Оборудование в кондиционере квартиры и принцип его работы

Сплит-система или кондиционер

Выбор климатического оборудования определяется с учетом конкретных условий, возможностей и пожеланий покупателя. Если ограничены средства на покупку техники, можно подобрать обычный кондиционер оконной модели со стандартными функциональными возможностями.

Мобильные кондиционеры – отличный выбор для людей, проживающих в арендованных квартирах. Такие приборы можно устанавливать в любом месте, их не нужно демонтировать, а для переезда достаточно отсоединить гофрированный шланг.

Сплит-системы подходят для установки в квартирах, загородных домах, в офисах и других общественных заведениях. Если позволяют возможности, можно купить многофункциональный прибор, который не только создаст приятную прохладу в жаркое время года, но и выполнит другие функции, полезные для организма человека. К тому же, такие модели эстетично вписываются в интерьер помещения.

Выбор климатического оборудования достаточно большой. Каждый покупатель подберет прибор на свой вкус и кошелек.

Устройство и принцип работы

Время прочтения ≈ 7 минут

Понимание принципа работы кондиционера помогает определиться с выбором подходящей модели. Рассказываем, как работает кондиционер, как он устроен и из каких компонентов состоит. Подробно объясняем, какие процессы происходят в сплит-системе в режимах охлаждения, обогрева и осушения.

Функция очистки воздуха в кондиционере

Функция очистки воздуха сплит-системами обеспечивается с помощью двух фильтров – грубой и тонкой очистки.

Фильтр грубой очистки – пластиковая сетка с мелкими ячейками, фильтрующими крупный мусор размером от 2 мм. Это многоразовый элемент, подлежащий регулярной очистке от загрязнений путем вымывания и высушивания. Он легко снимается с блока и возвращается на место в очищенном виде.

Фильтры тонкой очистки изготавливаются из разных материалов. Они очищают воздух от микрочастиц пыли, бактерий, вирусов, пыльцы растений, шерсти домашних питомцев, токсичных выделений и неприятных запахов.

Виды фильтров тонкой очистки:

• антибактериальные:
• абсорбционные (НЕРА-фильтры, угольные);
• энзимные биофильтры;
• фотокаталитические;
• электростатические;
• плазменные.

Плюсы и минусы

Рассмотрим преимущества и недостатки кондиционеров с функцией очистки воздуха.

• выполняет качественную очистку воздуха, удаляя пылевые частицы и другие небезопасные для организма человека химические соединения, содержащиеся в нем;
• создает благоприятный микроклимат в помещении;
• чистый воздух благотворно сказывается на состоянии и здоровье человека.

• цена на такие модели выше, чем на обычные кондиционеры без дополнительных функций;
• немного увеличивается расход электроэнергии.

Особенности монтажа

Монтаж канальных кондиционеров выполняется последовательно, начиная с наружного блока. В зависимости от крепежа, устройство может монтироваться на стеновых кронштейнах болтовым соединением. А также их устанавливают на специально изготовленной площадке из профильного материала.

Внутренний и внешний блоки для перемещения хладагента в жидком и газообразном состоянии соединяются между собой медными трубками, которые прокладываются в теплоизоляционных рукавах. Подразумевается, что для прокладки коммуникационных труб и кабеля, предварительно в стене делаются соответствующие отверстия.

Установка подобных сплит-систем требует в дополнение монтаж блока внутри и проведение воздуховодов значительной протяженности, чтобы обеспечить надлежащее обслуживание помещений. При этом надо учитывать меры противопожарной безопасности: так, в производственных помещениях, где может быть загорание, в качестве воздуховодов применяются только оцинкованные изделия.

Диаметр таких труб подбирается исходя из характеристик оборудования и размера помещения. Главная трудность при установке канального кондиционера, это монтаж воздуховодов по выработанной схеме с учетом направления и движения воздуха. Как правило, их прокладывают по потолку, и для размещения требуется от 15 до 25 см потолочного пространства.

По этой причине подобные воздуховоды монтируют в зданиях с высокими потолками, а внутренние блоки – в подсобных комнатах, где высота потолка не важна. И к нему предусматривается открытый доступ для обслуживания техническим персоналом. В квартирах кондиционеры канального типа применяются редко из-за относительно низких потолков.

Принцип работы отдельных элементов

Вентилятор внутреннего блока по воздуховодам забирает воздух из одного/нескольких помещений, направляет его на теплообменник и далее по другим воздуховодам распределяет холодный/теплый воздух в одно/несколько помещений. В большинстве случаев канальный кондиционер обрабатывает рециркуляционный воздух из помещений, но у  него имеется функция, которая позволяет работать и с подмесом свежего воздуха до 25-30%. В зависимости от диаметра, длины, формы и вида воздуховодов производится подбор канального блока по величине статического давления: низконапорный, средненапорный или высоконапорный.

Обычно применение внутреннего блока канального типа относится к оборудованию промышленного или полупромышленного назначения. Холодопроизводительность таких канальных кондиционеров колеблется от 2 до 56 кВт. В некоторых случаях подобного рода канальные кондиционеры малой холодопроизводительности могут быть применены и для бытового использования, но не для всех помещений. Особенностью расположения внутренних блоков является обязательное наличие пространства между основным потолком и подвесным потолком. Именно в этом свободном пространстве размещается канальный внутренний блок и воздуховоды, по которым воздух распределяется в помещение/помещения и, соответственно, забирается из них. Если же осуществляется приток свежего воздуха, то должен иметься специальный воздуховод, по которому такой воздух подается на обработку во внутренний блок. Именно по этой причине канальные кондиционеры находят применения в офисных, производственных и других помещениях, где высота потолков достаточно большая, что и позволяет сделать доступным их использование в таких случаях.

В современных коттеджах, если позволяет высота потолков, также возможно использование канальных кондиционеров и именно в этом случае они выступают в качестве оборудования бытового применения.

• установка одного внутреннего блока может обеспечить подготовку воздуха в нескольких помещениях;
• возможен подмес свежего воздуха, что позволяет обеспечить приток воздуха, обогащённого кислородом;
• скрытая установка всего оборудования, подводящих и отводящих воздуховодов, что никак не влияет на внешний интерьер помещения;
• управление работой возможно как с помощью проводного, так и с помощью инфракрасного пульта управления.

• если один внутренний блок обеспечивает обработку воздуха в нескольких помещениях, то во всех помещениях будет поддерживаться одна и та же температура. Это не всегда удобно;
• использование возможно только для помещений с высокими потолками;
• сложный подбор, расчет и разводка воздуховодов по помещениям. Не следует доверять такие работы неквалифицированным специалистам.

Типы внутренних блоков по расположению

У бытовых сплит-систем внутренний блок, как правило, всегда монтируется на стене.

Внутренние блоки полупромышленной сплит-системы в зависимости от производительности и назначения оборудования, могут предусматривать иные способы монтажа. По этой причине они делятся на несколько типов:

• настенные – имеют свой пластиковый дизайнерский корпус и монтируются на стену – применяются чаще всего в квартирах;
• кассетные – располагаются между строительным и подвесным потолком, при этом пластиковая дизайнерская крышка закрывает основной корпус и крепится в уровень с подвесным потолком – востребованы в коммерческих помещениях с невысокими потолками;
• канальные – располагаются между строительным и подвесным потолком корпус, а воздух для охлаждения поступает и выходит из блока по воздуховодам – применяются в основном офисах, кафе или ресторанах с высокими потолками;
• подвесные, они же напольно-подпотолочные или консольные, – имеют свой пластиковый дизайнерский корпус и монтируются на стену или под потолок – применяются, как правило, в коммерческих помещениях с высокими потолками;
• шкафные – имеют свой пластиковый дизайнерский корпус и устанавливаются на полу, создавая поток холодного воздуха в помещение из верхней части блока – применяются в ресторанах, на складах или в других помещениях, где требуется сильный локализованный поток воздуха.

Мобильный кондиционер с двумя воздуховодами

Разновидность мобильных напольных кондиционеров – модели с двумя воздуховодами, оснащенные дополнительным шлангом для забора воздуха с улицы.

Принцип работы и устройства

По принципу работы и устройству моноблока кондиционеры с двумя и одним воздуховодом аналогичны.

Преимущества и недостатки

Приборы с двумя воздуховодами характеризуются некоторыми преимуществами и недостатками.

• не пересушивают воздух в помещении;
• улучшенная эффективность работы системы.

Из минусов: стоят немного дороже, чем модели с одним воздуховодом.

Такие приборы оптимальны для установки в плохо проветриваемых помещениях.

Особенности устройства кондиционера

Кондиционеры имеют в оснащении ряд элементов, обеспечивающих функциональность прибора. Рассмотрим составные части современных сплит-систем.

Внешний блок

Внешний модуль устанавливается с уличной стороны помещения. В этом блоке находится несколько важных составляющих.

Что входит во внешний модуль:

• Компрессор – сжимает фреон и задает хладагенту определенное движение по контуру.
• Конденсатор – преобразует хладагент в жидкое состояние.
• Испаритель – преобразует фреон из водянистого состояния в газообразное.
• Вентиль терморегуляции – снижает напор хладагента.
• Вентилятор – обеспечивает интенсивный теплообмен.
• Фильтры – защищают контур прибора от проникновения пыли, грязи и других чужеродных частиц.

Внутренний блок

Вторая составная часть сплит-системы – внутренний блок, устанавливаемый внутри помещения, который и обеспечивает распространение охлажденных потоков воздуха.

Составляющие внутреннего блока:

• Испаритель (радиатор). Он сильно охлаждается фреоном. Через радиатор прогоняется воздух, который моментально становится холодным.
• Вентилятор – обеспечивает циркуляцию охлажденного воздуха в помещении.
• Фильтр грубой очистки, задерживающий грубую пыль.
• Дополнительные фильтры, в зависимости от модели оборудования, выполняющие очистку воздуха от различных частиц, запахов и т. д. Это могут быть фильтры антибактериального, угольного и электростатического типа.
• Жалюзи для регулировки направления воздушного потока.
• Индикатор на панели показывает режим работы кондиционера.
• Командный блок – панель управления прибором.
• Ванночка-дренаж, где собирается конденсат, пыль и другие посторонние частицы.

Кроме этого, кондиционеры оснащены передней панелью, через которую внутрь поступает воздух, штуцерными соединениями и мотором вентилятора, обеспечивающим вращение крыльчатки.

Принцип работы и схема кондиционера

Все элементы кондиционера – единая система, соединенная медными трубками, образующими холодильный контур. Принцип работы основан на замкнутом цикле. Рассмотрим, как работает обычный кондиционер.

• Газообразный фреон поступает в компрессор, где эта субстанция достигает давления 15-25 атм, одновременно повышается температура до +70-900.
• Под действием давления охлаждающий хладагент движется к конденсатору, где происходит его обдувание вентилятором и остывание. Далее он превращается в жидкость и выделяет тепловую энергию. Нагревается выходящий из конденсатора воздух. Охлаждающая жидкость выходит из теплообменника. Ее температура на 10-200 превышает температуру окружающего воздуха.
• В медном дросселе, выполненном в виде спирали, давление и температура фреона снижается и происходит его частичное испарение.
• Парообразная и жидкая фракция хладагента поступает в испаритель, который превращает фреон в газообразную форму и поглощает тепло.
• Вентилятор прогоняет воздух через испаритель, охлаждает его и подает в помещение.
• Фреон вновь засасывается компрессором. Процесс охлаждения воздуха повторяется.

Работа на охлаждение

Охлаждение воздуха – основная функция кондиционеров. Пользователь самостоятельно устанавливает оптимальные параметры температуры воздуха в помещении для обеспечения комфортного микроклимата. При повышении температуры воздуха выше заданных параметров прибор автоматически включается.

Рабочий диапазон климатического оборудования на охлаждение +1-300.

Работа на обогрев

В режиме обогрева функционируют некоторые модели двухконтурных сплит-систем. Они выполняют нагрев воздуха до температуры, установленной пользователем. Нагретый воздух равномерно распределяется по помещению. Производительность работы невысокая, поэтому это оборудование нельзя применять в качестве основного источника обогрева.

Изучив особенности устройства кондиционера, принцип работы и его возможности, можно выбрать наиболее подходящий вариант для установки. Это также позволит правильно эксплуатировать климатическое оборудование, обеспечивая комфортный микроклимат в помещении в любую погоду.

Типовое устройство и принцип функционирования

Типовая  климатическая установка для дома представлена «связкой» из двух элементов – уличного и внутреннего модуля.

В наружном корпусе (компрессорном блоке) осуществляется конденсация, а внутренняя часть выполняет задачи испарителя. Элементы собраны в единую систему кондиционирования с помощью проводов и трубок с циркулирующим фреоном

Чтобы понять, по какому принципу происходит охлаждение воздуха, необходимо разобраться в основных компонентах сплит-системы.

Составляющие выносного блока:

• Вентилятор – обеспечивает обдув внутренних элементов, в частности, конденсатора.
• Конденсатор. В радиаторе хладагент охлаждается, передавая тепло наружному воздухопотоку.
• Компрессор – сердце холодильного аппарата. Устройство предназначено для сжатия и передачи фреона по контуру.
• Система управления. На инверторных моделях плата расположена во внешнем корпусе, в остальных кондиционерах электроника является частью внутреннего блока.

В реверсивных сплит-системах предусмотрен четырехходовой клапан (позиция 5 на рисунке ниже), изменяющий вектор подачи фреона зависимо от режима работы: «обогрев» или «охлаждение».

Дополнительные элементы: 6 – штуцерные соединения для подвода медного трубопровода, 7 – фильтр на входе к компрессору, 8 – крышка, защищающая места штуцерных соединений и подвода кабеля

Устройство внутреннего блока несколько проще.

Главные рабочие узлы и детали:

• Передняя крышка с жалюзи. Пластиковая перфорированная панель для подачи воздуха вовнутрь помещения. Решетки регулируют направленность воздушных масс.
• Воздушный фильтр. Полимерная сетка и фильтрующие элементы удерживают частицы грязи. Степень очистки зависит от типа фильтра: угольный – удаление посторонних ароматов, электростатический – задержка пыли.
• Теплообменник. Выполняет роль испарителя – здесь осуществляется нагревание и испарение фреона.
• Вентилятор. Нагнетает воздушные струи, перенаправляя их через испаритель в помещение. Возможно несколько скоростей вращения.

На лицевой стороне прибора расположена индикаторная панель для отображения рабочего режима и текущих параметров микроклимата.

Под испарителем предусмотрен поддон для сбора конденсата. Из емкости жидкость самотеком выводится по дренажному шлангу наружу. Штуцерные соединения для подвода медной трассы находятся с тыльной стороны блока

Принцип функционирования кондиционера базируется на передачи тепла из комнаты на улицу. В системе используется уникальное свойство хладагента – закипание при низкой температуре.

Порядок работы в режиме охлаждения:

• После включения сплит-системы газообразное вещество подается к компрессору – здесь фреон сжимается, а его температура возрастает.
• Нагретый газ поступает в теплообменник внешнего блока, где происходит конденсация – преобразование в жидкое состояние. Процесс сопровождается охлаждением фреона и передачей тепла наружу.
• Хладагент направляется к внутреннему теплообменнику. Следуя по капиллярной трубке, жидкость дросселируется – давление материала понижается.

В испарителе наблюдается обратный процесс – поступивший фреон обдувается теплом из помещения и при переходе из жидкого состояния в форму газа выделяет холод. Охлажденные воздухопотоки подаются в комнату.

В процессе трансформации хладагента из газа в жидкость неизбежно появление конденсата. Для нормальной работы системы кондиционирования необходимо организовать беспрепятственный отвод влаги – установить дренажную трубку (+)

Функция увлажнения воздуха в кондиционере

Организм людей реагирует на любые изменения температуры, влажности и уровня чистоты воздуха в помещении. При уменьшении влажности и загрязнении кислорода человек начинает ощущать недомогание, слизистые оболочки пересыхают, появляются неприятные симптомы и значительно увеличивается риски развития вирусных инфекций.

Устранить все перечисленные проблемы и создать в помещении максимально комфортную обстановку с сохранением санитарно-гигиенических параметров воздуха позволяет сплит-система с опцией увлажнения и очистки кислорода.

Рассмотрим плюсы и минусы кондиционеров с функцией увлажнения воздуха.

• обеспечивают комфортный для пребывания в помещении уровень влажности;
• эффективность кондиционирования оценивается на самом высоком уровне;
• сплит-системы с такой опцией быстрее справляются с охлаждением комнат;
• чистый и свежий воздух обеспечивает хорошее самочувствие, улучшается качество сна.

• более дорогостоящий вид климатического оборудования;
• при эксплуатации немного увеличивается расход электроэнергии.

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.

Если просто, то основой работы любого современного кондиционера являются процедуры кипения (с поглощением тепла) и конденсации (с выделением тепла). При указанных процессах происходит поглощение/выделение тепла согласно изображенных на графике формул. Где Q является количеством тепла, L — удельная теплота парообразования, а m обозначает массу вещества

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.

На фото изображен испаритель кондиционера. Который своим видом напоминает обычный радиатор. Собственно так оно и есть. Так как конструкция этого элемента обеспечивает максимально эффективный его обдув теплым комнатным воздухом, из которого хладагент и поглощает тепло, поэтому в комнате становится прохладней

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.

На схеме, в упрощенном виде, изображен принцип работы любого современного кондиционера. Так на рисунке показано, что охлажденный в конденсаторе хладагент поступает в регулятор потока (терморегулирующий вентиль). Где уменьшается его давление, что позволяет жидкости еще больше остыть. А дальше хладагент транспортируется в испаритель, где и происходит основной процесс. То есть охлаждение воздуха с одновременным нагревом хладагента

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.

На рисунке изображена принципиальная схема кондиционера. При этом один блок, оснащенный испарителем, находится внутри помещения. А второй, с конденсатором, — снаружи. Что позволяет сделать процедуру теплообмена максимально эффективной. Кроме того, в блоке, который находится на улице, всегда размещается компрессор, который является самой шумной частью конструкции

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.

УстройствоПравить

Внешний блок располагают вне охлаждаемого помещения: на фасаде здания, на крыше, на открытой лоджии или на балконе, в некоторых случаях (офисные и торговые строения) — в общих коридорах и лестничных маршах, вестибюлях метрополитена. Внутренний и внешний блоки соединяют между собой с помощью фреоновых магистралей и электрического кабеля, кроме того, от внутреннего блока выводится дренажная магистраль.

Внешний блок включает в себя: компрессор, конденсатор с радиатором, капиллярную трубку, четырёхходовой электромагнитный клапан, фильтр-осушитель или ресивер, вентилятор. В отдельных случаях имеются и другие сопутствующие элементы — реле силовой коммутации компрессора, плата управления инверторной или мульти-сплит-системы, фильтр «кислородного душа», блок управления «зимним комплектом».

Обычно внешний блок неинверторной сплит-системы не содержит электронных схем, а асинхронные электродвигатели компрессора и вентилятора и четырёхходовой клапан подключаются через силовой кабель к электрической схеме внутреннего блока.

Расположение компрессора во внешнем блоке снижает шум внутри помещения. Уровень шума внутреннего блока сплит-систем составляет около 24—26 дБ. Уровень шума внешнего блока ничем не нормируется, что иногда беспокоит соседей.

Внутренний блокПравить

Внутренний блок в зависимости от типа может располагаться на потолке, полу, стенах или встроен в подвесной потолок. Современные сплит-системы имеют ряд дополнительных функций: дистанционное управление, фильтры различной степени очистки воздуха (от дыма, пыли и т. ), таймер и управление температурой в помещении от +16 до +30 °C. Пульт дистанционного управления сплит-системы обычно оснащён дисплеем, который отображает полную информацию о заданных параметрах микроклимата. Бытовая система — это, как правило, настенный кондиционер.

Электроника внутреннего блока измеряет, рассчитывает и управляет большим количеством параметров сплит-системы:

• Обеспечивает взаимодействие с пультом дистанционного управления, в том числе реализует функцию измерения температуры в месте нахождения пульта (функция I Feel).
• Измеряет температуру поступающего в испаритель воздушного потока и по нему оценивает температуру внутри помещения.
• Управляет цикличностью включения/выключения компрессора и вентилятора внешнего блока неинверторной сплит-системы в соответствии с заданным пользователем режимом и температурой входящего воздушного потока. При работающем компрессоре, вне зависимости от заданной с пульта температуры, выходящий воздушный поток имеет температуру примерно +10 °С, которая формируется из температуры испарителя () и значения температурного напора.
• Поддерживает температуру испарителя внутреннего блока регулированием скорости вращения тангенциального вентилятора внутреннего блока и цикличности включения компрессора. Отклонение температуры испарителя от расчётного может привести к интенсивному образованию конденсата воды в не предназначенных для этого частях и, как следствие, захвату воды вентилятором и подтеканию её из полости вентилятора внутреннего блока. Точный контроль температуры испарителя не позволяет ему обмерзать.
• Управляет шаговыми двигателями жалюзи направления воздушного потока.
• Следит за временем между включением компрессора и его последним выключением. Предотвращает старт компрессора раньше установленного времени, предотвращая его поломку.
• Следит за температурой конденсатора внешнего блока и/или током питания компрессора. Для предотвращения выхода из строя компрессор отключается электроникой внутреннего блока при превышении предельных параметров.
• Регулярно переводит кондиционер на охлаждение для размораживания радиатора внешнего блока при работе на обогрев.
• Реализует функцию таймера на включение и выключение сплит-системы.