Принцип роботи кондиціонера в приміщенні

Розглядаючи принцип роботи кондиціонера в приміщенні, можна сміливо сказати, що він аналогічний роботі холодильника, де використовуються такі фізичні властивості зрідженого газу, як поглинання тепла в момент випаровування, і виділення його при конденсації. Робота пристрою для кондиціонування повітря побудована на зміні агрегатного стану холодоагенту. Його роль, звичайно, виконує Гідрофторвуглеці HCFC з температурою кипіння 40,8 ° С, при тиску 760 мм рт. ст.

Як працює найпростіша спліт-система?

Щоб краще зрозуміти принцип роботи такого пристрою, розглянемо спліт-систему, яка призначена тільки для охолодження повітря. Вона складається із зовнішнього і внутрішнього блоку. Зовнішній розташовується на вулиці, він оснащений компресором, що здійснює циркуляцію хладагента. Процес відбувається наступним чином: холодоагент, що потрапляє в контур внутрішнього блоку, має низьким тиском, так як при переході з зовнішнього блоку він проходить процес дроселювання (тобто зниження тиску).

Температура холодоагенту досягає значень від 5 до 10 ° С, він починає кипіти, переходить в пароподібний стан. Необхідна кількість теплової енергії забирається з повітря, що потрапляє з приміщення на теплообмінник, встановлений у внутрішньому блоці. Далі включається вентилятор, що направляє охолоджене повітря назад в приміщення.

Холодоагент, що знаходиться в цей час в пароподібному стані, потрапляє в зовнішній блок і за допомогою компресора сильно стискається. Тиск починає рости, температура підвищуватися, досягаючи 50-60 ° С. Потім пара охолоджується, і при переході в нове агрегатний стан (рідина), виділяє тепло, яке надходить на теплообмінник, повітря починає нагріватися.

Покинувши теплообмінник, холодоагент знову проходить через капілярну трубку, відбувається його дросселирование, температура знову знижується до значення 5-10 ° С. Знову рідина закипає, поглинаючи теплову енергію з повітря, що надходить з приміщення.

Про роботу більш складної системи кондиціонування

Робота спліт-системи, яка здатна не тільки охолоджувати, але ще обігрівати приміщення, є більш складною, хоча заснована на тих же принципах. Коли режим роботи змінюється з «охолодження» на «обігрів», зовнішній і внутрішній блоки теж міняються місцями. Щоб можна було змінювати напрямок холодоагенту в контурі, включається спеціальний 4-х ходовий клапан.

При роботі в охолодному режимі скраплений газ, який має високі значення по температурі і тиску, що направляється клапаном, потрапляє в зовнішній блок на теплообмінник. При перемиканні на режим обігріву, тим же клапаном газ прямує у внутрішній блок, потрапляючи на його теплообмінник.

При використанні режиму "обігрів", напрямок руху газу змінюється клапаном, і до роботи підключається компресор. Він виробляє всмоктування газу з зовнішнього блоку, потім починається його нагнітання у внутрішній блок. Опинившись в теплообміннику, газ конденсується, віддаючи теплову енергію та обігріваючи приміщення. Конденсат, дросселіруемий в капілярної трубці, потрапляючи в зовнішній блок знову робить перехід в газоподібний стан, а потім всмоктується компресором.

Такий цикл, постійно повторюючись, підвищує температуру в приміщенні до потрібних значень. Конфігурація контуру спліт-системи, в складі якої є кілька внутрішніх блоків, набагато складніше. У ній функціонують відразу два компресори, які здійснюють циркуляцію газу у внутрішніх блоках. Компресор зовнішнього блоку в цьому випадку є загальним.

Тепловий насос

Режим обігріву передбачає забір тепла із зовнішнього повітря, і перекачування його в приміщення, цей спосіб став називатися «тепловий насос». Зниження зовнішньої температури ускладнює процес поглинання тепла, потужність і швидкість обігріву знижуються. З цієї причини застосування обігріву не рекомендується, коли температура стає нижче, ніж -5 ° С. При таких умовах зростає споживання електроенергії, ефективність охолодження падає, а компресор швидше зношується.

Як розраховується ефективність кондиціонера

Вважається помилковою думку, що при роботі в режимі обігріву (теплового насоса) ККД може бути вище 100%. В даному випадку краще говорити про ефективність роботи кондиціонера, а не про його ККД.

Щоб краще розібратися в цьому питанні, пропонується розглянути такий приклад. Є два середовища: «гаряча» з температурою Т1 і «холодна» з температурою Тₒ, (Т1 ge- Тₒ). Під час циклу перетворення тепла c більш високою температурою (Q1) в роботу (L) частину тепла неодмінно перейде на більш низький рівень, де температура Тₒ. Таким чином, теплова енергія Q1 нагрівача, що має температуру Т1, відбирається від нього, а теплова енергія Qₒ передається холодильника з температурою Тₒ. Відповідно до закону збереження енергії Q1 = L + Qₒ, а ККД прямого теплосилового циклу розраховується так: k = L / Q1. Коефіцієнт ефективності такого циклу можна розрахувати за формулою f = Q1 / L. Якщо припустити, що втрат енергії не відбувається, то коефіцієнт ефективності дорівнюватиме f = Т1 / (Т1 - Тₒ).

Виходить, що чим менше різниця між температурами Т1 і Тₒ, тим вище коефіцієнт ефективності. Як було сказано вище, даний приклад доводить, що зниження температура повітря зовні веде до зменшення ефективності роботи кондиціонера, запущеного на обігрів.

Навіщо кондиціонеру Тени?

Так як спостерігається значне зменшення продуктивності в режимі теплового насоса, коли знижується температура зовні, виробники кондиціонерів встановлюють з метою додаткового нагріву електронагрівальні елементи (ТЕНи). Їх потужність знаходиться в межах від 1,5 до 3 кВт, а включаються вони автоматично, при різниці не більше 3-х градусів між дійсною і заданою температурою.

Практика показує, що якщо правильно обрана продуктивність і адекватно задані необхідні температури, ТЕН працює лише кілька хвилин. Якщо температура повітря на вулиці стає нижче -10 ° С, а продуктивність різко падає на 35-50%, ТЕН здатний компенсувати таке падіння і прискорити час обігріву.

режим осушення

Крім таких корисних функцій, як охолодження приміщення і обігрів, кондиціонери здійснюють вентиляцію і осушення, можлива їхня робота в режимі автоматики. Осушення, зазвичай, супроводжує охолодження повітря. Потрапляючи з кімнати на випарник, він конденсує вологу. Включення в режим осушення значно прискорює процес конденсації, при цьому нормалізується вологість повітря, що надходить в приміщення, а температура його залишається незмінною. Такий ефект досягається шляхом додаткового підігріву повітря при проході його через випарник, а потім висушування Теном.

У яких ще режимах працює кондиціонер

• Вентиляція. Такий режим не передбачає охолодження або нагрівання повітря. При ньому вентилятор виробляє циркуляцію всього об`єму повітря приміщення. Якщо є спеціальні фільтри, здійснюється його очищення. Зовнішній блок не бере участі в роботі. Є можливість зміни швидкості обертання вентилятора з пульта ПДУ.
• Автоматичний режим. Проводиться порівняння значень дійсної температури в приміщенні, що обслуговується і заданої. Порівнявши ці значення, кондиціонер самостійно визначає свої подальші дії: залишити існуючий режим роботи або перейти в інший режим ( «охолодження» або «обігрів»).

У спліт-системах, призначених тільки для охолодження, в автоматичному режимі передбачений вибір між охолодженням і осушенням.

У наш час важко уявити собі життя без таких прекрасних, розумних і дуже необхідних пристроїв, як кондиціонери. З кожним роком покращуються їх технічні характеристики, збільшується функціональність, а вартість стає все більш доступною.