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.
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.
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.
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.
Что такое сплит система: типы, устройство и принцип работы
Каждый, кто пытался решить проблему охлаждения воздуха в доме или квартире, имеет хотя бы приблизительное представление о том, что такое сплит система. Этот вариант кондиционирования уверенно вытеснил древние “оконники” и сохраняет популярность многие годы.
Понимание особенностей работы сплит-системы позволит выбрать подходящую модель и правильно организовать ее эксплуатацию.
Суть работы и принцип действия
Основное предназначение сплит-системы — охлаждать воздух внутри помещения. Состоит агрегат из двух частей. Одна из них устанавливается снаружи помещения, а другая — внутри. Чтобы соединить их узкой трубой, в толще стены проделывают отверстие. Принцип функционирования сплит систем примерно такой же, как и у холодильников.
Хладагент, циркулирующий по трубке внутри системы, поглощает тепло воздуха, который находится внутри помещения, перемещает тепловую энергию наружу и возвращает окружающей среде. Холодильный контур кондиционера включает два основных элемента: конденсатор и испаритель. Первый из них заключен в наружный блок устройства, а последний находится в блоке, который устанавливают в комнате.
Основные элементы сплит-системы — конденсатор, компрессор и испаритель, между которыми циркулирует хладагент, перемещающий тепловую энергию из комнаты на улицу
Хладагент (как правило, это фреон), перемещается между устройствами по замкнутому контуру.
Внутри помещения он нагревается в процессе поглощения тепловой энергии и становится газом. Таким образом, воздух охлаждается, когда проходит через испаритель. Для улучшения перемещения воздушного потока по всему пространству комнаты, используется вентилятор.
Далее хладагент поступает в конденсатор. Здесь он проходит через компрессор, а затем охлаждается, контактируя с более холодным воздухом улицы. Хладагент снова становится жидким. Принцип работы такой системы соответствует работе обычного холодильника, здесь точно также используется способность фреона испаряться при невысоких температурах.
Устройство сплит-системы
Чтобы процесс функционирования такого кондиционера осуществлялся эффективно, используется ряд элементов. В состав наружного блока обычно входит:
- вентилятор;
- компрессор;
- конденсатор;
- фильтр фреона;
- плата управления;
- защитная крышка;
- штуцеры для медных труб и т.п.
Вентилятор обеспечивает постоянную циркуляцию воздуха вокруг блока, чтобы обеспечить быстрое и стабильное охлаждение фреона. Этот процесс происходит в конденсаторе. С помощью компрессора выполняется сжатие фреона, которое обеспечивает его переход в состояние газа и циркуляцию по холодильному контуру.
Наружный блок сплит-системы устанавливают на специальные кронштейны.
В ходе монтажа следует позаботиться о правильном отведении накапливающегося конденсата
Фильтр очищает фреон от попавших в систему загрязнений, что может произойти во время монтажа.
Помимо упомянутых элементов в наружном блоке также может быть установлен четырехходовой клапан, который необходим, если в модели предусмотрено не только охлаждение, но и обогрев комнаты в зимнее время.
Устройство наружного блока: 1 — вентилятор; 2 — теплообменник; 3 — компрессор; 4 — плата управления; 5 – защитное устройство; 6 – корпус
В инверторных моделях блок управления практически полностью находится в наружной части устройства. Но если инвертор отсутствует, электронику обычно ставят во внутреннем блоке. Эта часть обычно состоит из:
- защитной решетки;
- системы фильтров;
- вентилятора;
- испарителя;
- жалюзи;
- индикаторной панели;
- блока управления;
- штуцеров-соединителей и т.п.
Защитная решетка обычно располагается на передней панели. Ее легко снять или открыть, чтобы получить доступ для обслуживания внутренних элементов кондиционера. Через отверстия этой решетки в устройство поступает воздух для дальнейшего охлаждения. Фильтр грубой очистки — это просто пластиковая сетка, которая задерживает крупный мусор, чтобы он не попадал в корпус блока.
Внутренний блок сплит-системы представляет собой компактное устройство, которое станет украшением любого интерьера.
Его помещают у наружной стены, чтобы сократить расстояние до наружного блока
Фильтры тонкой очистки – чуть более сложная система для удержания загрязнений мелких фракций: частиц пыли, нежелательных запахов, опасных бактерий и т.п.
Обычно устройство снабжено угольным и электростатическим фильтром, но может быть укомплектовано антибактериальным картриджем или другими полезными фильтрами.
Устройство внутреннего блока: 1 – защитная решетка; 2,3 — фильтры; 4 — вентилятор; 5 — испаритель; 6,8 – жалюзи, 7 — панель управления
Вентилятор, как упоминалось ранее, нагнетает охлажденный воздух, который проходит через испаритель. Подвижные жалюзи снабжены электроприводом для регулирования направления потоков охлажденного воздуха. Панель с индикаторами отображает состояние устройства, например, заданную температуру воздуха, режим работы и т.п.
Это общее описание устройства сплит-системы. Конструкция таких кондиционеров может варьироваться в зависимости от дополнительных функций: наличия инвертора, обогрева и т.п. Для комнаты или квартиры достаточно обычного кондиционера. Устройство выбирают в зависимости от мощности, которая должна соответствовать площади помещения.
Виды, типы, дополнительные функции
Современные бытовые кондиционеры способны обслуживать до 90 кв. м. Но если речь идет о большом коттедже или офисе, имеет смысл подумать об установке более производительных устройств. Проблему кондиционирования таких объектов решают с помощью мультисплит-систем или полупромышленных моделей.
Схема наглядно демонстрирует особенности работы сплит-системы: хладагент нагревается, перемещается в испаритель и охлаждается, затем снова возвращается в помещение (+)
Мультисплит-система дает возможность устанавливать несколько внутренних блоков, которые присоединяют к одному общему наружному блоку. Экономически такое решение может оказаться более выгодным, чем использование нескольких обычных сплит-систем, внешний вид фасада однозначно выигрывает.
Альтернативой решения проблемы кондиционирования большого здания может стать система чиллер-фанкойл. Если площадь офиса или коттеджа приближается к размеру500 кв. м или немного его превышает, имеет смысл задуматься об использовании сплит-системы полупромышленного типа.
Канальный вариант такого устройства позволяет смонтировать устройство и ведущий к нему канал под навесным потолком, не нанося ущерба внешнему виду помещения. Эти устройства способны не только очищать и охлаждать имеющийся в помещении воздух, но и выполнять забор свежих масс снаружи, что значительно улучшает микроклимат.
Кассетные кондиционеры устанавливают так, чтобы решетка, сквозь которую подается воздух, стала частью подвесного потолка. Холодный воздух распространяется по комнате быстро и равномерно. В комнатах сложной формы или там, где навесного потолка по каким-то причинам нет, устанавливают напольно-потолочные системы.
Инверторные модели: что следует знать
Существуют модели сплит-систем с инвертором и без него. Оба варианта пользуются популярностью, но разницу все же узнать не помешает. Инвертор – это устройство, способное обеспечить специальное электропитание для компрессора. Инверторная схема состоит в том, чтобы преобразовать переменный ток в постоянный.
Сплит-системы с инвертором потребляют примерно на 30-40% меньше электроэнергии, чем обычные аналоги.
Срок службы таких устройств также более длительный
После этого характеристики постоянного тока изменяются, чтобы преобразовать его опять в переменный ток, но с новыми показателями, и передать электропитание на компрессор.
В результате мощность работы компрессора будет варьироваться в зависимости от ситуации: комфортной температуры, до которой необходимо охладить воздух и исходных показателей, существующих в момент начала работы системы.
При наличии инвертора кондиционер работает постоянно, он не отключается. Для чего это нужно? Несмотря на постоянную работу устройства, инверторная схема позволяет сократить расход электроэнергии примерно на 30%, чем при использовании модели с аналогичными характеристиками, но без инвертора.
Отсутствие регулярных циклов включения-отключения благоприятно сказывается на функционировании кондиционера и позволяет увеличить срок его эксплуатации в полтора-два раза. Такой кондиционер можно оставлять включенным целый день, не переживая по поводу счетов за электроэнергию.
Высокие эксплуатационные характеристики достигаются за счет улучшения производительности теплообменника, а также благодаря современному микропроцессору, который регулирует работу агрегата.
Считается, что сплит-системы, снабженные инвертором, способны быстрее установить оптимальную температуру в комнате и далее поддерживать ее на нужном уровне.
Шума такие устройства производят значительно меньше, чем безинверторные аналоги.
Кондиционер с тепловым насосом
Если сплит-система снабжена тепловым насосом, зимой ее можно смело использовать для обогрева помещения.
Некоторые покупатели ошибочно полагают, что для этого внутренний блок кондиционера снабжен ТЭНами, что совершенно не соответствует действительности.
На самом деле такой кондиционер имеет четырехходовой клапан и систему управления, которая как бы разворачивает процесс охлаждения в обратную сторону.
Устройство охлаждает уже не помещение, а улицу, т.е. работает как тепловой насос типа “воздух-воздух”. Чтобы понять, как можно обогревать помещение с помощью холодного наружного воздуха, нужно изучить функционирование теплового насоса. В работе этого агрегата также используется способность хладагента (все того же фреона) нагреваться при пониженных температурах.
Хотя воздух снаружи и остается холодным, он содержит некоторое количество тепловой энергии с низким потенциалом. Хладагент поглощает эти крохи энергии, концентрирует их, проходит через повышающий давление компрессор и отдает воздуху внутри помещения. Воздушные потоки нагреваются и распространяются по комнате.
В результате обогрев осуществляется при очень низких затратах электроэнергии. Этот вариант считается выгодным и безопасным способом жилья. Стоит отметить, что принципы работы сплит системы и теплового насоса очень похожи. Однако не нужно рассматривать тепловой насос, встроенный в сплит-систему, как основной способ обогрева комнаты, это скорее вспомогательный вариант.
Приобретая устройство, следует внимательно изучить условия эксплуатации и технические характеристики прибора. Тепловой насос эффективен в южных широтах во время теплой зимы при температурах +5…-15 градусов. При -20 обогрев практически невозможен.
Особенности монтажа и правила эксплуатации
Монтаж сплит-системы относительно не сложен, но неопытным мастерам все же следует поручить эту миссию профессионалам, знакомым с работой холодильного оборудования. Обычно сначала устанавливают внутренний и наружный блок, в стене проделывают отверстие и соединяют устройства трубкой.
Для нормального функционирования сплит-системы ее фильтры необходимо регулярно очищать от загрязнений. Следует предотвратить избыточный нагрев оборудования, скачки напряжения и электромагнитное воздействие
Самая ответственная часть — заправка системы фреоном.
Даже если все прочие работы владелец квартиры выполнил самостоятельно, этот этап пусть сделает опытный мастер, практика показывает, что так надежнее.
Неправильный монтаж может заметно снизить эффективность работы кондиционера, он же и является наиболее частой причиной поломок этого оборудования.
Очень важно правильно подобрать место для внутреннего блока. Если холодный поток будет направлен на расположенную рядом поверхность, оборудование станет работать некорректно, а охлажденный воздух распространится неравномерно по объему помещения. Работа наружного блока обычно сопровождается появлением конденсата.
Место для внутреннего блока сплит-системы следует выбирать таким образом, чтобы не было препятствий для свободного перемещения воздушных масс, проходящих через его корпус
Следует позаботиться об отведении этой влаги с помощью специальной трубки, чтобы вода не стекала по стене. Если сплит-система смонтирована правильно, остается обеспечить ее нормальную эксплуатацию. Рекомендуется устанавливать температуру охлаждения в пределах 21-23 градусов.
Более низкие температуры тоже допустимы, но такой режим работы создает дополнительную нагрузку на систему. Кроме того, слишком большая разница между температурой внутри и снаружи здания может иметь нежелательные последствия для здоровья. Внутренний блок лучше установить таким образом, чтобы предотвратить прямое воздействие солнца.
Бурение наружной стены при монтаже сплит-системы осуществляется с помощью специального оборудования, например, устройством для алмазного бурения бетона
Помимо опасности перегрева есть вероятность, что яркий свет может стать препятствием для сигнала светодиода. Чтобы увеличить ресурс работы системы, лучше во время его работы закрывать окна и двери. Конечно, периодически жилище нужно проветривать или следует приобрести модель, которая осуществляет забор воздуха с улицы.
Оборудование следует беречь от избыточного теплового или электромагнитного воздействия. Раз в полгода следует очищать фильтры. Наружный блок необходимо защитить от непогоды. Опасность для оборудования представляют скачки напряжения, если разница между номинальными и реальными показателями превышает 15% от норматива.
Выводы и полезное видео по теме
Наглядное описание принципов работы такой системы можно посмотреть здесь:
Этот ролик описывает практический опыт использования сплит-системы с обогревом:
Надежность сплит-систем и простота в эксплуатации сделали их исключительно популярным вариантом кондиционирования воздуха в жилых помещениях. При правильном монтаже и соблюдении условий работы такое оборудование может безупречно функционировать в течение очень длительного срока.
Принцип работы кондиционера: устройство сплит-системы и их особенности, рекомендации по обслуживанию
Невзирая на тот факт, что кондиционирующие системы сегодня есть во многих квартирах и домах, далеко не каждый пользователь знает об их особенностях и устройстве. Принцип работы кондиционера очень прост. Чтобы его понять, нужно вспомнить уроки школьной физики, когда изучалось поглощение тепла жидкостью и проводились опыты, когда спирт при испарении создавал приятный холодок на руке.
Независимо от модели и типа все современные кондиционеры устроены примерно одинаково. Прибор включает в себя следующие элементы:
- дроссель;
- компрессор;
- конденсатор;
- вентилятор;
- испаритель.
Компрессор отвечает за сжатие фреона и его циркуляцию по узлам оборудования. В жидкость же рабочая смесь превращается с помощью конденсатора, который расположен внутри внешнего блока. В газ фреон превращается испарителем. Дроссель отвечает за регулировку давления циркулирующего фреона. Охлаждается все это вентиляторами.
Работа оборудования
Детали кондиционирующей системы, кроме вращающихся вентиляторов, скреплены друг с другом тонкими трубками из меди. В продаже встречаются модели и с алюминиевыми трубками. По ним перемещается хладагент (фреон). Он поочередно принимает то жидкое, то газообразное состояние. Вентиляторы помогают избежать перегрева всего оборудования.
Нагретая рабочая смесь поступает в конденсатор, в котором она начинает охлаждаться и выделять тепловую энергию, преобразуясь в жидкость. Затем хладагент отправляет в испаритель через дроссель. Тут жидкий и газообразный фреон перемешивается и испаряется, образуя холод. Затем хладагент вновь отправляется в компрессор, и весь процесс повторяется.
Виды кондиционеров
Сегодня в продаже есть несколько типов кондиционирующих систем, хотя все они работают по схожему принципу. По способу подачи воздуха кондиционеры условно классифицируются так:
- рециркулярные;
- приточные;
- приборы с опцией рекуперации.
Последние модели для работы используют воздух внутри, для приточных применяются внешние массы воздуха, а в устройствах с рекуперацией задействованы обе технологии. Существует и другая классификация подобного оборудования:
Выбор конкретной разновидности зависит от особенностей и площади помещения, от финансовых возможностей и личностных предпочтений. Специалисты рекомендуют не экономить на покупке кондиционирующих систем, так как качество тут находится в прямой зависимости от стоимости.
Частые поломки и ремонт
Сейчас для того, чтобы настроить и поставить подобное оборудование на работе или дома, вовсе не нужно понимать принцип его работы. Однако следует знать о самых распространенных неисправностях. Эксперты отмечают, что чаще всего сплит-системы ломаются из-за гидроудара: то есть, фреон попросту не успевает преобразоваться в газ внутри испарителя.
Происходит это по разным причинам. В основном эта проблема характерна для бюджетных моделей, проектирование которых происходило с некоторыми нарушениями.
Даже при незначительных скачках напряжения в них могут происходить неисправности. Гидроудар нередко случается при активизации оборудования в условиях отрицательных температур.
Например, самые дешевые системы ломаются при температуре -12 градусов.
Засорившиеся фильтры — другая ситуация, способствующая гидроудару. За сплит-системами обязательно нужно следить. Время от времени систему нужно подвергать профилактическому осмотру, чтобы не тратить впоследствии деньги на ремонт.
Иная поломка связана с протечкой хладагента (фреона). Это часто происходит при некорректной установке трубок. В бюджетных моделях часто встречается заводской брак. Определить неисправность можно визуально, увидев промерзание на задней части устройства.
Поэтому, думая об установке сплит-системы, лучше обращаться к опытным специалистам, у которых есть большой опыт работы.
Кондиционирующая установка позволяет создать в офисе или доме оптимальный микроклимат и температуру. В последние годы в продаже начали все чаще появляться модели, оснащенные опцией увлажнения и ионизации окружающего воздуха.
Эти системы очень полезны для здоровья, но за ними нужно правильно и постоянно ухаживать, своевременно ремонтируя и очищая их. Грязные фильтрующие элементы вряд ли принесут пользу.
Специалисты отмечают случаи, когда люди сталкивались с проблемами со здоровьем из-за сплит-систем, которые обслуживались нерегулярно.
Устройство и принцип работы кондиционера
Устройство и принцип работы различных кондиционеров схожи. Эти системы имеют общую структуру и предназначение. Разница между ними заключается только в расположении системы в доме и внешней форме устройства.
Устройство кондиционеров
Устройство кондиционера
Все кондиционеры состоят из следующих частей:
- вентилятор;
- дроссель;
- конденсатор;
- компрессор;
- испаритель.
Компрессор сжимает фреон и принудительно заставляет его циркулировать в системе. Конденсатор служит для превращения фреона из газа в жидкость. Обычно он находится во внешнем блоке. Испаритель, наоборот, заставляет жидкий фреон превращаться в газ. Его действие противоположно работе конденсатора. Дроссель понижает давление фреона, а вентиляторы охлаждают систему.
Так работает каждое подобное устройство. Принцип работы напольного кондиционера при этом не отличается от принципа функционирования настенного или потолочного.
Функционирование системы
Функционирование системы кондиционирования
Все части кондиционера (за исключением вентиляторов) соединены между собой при помощи тонких медных трубочек. В некоторых устройствах трубки выполнены из алюминия. По трубочкам внутри кондиционера циркулирует охладитель (чаще всего это фреон). Охладитель принимает то газообразную, то жидкую форму. От перегрева систему оберегают вентиляторы.
Когда парообразный фреон входит в компрессионное отверстие, он имеет температуру около 10-15 градусов. Его давление при этом составляет 4-5 атмосфер. В компрессоре происходит сжатие хладагента, давление возрастает в 5 раз, и температура фреона поднимается до 90 градусов.
В конденсатор поступает очень горячий фреон. Там он охлаждается, выделяя тепло, и плавно переходит в жидкое состояние. Далее фреон проходит дроссель и попадает в испаритель. Здесь жидкий агент смешивается с газообразным. Испаряясь, он создает охлаждение. После этого фреон снова поступает в компрессор, и цикл замыкается. Вот так выглядит простая схема того, как работает кондиционер.
Разновидности кондиционеров
Виды кондиционеров
Существует несколько разновидностей кондиционеров, хотя принципы действия у всех одинаковые. По типу поступления воздуха такие системы можно условно разделить на:
- приточные;
- рециркуляционные;
- кондиционеры с функцией рекуперации.
Рециркуляционные системы работают на внутреннем воздухе, приточные используют внешние воздушные массы, а системы с функцией рекуперации используют оба перечисленных метода.
Кроме указанной дифференциации, есть и другое подразделение кондиционеров:
Возможные неисправности системы
Поломки
Сегодня для того, чтобы установить и успешно настроить такую систему у себя дома или в офисе, не обязательно знать, как работает компрессор кондиционера. А вот разбираться в некоторых возможных сбоях устройств кондиционирования надо.
Гидроудар происходит по нескольким причинам.
В основном такое случается с дешевыми кондиционерами, которые спроектированы не совсем корректно. Поэтому при малейших перебоях температур они могут преподносить неприятные сюрпризы. Гидроудар может случиться при запуске кондиционера в помещении с отрицательными температурами. Для недорогой системы достаточно температуры минус 10-12 градусов, чтобы выйти из строя.
Загрязненные фильтры тоже становятся причиной гидроудара. За кондиционерами необходимо следить. Желательно регулярно проводить профилактический осмотр системы, чтобы избежать дорогостоящего ремонта.
Еще одна неисправность кондиционеров связана с утечкой фреона. Обычно такое бывает при неправильном монтаже трубок. Иногда утечки случаются в недорогих плохо спроектированных системах.
Среди очень дешевых моделей кондиционеров можно встретить заводской брак, когда трубки просто либо плохо прикручены, либо изначально имеют течь. Определить утечку фреона можно визуально у работающей системы.
Она вызывает промерзание на задней стенке кондиционера.
Поэтому лучше монтировать сплит-систему с привлечением профессионалов, которые не первый раз занимаются установкой таких агрегатов.
Польза кондиционера
Польза устройства
Кондиционер создает оптимальные температурные условия в доме и офисе. В последнее время даже появились сложные системы с функцией ионизации и увлажнения воздуха. Он очень благотворно влияет на людей, но при условии, что за системой ухаживают. Потому что кондиционеры, как любые другие устройства, требуют чистки и регулярного ремонта.
Загрязненные фильтры кондиционера вряд ли сделают его работу полезной. Известны случаи, когда из-за неухоженных сплит-систем у людей возникали различные недомогания. Если владелец такого устройства хочет получить максимум пользы от него, то он должен внимательно следить за состоянием кондиционера.
Видео
Понять принцип работы кондиционеров поможет следующие видеоматериалы:
Принцип работы кондиционера и его устройство: охлаждение, обогрев
Бытовые и полупромышленные кондиционеры бывают двух видов в зависимости от конструкции и принципа действия: моноблочные и сплит-системы. Моноблоки в свою очередь делятся на мобильные, оконные и испарительные устройства, а сплит-системы – на настенные, кассетные, канальные, колонные и напольно-потолочные (универсальные).
Основа принципов работы разных климатических систем
У сплит-систем и мобильных, а также оконных кондиционеров принцип работы разный, но основан на свойстве любых жидкостей забирать тепло при испарении и выделять его при конденсации. В данных охлаждающих приборах рабочей жидкостью является газ – фреон. Он циркулирует по замкнутому контуру у двухкомпонентных блоков и моноблоков.
Чтобы жидкий фреон кипел и забирал тепло из воздуха, компрессор создает давление в испарителе, при котором температура фазового перехода меньше температуры окружающей среды. Когда компрессор создает давление, при котором температура фазового перехода выше показателей воздуха, фреон опять принимает газообразное состояние и отдает забранное тепло наружу, то есть на улицу, через внешний блок.
Если рассматривать принцип работы напольного кондиционера без воздуховода, то здесь используется тоже самое свойство жидкости, но рабочим веществом является вода, а не фреон. Внутри прибора нет замкнутого контура.
Жидкость прокачивается дренажным насосом вверх и под действием теплого воздуха испаряется, отдавая прохладу наружу.
По сути, это больше испаритель, а не кондиционер, так как он хорошо увлажняет воздух, а охлаждает посредственно.
Как работают сплит-системы и их разновидности
Сплит-система состоит из наружного и внутреннего блоков. В наружном находится компрессор, плата управления, вентилятор и конденсатор. Основные элементы внутреннего блока: испаритель, вентилятор, фильтры, температурные датчики и поддон для конденсата.
Фреон циркулирует по замкнутому контуру. Он состоит из:
- внутреннего змеевика – испарительного теплообменника;
- наружного змеевика – конденсаторного теплообменника;
- соединительных медных трубок – фреоновой магистрали;
- компрессора, повышающего давление;
- капиллярной трубки у бытовых систем;
- терморегулирующего вентиля (ТРВ) у полупромышленных блоков.
У кондиционеров, которые могут осуществлять подогрев воздуха, есть 4-ходовый клапан, меняющий функционально два теплообменника местами – наружный отвечает за испарение хладагента, а внутренний – за его конденсацию.
Работа на охлаждение
Фреон поступает в компрессор, где его давление увеличивается в 3 раза, а температура повышается на 50-60°C, то есть происходит сжатие. Далее он следует в конденсатор и обдувается более холодным воздухом, после чего переходит в жидкое состояние. Воздух проходит через конденсаторный теплообменник и нагревается от выделяемого фреоном тепла.
Затем хладагент перемещается в спиралеобразную капиллярную трубку или ТРВ, где его давление уменьшается, температура понижается и происходит небольшое испарение. Испарительный теплообменник продувается комнатным воздухом, но при поступлении более холодного фреона охлаждается. Хладагент при этом забирает его тепло и переходит в исходное состояние. Далее цикл повторяется.
Работа на обогрев
Суть принципа работы кондиционера сплит-системы на обогрев не меняется. При переключении 4-ходовым клапаном функций блоков, когда направление потока хладагента изменяется, воздух забирается с улицы наружным блоком, где происходит испарение фреона, а в комнату его доставляет внутренний блок, в котором хладагент снова переходит в газообразную фазу.
Чем ниже температура воздуха на улице, тем сложнее извлечь из него тепло, так как разница между температурой воздуха и температурой испарения фреона уменьшается, следовательно, нагревательная способность снижается из-за выравнивания их значений.
Прецизионные кондиционеры
Прецизионная климатическая техника по принципу работы не отличается от сплит-системы, но обладает рядом особенностей:
- Способна работать в режиме 24/7/365 в течение 10 лет, в то время как бытовой сплит-ситемы хватит не более чем на 2 года.
- Имеет мощный вентилятор, за счет чего качество охлаждения выше, чем у сплита. Воздушные потоки заданной температуры равномерно распределяются по комнате.
- В качестве рабочего вещества может выступать фреон, вода или гликоль.
- Увлажнение воздуха осуществляется с помощью парогенератора электродного типа.
Прецизионные кондиционеры используются в серверных, где необходимо бесперебойно поддерживать определенную температуру и влажность воздуха.
Инверторные кондиционеры
Принцип работы инверторного кондиционера такой же, как у обычного. Отличие климатического оборудования инверторного типа заключается в управлении режимом работы.
В обычной сплит-системе при достижении заданной температуры компрессор выключается. Когда температура меняется в большую сторону, срабатывает запуск нагнетателя.
Таким образом, система работает на полную мощность, но с перерывами.
В инверторных двигателях есть плата частотного преобразователя, которая меняет стандартную частоту электрической сети. Вентилятор не перестает работать при достижении температурной нормы: он постепенно замедляет вращение, а при нагревании воздуха на 1 градус, увеличивает число оборотов в единицу времени.
Преимущества такого управления в долговечности оборудования и в экономии электричества до 30% по сравнению с неинверторными сплит-системами.
Канальная климатическая система
От внутреннего блока канального кондиционера отходит система подводящих и отводящих воздуховодов, по которым забирается теплый воздух и поставляется холодный в одно или несколько помещений.
Оборудование такого типа имеет функцию подмеса свежего воздуха с улицы до 30%.
Монтаж кондиционера канального типа лучше делать на этапе строительства здания – блок устанавливается под потолком вместе с системой вентиляции.
Принцип работы мобильных кондиционеров
Охлаждение
Схема работы мобильного кондиционера
С первым потоком происходит охлаждение конденсатора за счет проходящего уже охлажденного воздуха. Теплый поток удаляется наружу через гофрированный отводящий шланг. Второй поток воздуха нужен для охлаждения комнаты.
Проходя через испаритель, теплый воздух отдает тепло фреону и снижает свою температуру, после чего возвращается в помещение через распределительные решетки на корпусе. Компрессор при этом создает необходимое давление, а центробежный вентилятор обеспечивает забор воздуха и обдув теплообменников.
Так строится принцип работы мобильных кондиционеров на охлаждение.
Если говорить о принципе работы мобильного кондиционера с воздуховодом, отличие заключается в том, что в корпусе имеются два герметичных отсека с двумя разными змеевиками. В нижнем находится конденсаторный теплообменник, а в верхнем – испарительный.
Обогрев
При обогреве моноблок обычно работает в режиме тепловентилятора, а воздуховод закрывают снаружи заглушкой, чтобы холодный воздух с улицы не попадал в прибор. Изолированный от внешней среды кондиционер может функционировать при любых морозах.
Принцип работы кондиционера на обогрев в данном случае строится не на перенаправлении хладагента в другую сторону, а на электрическом нагреве за счет керамических ТЭНов, которые превращают мобильное устройство в типичный обогреватель.
Охлаждение и обогрев оконными кондиционерами
Охлаждение
При охлаждении фреон циркулирует между двумя змеевиками. Центробежный вентилятор забирает воздух из комнаты, проводя его через фильтр грубой очистки, и обдувает им испарительный теплообменник.
За счет разницы температур и нагнетаемого давления воздух отдает тепло фреону и охлаждается, направляясь обратно в комнату.
Хладагент в это время перемещается к теплообменнику на внешней стороне оконного блока, где тепло передается воздуху, нагнетаемому осевым вентилятором через боковые решетки.
Обогрев
Если говорить о принципе действия кондиционера оконного типа на обогрев, то здесь также используют встраиваемые ТЭНы, позволяющие превращать охлаждающее устройство в полноценный обогреватель. До -15°C такой моноблок греть воздух в комнате будет исправно.
Как работают испарительные кондиционеры
Охладитель-увлажнитель испарительного типа
В испарительных кондиционерах нет фреоновых контуров с теплообменниками и компрессорами. В состав безвоздуховодного напольного блока входят следующие элементы:
- вентилятор;
- дренажный насос;
- пористый гидро-фильтр;
- воздушный фильтр грубой очистки;
- емкость для холодной воды.
Рабочая жидкость – холодная вода, в которую дополнительно кладут лед для более эффективного охлаждения.
Охлаждение
Влагу удалять нет необходимости, так как она выделяется в комнату вместе с охлажденным воздухом, поэтому такие моноблочные устройства еще называют увлажнителями или испарительными кондиционерами.
Цикл охлаждения состоит из нескольких этапов:
- гидро-фильтр пропитывается водой, поступающей из специальной емкости под воздействием дренажной помпы;
- воздушный поток проходит через механический фильтр и поступает в гидро-фильтр;
- здесь он отдает свое тепло воде, и она начинает испаряться, при этом происходит охлаждение и увлажнение воздушного потока.
Далее весь круговорот повторяется.
Обогрев
Если рассматривать принцип работы кондиционера-испарителя на обогрев, то он ничем не отличается от оконных блоков и мобильных с воздуховодом. В корпус напольного испарительного блока встраивается нагревательный элемент, позволяющий эксплуатировать прибор в режиме тепловентилятора с электрическим нагревом. Ограничений по наружной температуре нет никаких.
Принцип работы кондиционера, его конструктивные особенности и методы устранения неисправностей
Если бы существовал «дедушка Жара», то в письмах к нему дети и взрослые просили бы только одно – подарить кондиционер.
Сегодня многие не мыслят своего существования без этого полезнейшего устройства и бодрая весенняя капель, слышимая возле многоэтажек с приходом лета, служит лишним тому подтверждением.
В этой статье мы разберем принцип работы кондиционера и устройство оборудования.
При всем своем разнообразии кондиционеры разных моделей в основе имеют одно и то же устройство – тепловой насос. Этот остроумный механизм позволяет осуществлять теплообмен в «противоестественном» направлении, то есть из более холодной среды в более горячую.
Покажем схематично его работу:
Тепловые насосы трудятся не только под видом кондиционеров, но и холодильников, осушителей воздуха, систем геотермального отопления и пр. Используемый в них газ называют хладагентом, обычно в этом качестве применяется фреон.
Устройство и принцип работы кондиционера
Хладагент циркулирует по замкнутому трубному контуру, состоящему из двух частей: конденсатора, в котором происходит сжатие газа до жидкого состояния, и испарителя, в котором хладагент испаряется, снова превращаясь в газ и расширяясь в объеме.
Из испарителя в конденсатор газ попадает при помощи компрессора (он и осуществляет сжатие). Из конденсатора хладагент через длинную тонкую скрученную в цилиндрическую спираль трубку (ее называют капилляром, дросселем или терморегулирующим вентилем) постепенно просачивается обратно в испаритель.
Разновидности кондиционеров
Сегодня помимо обычных кондиционеров, которые периодически включаются и выключаются, выпускаются так называемые инверторные устройства.
Инвертор – это электронный узел, который позволяет как угодно менять частоту электротока. При этом, соответственно, будет меняться и мощность компрессора.
Таким образом, инверторному кондиционеру выключаться не нужно – он работает постоянно, выбирая оптимальную мощность охлаждения.
Значение температуры в помещении остается фиксированным, а прибор служит дольше своих неинверторных собратьев (моменты пуска сильно сокращают жизнь силовых электроагрегатов).
Также кондиционеры могут быть:
- Рециркуляционными — просто прогоняют через себя воздух помещения.
- С возможностью подмеса наружного воздуха: эти приборы стоят дороже рециркуляционных, но зато воздух в помещении, где они смонтированы, не только становится прохладным, но и остается свежим.
По способу компоновки узлов кондиционеры делятся на два типа: моноблоки и сплит-системы.
Моноблоки
Вся «начинка» у такого прибора находится в одном корпусе, благодаря чему изделие имеет низкую себестоимость. Различают следующие виды моноблоков:
Мобильный кондиционер
За выигрыш в цене владельцу моноблока приходится терпеть шум от компрессора и мириться с утечками тепла зимой через корпус прибора (последнее актуально для оконных и крышных моделей).
Сплит-системы
Прибор состоит из двух частей, одна из которых размещается внутри помещения, а другая – на улице. Если наружный блок один, а внутренних – несколько, прибор называют мультисплит-системой. Такие кондиционеры сегодня являются наиболее популярными, поэтому их работу мы рассмотрим подробнее.
Рассмотрим, как работает кондиционер. Начнем с принципа работы сплит системы кондиционера. Итак, сплит-система состоит из таких компонентов.
Наружный блок кондиционера
Здесь имеется конденсатор с обдувающим его вентилятором и компрессор. Таким образом, самые шумные узлы оказались на улице, в чем и состоит основное достоинство сплит-систем.
Рассмотрим принцип работы компрессора кондиционера. Компрессор сжимает хладагент до давления в 20 – 25 атм, вследствие чего его температура повышается до 90 градусов. Дешевле всего обходятся поршневые компрессоры, но их надежность оставляет желать лучшего, особенно если на улице холодно. Этого недостатка лишены более дорогие спиральные компрессоры.
Принцип работы сплит-системы на охлаждение
Модели, в которых вентилятор наружного блока вращается с постоянной скоростью, работают эффективно только в узком диапазоне температур наружного воздуха. В более «продвинутых» кондиционерах скорость вентилятора плавно или ступенчато регулируется в зависимости от температуры.
Через капилляр фреон понемногу продавливается в трубку, ведущую ко второй части прибора. Она называется…
Внутренний блок
Здесь помещен испаритель, который также обдувается вентилятором. Кроме этого, имеется плата управления, воздушный фильтр и поддон для сбора конденсата (сбрасывается по дренажному шлангу).
Давление фреона в испарителе составляет 4 – 5 атм, при этом он остывает до температуры менее 10-ти градусов.
По типу внутреннего блока (ВБ) сплит-кондиционеры делятся на такие виды:
- Настенные: ВБ помещается на стене в верхней ее части. Охлажденный воздух подается непосредственно в помещение.
- Кассетные: устанавливаются по центру потолка с тем расчетом, что все коммуникации будут спрятаны потолком подвесным. Сам ВБ имеет такие же габариты, что и стандартная потолочная плитка – 60х60 см. Мощные модели имеют двукратный размер – 120х60 см. Охлажденный воздух также подается непосредственно в помещение, но, в отличие от настенного варианта, сразу по четырем направлениям. Благодаря этому удается эффективно охлаждать помещение с гораздо большей площадью.
- Канальные: ВБ канального типа полностью прячется за подвесным потолком, а подача охлажденного воздуха осуществляется по сети воздуховодов. Таким образом, при помощи одного ВБ можно охлаждать воздух в нескольких комнатах.
Устройство внутреннего блока кондиционера
Большинство современных кондиционеров может работать в двух режимах:
В кондиционерах, способных работать в режиме отопления, наружная и внутренняя части контура могут меняться ролями: внутренняя становится конденсатором, а наружная – испарителем. Для этого в контур добавляется перемычка и 4-ходовой клапан, который направляет хладагент в ту или иную магистраль.
Особенность кондиционеров обогревателей состоит в том, что их тепловая мощность в 3 – 4 раза выше потребляемой электрической мощности, тогда как у обычных электрообогревателей оба эти параметра имеют равные значения.
Возможные неисправности системы
Чтобы не навредить кондиционеру, необходимо знать, от чего он может поломаться. Вот наиболее распространенные причины:
Забился воздушный фильтр
О подобном свидетельствует значительное ослабление воздушного потока, дующего из кондиционера.
С определенной периодичностью фильтр нужно промывать проточной водой, в результате чего его рабочие качества будут восстановлены.
Если даже после очистки фильтра ситуация не изменилась, осмотрите испаритель: возможно, на нем тоже накопилось немало пыли.
Во внутреннем блоке завелась нежелательная органика
Об этом владелец сразу узнает по неприятному запаху. Микробы селятся и размножаются на испарителе, где образуется живительный конденсат. Радиатор следует обработать специальным дезинфицирующим составом.
Забилась система отвода конденсата
В этом случае из внутреннего блока будет литься вода. Обычно засорение вызывается пылью.
Она содержится в прогоняемом через кондиционер воздухе, и часть ее оседает на влажном от конденсата испарителе.
Затем вместе с влагой она стекает в отводную трубку и забивает ее. После прочистки системы вода будет уходить по проектному пути.
Вышел из строя компрессор
Некоторые пользователи пытаются греться кондиционером даже при падении температуры на улице ниже +5 градусов, хотя его компрессор на это не рассчитан (это не касается некоторых специальных моделей). В результате агрегат выходит из строя. Чтобы прибором можно было пользоваться и в мороз, нужно установить систему обогрева компрессора.
Гидроудар
Причина возникновения этого явления — поступление хладагента в компрессор в жидком виде — до его превращения в испарителе в газообразное состояние. При этом последний может быть поврежден.
Фреон не успевает испариться из-за переохлаждения, что может быть вызвано двумя причинами: запуском прибора в морозную погоду и засорением фильтров пылью (испаритель хуже обдувается теплым воздухом из помещения).
