционеры, которые только охлаждают воздух, есть же и такие, которые выполняют обогрев. Система кондиционирования, состоящая из двух блоков: внешнего – компрессорно-конденсаторного и внутреннего – испарительного, называются сплит системами.

Виды кондиционеров

В зависимости от воздуха, с которым работают сплит системы, различают:

  1. Приточные, работающие на наружном воздухе.
  2. Рециркуляционные, работают на внутреннем воздухе.
  3. Системы с рекуперацией, работающие на смещенном внешнем и внутреннем воздухе.

Основной классификацией для кондиционеров являются сферы использования. По функциональной принадлежности различают:

Для первых характерны промышленные агрегаты, областью применения которых, является предприятия, бассейны, административные и другие крупные помещения промышленного назначения. Вторым свойственна точность и высокая надежность, т.к. они применяются в медицинских учреждениях, лабораториях, устанавливаются на ЗВМ, постах управления и т.д. Третьи применяются для кондиционирования закрытых влажных помещениях, для поддержания микроклимата на протяжении длительного времени, применяются в подвалах для хранения вина, его выдержки и правильного содержания в идеальных условиях. Последние же обладают возможностью подмеса воздуха, который поступает с наружи благодаря электрической энергии. В результате достигается мощное сильное охлаждение или подогрев.

Классификация кондиционеров

  1. Мобильные, оснащенные поддоном и шлангом для отвода воды (конденсата), применяются в домашних условиях. мобилный кондиционер в доме
  2. Моноблочный, характеризуется наличием двух отверстий в стене, высокой надежностью, мощностью и сроком эксплуатации.
  3. Оконные, отличаются своей мобильностью, устанавливаются в оконных проемах, стене, характеризуются легким монтажом и простой эксплуатацией, отличается высоким уровнем шума и неудобством по соотношению к освещению помещения.
  4. Сплит системы – состоят из наружного и внутреннего блоков, состоят из двух труб, в которых циркулирует хладон. В свою очередь, подразделяются на настенный, канальный, кассетный, универсальный, колонный.
  5. Мульти-сплит системы, отличаются наличием наружного и нескольких внутренних блоков.
  6. Системы с контролером хладагента, выделяются изменчивым наружным блоком, в зависимости от потребления мощности внутренним.

Общие понятия принципа работы сплит системы кондиционера

Принцип работы основан на простой циркуляции хладагента (фреона) в замкнутой системе, состоящей из компрессора, испарителя, конденсатора и дроссельного устройства, соединенных между собой медными трубками, где и циркулирует фреон, переходя из жидкого состояния в пар и обратно.

принцип работы кондиционера

Составные части:

Из испарителя непосредственно в компрессор под низким давлением поступает фреон в газообразном состоянии, давление в нем может достигать показателей до 3-5 атмосфер, а температура поддерживается на уровне 10 – 20°С. Следующим этапом является сжатие фреона в компрессоре до 17-20 атмосфер и нагревается до 80 – 90°С. В свою очередь на конденсатор поступает воздух, температура которого гораздо ниже температуры фреона, в следствии такого воздействия, фреон остывает и приобретает жидкое состояние, затем выходит из конденсатора под высоким давлением, снижает температурный показатель, но превышает на 20°С атмосферную.

Следующей фазой является движение фреона, предварительного прогретого, из компрессора в терморегулирующий вентиль, где он основательно остывает, частично испаряясь при этом. Уже финальным этапом является поступление его в газообразном состоянии с низким давлением и сниженным температурным показателем в испаритель и обдувается воздухом в помещении. В этот момент фреон достигает полного газообразного состояния, забирает тепло воздуха, возвращается в компрессор и весь цикл снова, повторяется. Именно в этом состоит принцип работы сплит системы кондиционера.

Более наглядно показано в видео:

Основной принцип работы мульти сплит системы

Мульти сплит системы отличаются наличием двух, сообщающихся между собой замкнутых блоков, внешнего и внутреннего. Принцип работы мульти сплит системы очень схож с предыдущим, отличием является то, что внешний блок – компрессорно-конденсаторный, а внешний – испарительный. Главным отличием таких систем является наличие функции обогрева, т.е. весь процесс может обращаться в обратном направлении, что позволяет фреону не только забирать температуру, но и отдавать ее.

Главной особенностью работы мульти сплит системы является принцип обогрева, при переключении на который, испарение фреона будет осуществляться в наружном блоке, а процесс конденсации во внутреннем. Данная система способна создать микроклимат в помещении, самостоятельно контролировать все параметры и выводить их на дисплей. Более подробной и понятной, с легким восприятием материала, для каждого человека, является визуализация, принцип работы сплит системы, видео доступно и в облегченной форме донесет до каждого заинтересовавшегося, принцип работы сплит системы кондиционера.

Устройство и принцип работы сплит-системы

Многие из нас пользуются дома или на работе агрегатами для охлаждения воздуха в помещениях – кондиционерами. Но о том, как они функционируют, знает далеко не каждый. Задача данной статьи – объяснить устройство и принцип работы сплит-системы, что наиболее часто встречаются в нашей повседневной жизни.

Устройство бытового кондиционера

Современная сплит – система разделена на две части – наружный и внутренний блоки. Каждый из них выполняет свою функцию и содержит набор соответствующего оборудования. Внутри корпуса наружного блока находится теплообменник – конденсатор, вентилятор, призванный прогонять через него воздух, и компрессор – нагнетатель давления. Из более мелких, но не менее важных функциональных элементов следует выделить осушитель, расширительный клапан и соединительные трубки из меди. Кроме того, устройство данного узла предусматривает запитку от электросети, для чего в нем имеется необходимые электротехнические элементы, а также средства автоматизации.

Примечание. В случае когда конструкцией предусматривается работа сплит-системы на обогрев, в наружном блоке дополнительно установлен четырехходовой клапан с электроприводом, подогреватель компрессора и регулятор давления конденсации.

Внутренняя часть кондиционера помимо корпуса содержит теплообменник – испаритель с вентилятором центробежного типа, фильтрующие элементы, жалюзи для направления потока воздуха и ванночку для сбора конденсата. Между внутренним и наружным блоком прокладываются 2 магистрали для хладоносителя, по трубе с большим диаметром он движется в виде газа, с меньшим – в жидком состоянии. Ниже на рисунке показано устройство сплит-системы с указанием основных элементов:

1 – компрессор; 2 – четырехходовой клапан для переключения режимов «зима – лето»; 3 – электронный блок; 4 – осевой вентилятор; 5 – теплообменник – конденсатор; 6 – магистрали для хладагента; 7 – центробежный вентилятор; 8 – теплообменник – испаритель; 9 – фильтр грубой очистки; 10 – фильтр тонкой очистки.

Принцип работы

Сплит – система, как и всякая холодильная машина, отличается очень высокой эффективностью. Для примера: охладитель, потребляющий электрическую мощность в размере 1 кВт, обладает холодопроизводительностью ориентировочно 3 кВт. При этом никакие законы сохранения энергии не нарушаются и КПД установки вовсе не 300%, как можно подумать.

Следует понимать, что принцип работы кондиционера заключается не в производстве холода, а в переносе тепловой энергии из одного места в другое посредством хладагента, называемого рабочим телом.

В качестве рабочего тела выступает фреон, чья температура кипения почти на 100 ºС ниже того же показателя у воды. Хитрость состоит в том, что для парообразования любая жидкость должна получить большое количество тепловой энергии, ее рабочее тело и отнимает у комнатного воздуха в испарителе. В физике эта энергия называется удельной теплотой парообразования.

Испаренный во внутреннем блоке фреон по трубке большого диаметра поступает в компрессор, создающий давление в сплит-системе и далее, в теплообменник – конденсатор. Рабочее тело, находящееся под давлением, интенсивно конденсируется в нем при контакте с наружным воздухом, высвобождая в атмосферу ранее поглощенное тепло. Только теперь это называется удельной теплотой конденсации, при постоянном количестве фреона в системе ее величина равна затраченной энергии парообразования. Как происходит описанный процесс, показывает схема работы кондиционера сплит-системы:

После перехода в жидкую фазу хладагент проходит через осушитель с целью отделения влаги и входит в расширительный клапан. Здесь за счет резкого увеличения размера канала (сопла) снижается давление и рабочее тело снова возвращается в испаритель за очередной порцией тепла.

Из электрооборудования, потребляющего значительную мощность, на схеме можно увидеть два вентилятора и компрессор, остальные источники энергопотребления ничтожно малы. То есть, приведенный в примере 1 кВт электричества расходуется лишь на вращение осей вентиляторов и компрессора, всю остальную работу проделывает фреон.

Все прочие функции – за системами автоматики. По достижении установленной температуры в помещении датчик подает сигнал на блок управления, а тот останавливает компрессор и вентиляторы, процесс прекращается. Воздушная среда в комнате нагрелась, — и датчик снова инициирует запуск охладителя, такая циклическая работа идет непрерывно. В то же время инверторные сплит – системы, чья конструкция немного отличается от устройства обычных кондиционеров, никогда не останавливают процесс. Такие агрегаты характеризуются плавным изменением температуры и тихим режимом работы компрессора.

Примечание. При интенсивных процессах теплообмена на ребрах испарителя и конденсатора выпадает влага, содержащаяся в воздухе, для ее сбора и отвода конструкция кондиционера предусматривает ванночку и систему трубок.

Для перехода установки в режим подогрева воздуха происходит переключение направления движения рабочего тела, вследствие чего теплообменники меняются функциями, наружный становится испарителем и отбирает теплоту из окружающей среды, а внутренний действует как конденсатор, передавая эту энергию в помещение. Для перераспределения потоков в схему введен четырехходовой клапан, чтобы не приходилось мудрить с компрессором.

Заключение
Сплит – система, как и другие холодильные машины, является очень экономичной в силу эффективности своей работы. Именно по этой причине они получили широкую популярность для создания комфортных условий в зданиях различного назначения.

Кандидат технических наук. Начальник Центра образовательных стандартов и программ «Московского государственного строительного университета» ( НИУ «МГСУ» ).

Как работает кондиционер: принцип работы кондиционера, его устройство и техническая схема

Залогом длительной и эффективной работы кондиционера является его правильная эксплуатация и регулярное обслуживание. Согласны? Но чтобы не допустить поломок этого совсем недешевого оборудования, желательно изучить устройство, а также рассмотреть принцип работы кондиционера.

Именно эти вопросы мы и обсудим в нашем материале – подробно разберем основные конструкционные элементы типового климатического оборудования. А также поговорим о принципе и особенностях его функционирования, приведем типовую схему. Дополним статью наглядными фото и полезными видеорекомендациями.

Устройство типичного кондиционера

Сложно представить комфортную жизнь современного человека без кондиционера. И чтобы при его эксплуатации у пользователя не возникало проблем и поломок, желательно в общих чертах ознакомиться с устройством и принципом работы этого типа климатического оборудования. Об основных узлах и элементах конструкции кондиционера мы и поговорим далее.

Основные конструкционные элементы оборудования

Если бы пользователь увидел кондиционер, который повышает комфортность его проживания, в разрезе, то нашел бы там достаточно много конструкционных элементов и узлов. Часть из них служит для управления агрегатом, помогает штатной электронике и пользователю контролировать ситуацию.

А основными, влияющими на функциональность, являются такие элементы конструкции, как:

  • испаритель, который находится во внутреннем блоке кондиционера и предназначен для обеспечения поглощения используемым хладагентом тепла при превращении в газообразное состояние;
  • конденсатор – этот элемент конструкции размещается во внешнем блоке кондиционера и предназначен для обеспечения перехода имеющегося хладагента в жидкое состояние, причем с одновременным выделением тепла.

По своей сути оба элемента представляют собой радиаторы. Которые занимают значительную часть в конструкции блоков кондиционера. Это необходимо для обеспечения эффективного теплообмена между хладагентом и воздухом.

Испаритель и конденсатор представляют собой конструкцию, состоящую из медных труб небольшого диаметра с надетыми на них поперечными алюминиевыми пластинами, которые призваны повысить скорость теплообмена.

Что еще влияет на работоспособность кондиционеров?

Кроме перечисленных выше испарителя и конденсатора есть еще несколько элементов конструкции, которые обеспечивают эффективность климатического оборудования.

К ним относятся:

  • вентиляторы;
  • компрессор;
  • терморегулирующий вентиль (клапан).

Такие изделия, как вентиляторы, установлены в каждом блоке кондиционера. Их задача состоит в усилении воздушных потоков, которые обдувают испаритель или конденсатор. Что существенно повышает производительность системы в целом.

Компрессор вполне возможно назвать сердцем любого современного кондиционера. Причина в том, что именно он обеспечивает перемещение хладагента по холодильному контуру. Который обычно состоит из медных трубок.

Кроме того, компрессор предназначен для сжатия хладагента за испарителем. Что также повышает производительность любого кондиционера.

О диагностике компрессора и особенностях устранения поломок мы говорили в этом материале.

Терморегулирующий вентиль предназначен для снижения давления хладагента перед испарителем. Эта особенность обеспечивает более лучший теплообмен.

Роль хладагента в работе климатического оборудования

Любой современный кондиционер — это техническая система, состоящая из ряда узлов и частей. Но все они будут бесполезны без хладагента, представляющего собой вещество, которое легко переходит с жидкого состояния в газообразное и наоборот. При этом выделяя или поглощая значительное количество тепла.

В качестве хладагента уже много десятилетий применяют различные виды вещества под названием фреон – это, главным образом, смесь этана и метана. Главной особенностью указанной субстанции является низкая температура кипения. Что происходит при 5-10 °С. При этом фреон во время испарения может нагреваться до 70-90°. Эти его особенности позволяют отводить огромное количество тепла, причем достаточно быстро.

А еще указанный хладагент бесцветный, без запаха и, самое главное, безвредный для здоровья пользователей. В то же время наиболее востребованный на сегодня вид фреона (R-22) оказывает негативное воздействие на озоновый слой атмосферы. Поэтому, если вы неравнодушны к проблемам экологии, тогда следует приобретать кондиционеры, работающие на хладагенте R-410. Который не разрушает защитные слои атмосферы.

На практике заправка кондиционера фреоном выполняется достаточно редко. К примеру, после ремонта, обслуживания, утечки. И в любом из случаев указанный хладагент (R-410) не навредит здоровью пользователей и их питомцев.

Принцип работы и схема кондиционера

Кондиционер кажется довольно простым оборудованием, основные конструкционные узлы которого не представляют особой сложности. Поэтому разберем детально его принцип работы, который также крайне прост.

Как работает типовой кондиционер?

Испаряясь жидкости поглощают тепло, причем активно, а при конденсации (перехода с газообразного состояния обратно в жидкое) выделяют его. И указанные физические явления традиционно являются основой принципа работы кондиционеров.

Удостовериться, что указанный способ отвода тепла эффективный, можно даже в домашних условиях. К примеру, нанеся на поверхность своей кожи любой спиртосодержащий раствор, который, быстро испаряясь, оставляет после себя чувство холода. Так как тепло с поверхности тела поглощается и отводится в сторону.

Точно так происходит и в помещении. Причина в том, что жидкий хладагент, попав во внутренний блок кондиционера, активно и в больших количествах поглощает излишки тепла, при этом его температура существенно повышается.

В результате он испаряется и перемещается во внешний блок (обычно размещенный за пределами здания). Где под воздействием более холодного воздуха, в значительных количествах нагнетаемого вентилятором, происходит обратный процесс.

То есть осуществляется конденсация, в результате которой хладагент становится опять жидким, при этом, соответственно, выделяется тепло. А дальше последует новый цикл и так до бесконечности.

Принципиальная схема работы оборудования

Независимо от вида, типа и названия кондиционера процесс охлаждения воздуха всегда одинаков. Так после включения хладагент подается в испаритель. При этом его давление составляет 3-5 атмосфер, а температура находится в пределах 10-20 °С.

Далее в газообразном состоянии фреон перемещается в компрессор. И тут же сжимается до 15-20 атмосфер. Кроме того, происходит нагревание хладагента до 70-90 °С.

После чего газ транспортируется в конденсатор, активно обдуваемый вентилятором. В результате воздействия нагнетаемого воздуха с более низкой температурой фреон выделяет тепло, что приводит к его переходу в жидкое состояние.

Но все же его температура остается на 10-20 °С выше, чем аналогичный показатель окружающего воздуха. Эта проблема решается в момент перемещения жидкости через терморегулирующий вентиль. Где давление хладагента снова снижается до небольших 3-5 атмосфер. Что дает возможность фреону дополнительно остыть и он готов к новому циклу поглощения тепла, поэтому снова подается в испаритель.

Особенности функционирования кондиционера

Для работы кондиционера нужна электроэнергия, но это выгодно, так как у него достаточно высокий КПД.

Но если в сети регулярные перепады напряжения, то, чтобы избежать поломки этого вида климатического оборудования, следует сразу же установить и стабилизатор.

Несмотря на простой и эффективный способ теплообмена, следует всегда помнить о том, что кондиционер будет соответствовать заявленным характеристикам только при регулярном техническом обслуживании.

Выводы и полезное видео по теме

Приложенный ниже видеоролик поможет углубить и закрепить полученные по теме знания:

Принцип работы любого кондиционера, независимо от марки, типа, достаточно прост. Так как в его основе простейшие физические явления. В тоже время следует помнить, что климатическое оборудование имеет различные технические характеристики. Кроме того, кондиционеры отличаются надежностью, эффективностью, удобством в управлении. Что нужно учитывать, как и будущий переход на безопасный фреон, так как эта особенность может привести к финансовым потерям.

Хотите дополнить изложенный выше материал полезными сведениями или замечаниями? Или у вас остались вопросы по теме нашей статьи? Задайте их нашим экспертам и другим посетителям сайта в блоке обратной связи, расположенном ниже.

Принцип работы и устройство кондиционера

Вы удивитесь, но кондиционер работает очень просто. Для сравнения: достаточно капнуть на кожу воду, пока она испаряется, вы ощущаете холод. Принцип устройства бытового кондиционера такой же: хладогент, циркулируя, охлаждается и нагревается. Разбираемся, как работает кондиционер в квартире, что такое сплит-система и из чего она состоит.

Кондиционер иначе называется сплит-системой (от англ. split — разделение). Он состоит из двух блоков: наружного и внутреннего. Первый крепится на стене со стороны улицы, второй — в помещении. Вместе они составляют замкнутую систему движения хладагента — рабочего вещества кондиционера.

Внешний и внутренний блок сплит-системы (кондиционера)

Основные узлы кондиционера

компрессор. Сжимает хладагент, который в процессе сжатия нагревается, и поддерживает его движение по холодильному контуру;

конденсатор. Радиатор, находящийся в наружном блоке. В нём газообразный фреон,охлаждаясь за счет обдува уличным воздухом, конденсируется до жидкого состояния;

дросселирующее устройство. Понижает давление, уменьшая температуру хладагента;

испаритель. Радиатор, находящийся во внутреннем блоке. Противоположен по принципу действия конденсатору: в нем фреон при повышении температуры испаряется;

вентиляторы. Обеспечивают теплообмен внутреннего и внешнего блоков кондиционера с окружающей средой;

медные трубки, по которым циркулирует хладагент.

Устройство наружного блока

Наружная часть кондиционера размещается на стене со стороны улицы. Это позволяет обеспечить отведение тепла из помещения и снизить уровень шума в нем. Наружный блок состоит из нескольких базовых частей:

вентилятор. В простых моделях имеет одну скорость вращения. Дорогие варианты предполагают несколько скоростей либо плавную регулировку;

конденсатор. В домашних кондиционерах используются конденсаторы воздушного охлаждения;

компрессор. Встречаются классические роторные и двухроторные. Вторые отличаются практически полным отсутствием вибраций.;

дросселирующее устройство. В домашних кондиционерах имеет вид капиллярной трубки или электронного расширительного вентиля;

плата управления. Во внешнем модуле встречается лишь на инверторных кондиционерах.

Устройство внутреннего блока

Внутренний блок — часть сплит-системы, которая располагается в комнате. В него входят:

декоративная передняя панель корпуса. За ней скрываются воздушные фильтры и испаритель (теплообменник).

фильтр грубой очистки. Сетка, которая ловит на входе во внутренний блок крупные частицы: шерсть, волосы, пыль;

фильтры тонкой очистки;

вентилятор. В отличие от вентилятора наружного блока, как правило, имеет несколько скоростей;

испаритель. Представляет собой медную трубку с алюминиевым оребрением;

горизонтальные жалюзи. Подвижные элементы блока, которыми можно управлять при помощи пульта. Они направляют поток воздуха в нужную сторону по вертикали;

вертикальные жалюзи. Почти во всех бытовых сплит-системах их можно регулировать лишь вручную. Направляют воздушный поток по горизонтали;

блок управления. В защищенном пластиковом боксе установлена плата управления, к которой подключены пусковые элементы двигателей и датчиков;

индикаторная панель. Располагается на передней панели кондиционера и демонстрирует состояние работы оборудования;

дренажная ванночка. Лоток, в который стекает конденсат с поверхности теплообменника. Затем конденсат отводится в канализацию или на улицу по дренажной трубке.

Внутренних блоков в квартире можно установить несколько. При этом они могут быть подключены к одному наружному блоку.

Принцип работы кондиционера

Основа процесса — особенность жидкостей поглощать тепло при испарении и отдавать его при конденсации. В кондиционере циркулирует хладагент, который в зависимости от температуры и давления меняет агрегатное состояние, то есть становится то газом, то жидкостью.

Четыре базовых узла – компрессор, конденсатор, дросселирующее устройство и испаритель – объединены между собой трубками, создающими холодильный контур, внутри которого движется хладагент.

Принцип работы кондиционера

Из испарителя в компрессор поступает газообразный хладагент с низкой температурой. В компрессоре производится сжатие газа, одновременно повышаются и давление, и температура газообразного хладагента. Далее горячий хладагент под большим давлением поступает в конденсатор.

В конденсаторе газ остывает, т.к. обдувается потоком более холодного воздуха и превращается в жидкость, отдавая тепло. А выходящий из конденсатора воздух нагревается за счет тепла, отданного сжатым хладагентом.

Далее хладагент поступает в дросселирующее устройство. На этом участке он несколько теплее атмосферного воздуха, находится в жидком состоянии и под высоким давлением. В процессе прохождения через дросселирующее устройство давление хладагента резко снижается. Это сопровождается понижением его температуры.

В завершении цикла хладагент возвращается в испаритель, где на него воздействует комнатный воздух. Хладагент вновь становится газом, забирая тепло из комнаты. И такой цикл повторяется до тех пор, пока кондиционер включен.

Как избежать поломок?

Пожалуй, одна из самых сложных проблем при работе сплит-системы – это не успевший перейти в газ хладагент. Из испарителя жидкость попадает на вход компрессора, а поскольку жидкость – несжимаемое вещество, происходит гидроудар. Основная причина поломки – в загрязнении фильтров внутреннего блока, засорении тополиным пухом поверхности конденсатора внешнего блока. Поэтому нужна профилактика: регулярная очистка и плановые осмотры специалистом.

Если соблюдать простые правила, сплит-система прослужит долгие годы, обеспечивая надежное и безупречное кондиционирование воздуха.