Современный кондиционер – это неотъемлемая часть систем климат-контроля в жилых, коммерческих и промышленных помещениях. Его задача – создание комфортного микроклимата через охлаждение, обогрев, увлажнение или осушение воздуха. Для понимания процесса работы кондиционера важно рассмотреть его устройство, особенности функционирования внешнего и внутреннего блоков, а также основные компоненты.
Устройство кондиционера состоит из двух основных секций: наружного и внутреннего блоков, связанных между собой трубопроводами. Наружный блок выполняет основную функцию отвода тепла из помещения, а внутренний – обеспечивает равномерное распределение охлажденного воздуха по комнате. Взаимодействие этих частей основано на циркуляции хладагента (чаще всего это фреон), который изменяет своё агрегатное состояние, поглощая и отдавая тепло.
Наружный блок представляет собой важнейшую часть кондиционера, устанавливаемую снаружи здания. Он отвечает за отвод тепла и состоит из следующих элементов:
Работа наружного блока сконцентрирована на удалении излишков тепла из помещения, что делает его ключевым звеном всей сплит-системы.
Внутренний блок – это часть кондиционера, установленная внутри помещения. Его главная задача – забор и охлаждение воздуха с последующим возвратом его в комнату через распределительные решетки. Основные части внутреннего блока включают:
За счёт взаимодействия этих элементов внутренний блок быстро регулирует температуру в помещении, создавая комфортный климат.
Каждая сплит-система включает базовые компоненты, обеспечивающие её работу. Техническое устройство включает компрессор, конденсатор, испаритель и терморегулирующий вентиль, которые выполняют последовательную работу по изменению температуры воздуха.
Испаритель представляет собой элемент внутреннего блока, где охлажденный жидкий хладагент испаряется, поглощая тепло из воздушных масс. Непосредственно у испарителя происходит процесс охлаждения воздуха, который затем возвращается в помещение.
Испаритель – радиатор, предназначенный для перехода жидкого фреона в газообразное состояние. Это происходит за счет кипения фреона внутри испарителя и сопровождается отводом тепла из окружающей среды. Испаритель, как и конденсатор, продувается вентилятором, за счет этого холодный воздух распределяется по помещению. Испарители изготавливаются из меди и алюминия.
Компрессор – «сердце» кондиционера, отвечающее за сжатие хладагента и создание замкнутой циркуляции в системе. Его основная функция – увеличение давления хладагента перед подачей его в конденсатор. Работа компрессора оказывает непосредственное влияние на эффективность всей системы.
Компрессор сжимает рабочую среду (фреон) и осуществляет его передвижение по системе.
В кондиционерах в основном применяют винтовые компрессоры. За счет отсутствия клапанов и неуравновешенных механических сил у этих компрессоров высокие рабочие частоты вращения, это обеспечивает большую производительность при относительно малых габаритных размеров. Малые габариты, высокая надежность и экономичность определяют широкое распространение этих компрессоров (экономия электроэнергии до 30%).
Конденсатор – это теплообменник, размещенный в наружном блоке. В процессе сжатия хладагент нагревается, и конденсатор помогает ему быстро остывать, переходя из газообразного в жидкое состояние. Таким образом тепло, забранное из помещения, удаляется наружу.
Конденсатор – это радиатор, предназначенный для охлаждения горячих паров фреона и конденсации их. Конденсатор располагается во внешнем блоке кондиционера и для большей эффективности продувается осевым вентилятором. Изготавливаются конденсаторы из меди и алюминия.
Терморегулирующий вентиль регулирует подачу хладагента в испаритель, обеспечивая оптимальное распределение давления. Его задача – поддержание сбалансированной работы системы в зависимости от потребностей помещения.
ТРВ регулирует подачу жидкого фреона в испаритель за счет разницы температуры кипения хладагента внутри испарителя и температурой паров на выходе из испарителя. Так же в ТРВ происходит процесс дросселирования (понижение давления) от давления конденсации до давления кипения.
Принципиальная схема работы ТРВ.
Для дросселированния холодильного агента в бытовых кондиционерах используются капиллярные трубки и терморегулирующие вентили (ТРВ). В отличие от капиллярных трубок, у которых регулирование прохода хладагента невозможно, ТРВ может изменять проходное сечение.
Механический ТРВ состоит из замкнутой системы (термобаллон - чувствительный элемент, капиллярная трубка и сильфон с мембраной), содержащей холодильный агент, и клапанного узла, состоящего из механизма, на который воздействует мембрана для приоткрытия или призакрытия проходного сечения вентиля.
ТРВ монтируется непосредственно перед испарителем, а его чувствительный элемент устанавливается на всасывающем трубопроводе. Дросселирование холодильного агента в ТРВ регулируется в зависимости от температуры перегрева пара после испарителя.
При увеличении тепловой нагрузки на испаритель кондиционера, жидкость в испарителе выкипит быстрее, и температура перегрева пара после испарителя повысится. Из-за этого жидкий холодильный агент в термобаллоне начнет выкипать. Соответственно, во всей замкнутой системе ТРВ повысится давление паров холодильного агента, и мембрана прогнется, оказывая давление на механизм открывания проходного сечения. Как следствие из этого – увеличение подачи холодильного агента в испаритель. При уменьшении тепловой нагрузки на испаритель, жидкость в испарителе будет выкипать дольше, и температура перегрева пара после испарителя понизится. Из-за этого пар холодильного агента в замкнутой системе сконденсируется, и давление в замкнутой системе понизится. Усилие на мембрану ослабится, и механизм призакроет проходное сечение. Таким образом, подача холодильного агента в испаритель уменьшится.
Вентиляторы предназначены для обдувания конденсатора и испарителя. Это необходимо для более эффективного теплообмена с окружающей средой.
Принцип работы кондиционера основан на эффективной циркуляции хладагента между двумя основными блоками и ключевыми компонентами устройства. Современные сплит-системы позволяют не только охлаждать, но и обогревать, осушать или даже ионизировать воздух, что делает их незаменимыми для создания комфортной атмосферы в помещении. Владение основными понятиями об устройстве кондиционера и понимание его работы может помочь при выборе модели или при обслуживании оборудования.