Принцип работы кондиционера в квартире

Дело в том, что холод не «производится», а происходит перенос тепла из одного места в другое с помощью хладагента. Благодаря этому и появился термин «тепловой насос». По этой же причине кондиционер «производит» тепла или холода примерно в 3 раза больше, чем потребляет электроэнергии — факт, вызывающий недоумение у людей, не обремененных знанием холодильной техники.

Понять, как устроен кондиционер и откуда в тридцатиградусное пекло берется освежающая прохлада, не так уж сложно. Рассмотрим это на примере сплит-системы. Как известно из школьного курса физики, при испарении любая жидкость поглощает тепло. Если налить на руку спирт или одеколон, тут же почувствуешь холод. И наоборот, при конденсации пара тепло выделяется. Именно этот известный принцип и эксплуатирует любой кондиционер.

Дело в том, что холод не «производится», а происходит перенос тепла из одного места в другое с помощью хладагента. Благодаря этому и появился термин «тепловой насос». По этой же причине кондиционер «производит» тепла или холода примерно в 3 раза больше, чем потребляет электроэнергии — факт, вызывающий недоумение у людей, не обремененных знанием холодильной техники.

Что за чудо — машина с КПД 300%? И почему это загадочное вещество «хладагент» то поглощает, то отдает тепло, ведь из школьного курса физики известно, что оно всегда переходит от более нагретого тела к менее нагретому? Что заставляет хладагент переносить тепло из помещения, в котором чуть больше 20 градусов на улицу, где порой бывает под +40?

Но для того, чтобы кондиционер заработал, в замкнутый контур нужно встроить еще как минимум два элемента. Это компрессор, повышающий давление до давления конденсации, который установлен в контуре перед конденсатором, и дросселирующее устройство, понижающее давление до давления испарения, перед испарителем.

Перечисленные пять элементов:
1. замкнутый контур с хладагентом,
2. наружный теплообменник,
3. внутренний теплообменник,
4. компрессор,
5. дросселирующее устройство,
составляют основу холодильного контура любого кондиционера, от самого простого до самого сложного.

Для того, чтобы кондиционер мог работать не только на холод, но и на тепло, в контур необходимо добавить четырехходовой вентиль. Его задача «превращать» испаритель в конденсатор и наоборот. Такой кондиционер называют кондиционером с реверсивным циклом, который может переносить тепло не только из помещения на улицу, но и наоборот.

Кондиционер и уличный воздух:

Принцип работы кондиционера в квартире

Суть данного процесса заключается в том, чтобы забрать комнатный воздух и «пропустить» через внутренний блок (а точнее через его радиатор, где воздух охладится). Затем охлажденный воздух возвращается обратно в помещение. Так происходит до тех пор, пока температура в комнате не достигнет нужного значения.

Осуществляется это следующим образом:

1. У кондиционеров «on/off» (неинверторных).

Компрессор кондиционера работает на «полную» (воздух в комнате охлаждается), когда температура в помещении теплее, чем нужно. Как только температура достигает нужного значения, компрессор выключается. Таким образом, кондиционер то включается, то выключается, поддерживая настроенную температуру.

Компрессор такой сплит-системы работает на «полную» мощность, если температура в помещении намного теплее, чем нужно. Когда температура приближается к настроенному значению, компрессор «сбавляет обороты» и с минимальной мощностью поддерживает «градус».

Это нужно знать: вал (вентилятор) внутреннего блока вращается независимо от работы компрессора.

фильтры тонкой очистки;

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.

Для переноса тепловой энергии кондиционер потребляет электроэнергию. Но следует отметить, что кондиционер переносит приблизительно в три раза больше энергии, чем потребляет. Электроэнергия необходима для работы компрессора, который создавая перепады давлений заставляет хладагент то испарятся то конденсироваться.

Внутренний блок состоит из следующих основных узлов:

Следует отметить, что кондиционер не производит холод (или тепло), а переносит его из помещения на улицу. В зависимости от выбранного режима, кондиционер либо переносит тепло из помещения на улицу, либо с улицы в помещение (обогрев).

Чтобы охладить воздух в комнате, необходимо отвести тепло, полученное в результате охлаждения. Тепло — это энергия. А энергия, как известно, не может исчезнуть бесследно. Именно по этому кондиционер состоит из двух блоков: внутреннего и наружного. Существуют также одноблочные системы охлаждения, которые отводят тепло по выведенному наружу воздухопроводу.

Переносчиком тепловой энергии в кондиционере (как и в холодильнике) является специальный хладагент. Чаще всего им является фреон.

Параллельно парообразный хладагент проходит через компрессор наружного блока, он сжимается за счет работы компрессора, давление и температура (до 50-60°C) повышаются. Далее горячий пар, попадая в наружный блок, охлаждается и преобразуется в жидкость, отдавая свое тепло атмосфере. После конденсатора хладагент уже в жидком виде опять дросселируется, её давление падает, и температура вновь опускается до 5-10°C, жидкость снова начинает закипать в теплообменнике-испарителе, поглощая тепло из охлаждаемого помещения.

Практически вся современная техника работает от электричества (электросети или аккумулятора) – будь то холодильники, телевизоры, или встроенные пылесосы. Кондиционеры, хотя и не все из них являются бытовыми приборами, тоже работают от электрической сети. У них – непростая задача преобразовать получаемую рабочую энергию в прохладу и комфорт. И они, именно для этого их и проектировали, с этой задачей справляются.

Каков же, собственно, принцип работы кондиционеров?

Мы выяснили, что кондиционер потребляет электричество, но что же делает выходящий из него воздух таким холодным? И где этот воздух берется, кстати, тоже не совсем понятно.
Если спросить, откуда берется этот воздух у несведущего, мы в 9 из 10 ответов получим вариант, согласно которому воздух «всасывается из того большого шумного ящика с вентилятором снаружи» (внешнего блока кондиционера распространенного типа — бытовой настенной сплит-системы). Оставшийся ответ, скорее всего, будет просто «не знаю».

Но, давайте по порядку.

В случае с климатической техникой главную роль играет хладагент. Основываясь на его физико-химических свойствах, а точнее, изменение его давления для преобразования из жидкообразного состояния в пар и обратно, такие климатические устройства как кондиционер, способны разделять в пространстве области с пониженной и повышенной температурой. Такой же принцип работы заложен и в привычном нам холодильнике.

До относительно недавнего времени в кондиционерах, которые продаются на территории СНГ, в основном использовался хладагент R-22 (гидрофтороуглерод HCFC), теперь под влиянием природоохранных законов и общественного мнения производители постепенно переходят на типы хладагентов, не разрушающие озоновый слой Земли, такие как R-410 и R-407.

Параллельно парообразный хладагент проходит через компрессор наружного блока, он сжимается за счет работы компрессора, давление и температура (до 50-60°C) повышаются. Далее горячий пар, попадая в наружный блок, охлаждается и преобразуется в жидкость, отдавая свое тепло атмосфере. После конденсатора хладагент уже в жидком виде опять дросселируется, её давление падает, и температура вновь опускается до 5-10°C, жидкость снова начинает закипать в теплообменнике-испарителе, поглощая тепло из охлаждаемого помещения.

Являясь устройством, поддерживающим заданный микроклимат, кондиционер выполняет различные функции — охлаждения, очищения, нагрева воздуха, вплоть до осушения. Но в отличие от остальной техники, выполняющей свои функции при помощи воды, таких, например, как климатические комплексы, кондиционеры работают с влагой, получаемой непосредственно из воздуха.

Одна из основных и самых нагруженных деталей сплит-системы — это компрессор. Непосредственно участвует в процессе переноса тепла: приводит в движение фреон и осуществляет основную работу по изменению физических свойств хладагента. На схеме №2 изображён рабочий цикл кондиционера:

В основе работы любой системы кондиционирования, будь то домашняя сплит-система или промышленный кондиционер, заложены простые законы физики, которые гласят, что при испарении вещества происходит поглощение энергии и наоборот: при конденсации – выделение теплоты.

Любой современный кондиционер – это насос по перекачке тепла из одного места в другой путём чередования процесса расширения и сжатия рабочего тела (газа фреона).

На схеме №1 представлены основные агрегаты кондиционера:

2. Компрессор кондиционера.

Одна из основных и самых нагруженных деталей сплит-системы — это компрессор. Непосредственно участвует в процессе переноса тепла: приводит в движение фреон и осуществляет основную работу по изменению физических свойств хладагента. На схеме №2 изображён рабочий цикл кондиционера:

Как видно из представленной схемы работы кондиционера испарившийся (и, напомним, поглотивший в помещении тепло) фреон по фреонопроводу попадает в компрессор внешнего блока. Газообразный фреон имеет малое давление и достаточно высокую температуру, но для повышения КПД компрессор сжимает газ при этом температура ещё больше увеличивается на фоне роста давления, что увеличивает перепад температур воздуха снаружи теплообменника внешнего блока и рабоичм телом, т.е. самим фреоном.

В решётке внешнего блока сплит-системы фреон, имеющий избыточное давление и температуру быстро отдаёт тепло и переходит в жидкое состояние. Его температура понижается и он готов снова попасть во внутренний блок Вашей сплит-системы для удаления тепла.

Компрессор бывает разной конструкции: поршневой, ротационный, винтовой, спиральный. Классический поршневой компрессор из-за нестабильности создаваемого давления (цикличность работы приводит е перепадам давления рабочего газа) и шумности работы постепенно уходит в небытие.

Неоспоримые лидеры в производстве надёжных и долговечных компрессоров — производители исконно японских марок, таких как Mitsubishi Electric, Daikin, Toshiba.

Некоторые известные корейские производители кондиционеров, такие Panasonic, самостоятельно не производят компрессора, но закупают агрегаты у японских производителей и без страха дают гарантию в 5 лет на их работу. Новые современные компрессора, которые обладают увеличенным ресурсом, а также позволяют сплит-системе работать при существенных перепадах температур.

Компрессор зачастую работает на повышенных оборотах и под воздействием негативных внешних факторов. В состав фреона производители добавляют специальное масло и присадки для смазки особо нагруженных частей. Именно поэтому зачастую невозможно на старую фреоновую трассу (по которой проходил фреон типа R22) установить сплит-систему нового типа (на фреоне R410).

3. Теплообменник внешнего блока кондиционера.
Как уже понятно из названия (и описания предыдущих агрегатов) обеспечивает отвод тепла от газообразного фреона высокого давления для возможности перехода фреона в жидкое состояние.

Задача инженеров заключается в том, чтобы в ограниченном пространстве внешнего блока сплит-системы обеспечить отвод тепла, получаемого от целой комнаты/помещения в несколько квадратных метров. Это достигается благодаря извилистой форме трубок теплообменника, дополнительным вставкам пластин, принимающих на себя тепло.

Очень сильно на теплоотдачу влияет степень загрязнённости теплообменника. В случае если он засорится (из-за эксплуатации в пыльных условиях, налипания пуха и пыльцы), то резко снизится КПД теплоотдачи, что может привести к выходу всей системы из строя.

Теплообменник требует особого ухода и регулярной чистки. Более подробно Вы можете ознакомится в разделе «Обслуживание кондиционеров».

4. Фреонопровод.

Часть сплит-системы, которая собственно и позволила разделить в кондиционере функцию охлаждения (в помещении) и отвода тепла (на улицу). Состоит, как правило, из двух медных труб: одна меньшего диаметра — жидкостная, по ней фреон в жидком состоянии поступает во внутренний блок; вторая — большего диаметра, для отвода испарившегося и превратившегося в газ фреона из внутреннего блока кондиционера к теплообменнику наружного.

При прокладке трассы также укладывают:

Более подробно об особенностях и порядке монтажа можете узнать из раздела » Монтаж кондиционеров «.

5. Теплообменник внутреннего блока сплит-системы.

Призван обеспечить эффективное испарение фреона. При испарении фреона происходит охлаждение медной трубы теплообменника. Чем мощнее кондиционер — тем больше по габаритам приходится выполнять сам теплообменник. Именно поэтому с ростом мощности охлаждения сплит-системы увеличиваются и габариты самого внутреннего блока кондиционера.

• осушение теплообменника. После выключения сплит-системы происходит временный обдув решётки для осушения
• обработка теплообменника спец.покрытием, предотвращающим образование микроорганизмов

6. Крыльчатка внутреннего блока кондиционера.

Функция аналогична вентилятору внешнего блока. Особые требования относятся к аэродинамике и выравниванию воздушного потока внутреннего блока для достижения двух целей:

• снижения шумового давления (для обеспечения комфортного пребывания в помещении при работающем блоке)
• повышения коэффициента полезного действия при теплообмене

• настенные блоки;
• настенно-потолочные;
• кассетные устройства;
• канальные;
• колонные кондиционеры;
• оконная техника;
• шкафные (прецизионные) устройства.

Существующие типы кондиционеров

Сегодня можно подобрать устройство, которое будет поддерживать нужную температуру в помещении наряду с учетом особенностей конфигурации помещения. При этом можно выбрать модель подходящей мощности и с соответствующим интерьеру внешним видом. Принцип работы кондиционера в ряде случаев одинаков, однако, некоторые типы предполагают индивидуальные конструктивные особенности. Различают:

• настенные блоки;
• настенно-потолочные;
• кассетные устройства;
• канальные;
• колонные кондиционеры;
• оконная техника;
• шкафные (прецизионные) устройства.

В момент испарения происходит поглощение теплоты в помещении, которая через конденсатор выбрасывается наружу.

Устройство бытовой сплит-системы

Стандартная классическая сплит-система состоит из следующих частей:

Внутренний блок включает в себя следующие компоненты: корпус, испаритель – в нем происходит переход фреона из жидкого состояния в газообразное, воздушный центробежный вентилятор, предназначенный для интенсивного теплообмена с окружающей средой, воздушные фильтры (в зависимости от модели кондиционера), приспособления для специальной обработки воздуха, жалюзи и поддон для сбора конденсата (рисунок 2).

Переносчиком тепловой энергии в кондиционере (как и в холодильнике) является специальный хладагент. Чаще всего им является фреон.

Принцип работы кондиционера. Как работает кондиционер?

Начнем с простого. Вещества имеют такое свойство — при испарении они поглощают тепло, при конденсации они его выделывают. На этом физическом явлении и построена работа кондиционера.
Принцип действия кондиционера основан на изменении агрегатного состояния хладагента (фреона) в зависимости от температуры и давления в замкнутой системе. Для начала ознакомимся с основными узлами кондиционера.

Основными узлами любого кондиционера являются:

У современного кондиционера имеется электронный блок, который управляет работой в зависимости от выбранного режима. Все современные модели имеют пульт дистанционного управления, позволяющий задавать параметры.

Наружный блок кондиционера

Наружный блок кондиционера состоит из следующих основных узлов:

Вентилятор, создающий поток воздуха для обдува конденсатора.
Конденсатор — это радиатор, в котором происходит охлаждение и конденсация фреона, воздух проходящий мимо конденсатора нагревается и уходит в окружающую среду. Компрессор, осуществляющий сжатие хладагента и поддержание его движения по холодильному контуру. Плата управления устанавливается, как правило, в инверторных кондиционерах. В неинверторных моделях всю электронику стараются размещать во внутреннем блоке.

Внутренний блок кондиционера

Внутренний блок состоит из следующих основных узлов:

Переносчиком тепловой энергии в кондиционере (как и в холодильнике) является специальный хладагент. Чаще всего им является фреон.

Испаряясь, хладагент (как впрочем и любая другая жидкость) отбирает тепло. Вы можете провести такой физический опыт: протрите руку спиртом или спиртосодержащим раствором (например одеколоном). Вы почувствуете холод. Это спирт испаряясь отбирает тепло вашего тела.

Следует отметить, что использовать кондиционер в качестве обогревателя чрезвычайно выгодно. При потреблении 1 кВт электроэнергии кондиционер перенесет в квартиру около 3 кВт тепла. Помимо этого, воздух в помещении не будет пересушиваться.

принцип работы кондиционера

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.