Как работает кондиционер на обогрев в зимнее время?

Давайте разберемся, как работает кондиционер на обогрев воздуха. Со школьных лет каждому известно, что при испарении жидкость аккумулирует в себе тепловую энергию тела при взаимодействии и охлаждает его. Так, налив на руку воды, в скором времени вы почувствуете ощущение холода. Разработчики задались вопросом, может ли кондиционер также работать обогревателем и изобрели систему, берущую в свою основу обратный эффект и позволили использовать кондиционер для обогрева зимой.

Принцип работы

Для того чтобы понять принцип работы устройства зимой на обогрев, необходимо разобраться, как проходит работа в режиме охлаждения. Эти два процесса очень похожи с технической точки зрения, с точностью до наоборот, поэтому поняв один, можно с легкостью понять и другой.

Стационарные кондиционеры в профессиональных кругах называют также сплит-системами. Это объясняется тем, что такое устройство состоит из двух основных блоков. Внешний блок включает в себя вентилятор забора наружного воздуха, компрессор и наружный змеевик, а также картер с маслом. Внутренний блок представляет собой совокупность электроники и змеевик с радиатором.

Между этими двумя составляющими происходит постоянная циркуляция газообразного вещества, называемого фреоном. Оно обладает свойствами, которые позволяют ему одинаково легко греться и охлаждаться за счет возможности нахождения в четырех состояниях: конденсация, испарение, сжатие, расширение. Сжатие осуществляется устройством, называемым компрессор, когда как расширение происходит в капиллярной трубке. Конденсация осуществляется конденсором.

Компрессор напоминает обыкновенный электрический насос. Только перегоняет он не воздух, а газообразный фреон. По сути, именно от скорости работы компрессора зависит, насколько интенсивно будет проходить охлаждение. Главная задача — нагнетать давление фреона и отправлять его прямиком на радиатор, осуществляющий отвод тепла — конденсор.

За счет повышения давления, сам газ становится нагретым. Затем он стекает уже в жидком состоянии под сильным давлением по металлической трубке, называемой капиллярной. Ее внутренний канал специально сужен, чтобы фреон мог проходить только малыми порциями. В итоге, на другом конце трубки происходит разряжение, благодаря постоянной работе компрессора.

Ключевой момент процесса охлаждения настает на следующем этапе циркуляции фреона. Сразу после того, как вещество в жидком состоянии попадает на уже нагретый змеевик, находящийся во внутреннем блоке, происходит мгновенное испарение. При этом газ забирает львиную долю тепловой энергии из окружающей среды, и начинается охлаждение.

Принцип работы кондиционера на обогрев аналогичен работе на охлаждение. Тут все происходит с точностью до наоборот, за исключением пары деталей. Кондиционер работать на обогрев заставляет фреон, двигающийся в обратном направлении. В таком случае, змеевики, которые расположены в наружном и внутреннем блоке, меняются ролями. Наружный забирает тепло из уличного воздуха, а внутренний отдает его в помещение, за счет чего и происходит нагрев.

Внимательный читатель может заметить, что для реверса фреона, достаточно заставить работать сам компрессор в обратном направлении. Однако, на практике все оказывается несколько сложнее. Внутренний блок оборудуется электронным клапаном, который имеет возможность работать в два направления и обладает четырьмя ходами. Сам клапан оборудован специальным блоком микросхем, который отвечает в ручном или автоматическом режиме за переключение охлаждения на нагрев и обратно. Такое решение позволяет освободить компрессор от постоянного переключения режимов работы и, таким образом, продлевает его ресурс.

Можно ли использовать кондиционер в сильные морозы?

Давайте рассмотрим, что происходит, когда работает кондиционер зимой. Сам змеевик и картер с маслом вынесены в наружный блок. Если температура за окном слишком мала, смазка начинает густеть. За счет этого работа механизмов становится затруднительной, и их износ возрастает в разы.

Вторым камнем преткновения работы кондиционера зимой для обогрева становится потеря эффективности фреона и сильное снижение КПД кондиционера. Если температура экстремально низкая, никакого нагрева уже не происходит, и с улицы в помещение поступает ледяной воздух. Выходом из такого положения является использование фреона особой марки, который позволяет пользоваться кондиционером зимой при температуре до -25 градусов.

Решением проблемы с густеющим маслом будет использование специальных зимних комплектов. Они включают в себя подогреватель масляного картера, греющий кабель для наружного патрубка с отводимой жидкостью и специальную плату, которая искусственно понижает напряжение на двигателе вентилятора и понижает скорость его работы. Без этого комплекта, который, к слову, поставляется как дополнительная опция, пользоваться кондиционером зимой при температуре ниже нуля категорически не рекомендуется.

Преимущества и недостатки

Работа кондиционера на обогрев зимой требует от техники особых свойств, не присущих обычным, «летним» моделям. К примеру, использование высокого давления воздуха для выделения тепловой энергии подвергает используемые для патрубков материалы немалым нагрузкам и требует использовать лишь особо прочные, редкие и дорогостоящие материалы. Количество используемой электроники также серьезно возрастает. Следом возрастает и сложность устройства, подвергающая серьезным испытаниям надежность всей системы в целом.

Обогревающие модели обладают следующими преимуществами:

• Автоматическое поддержание заданной температуры, изменяя ее в одном из двух направлений;
• Низкое потребление электроэнергии;
• Использование безвредных для окружающей среды технологий;
• Минимальное сжигание кислорода внутри помещения и сведенное к минимуму выделение угарного газа, в отличие от использования ТЭН;
• Высокий КПД кондиционера.

И все же, чтобы оставаться до конца объективными, отметим некоторые недостатки таких систем, которые не позволят им полностью заменить обычные электрообогреватели на рынке:

• Высокая стоимость;
• Сложное устройство;
• Дорогостоящий, сложный ремонт;
• Высокая чувствительность к перепаду температур;
• Необходимость периодического включения, во избежание простоя смазки.

Особенность работы мобильных кондиционеров

Помимо стационарных устройств, на рынке широко представлены так называемые мобильные установки, представляющие собой монолитный корпус, и не предусматривающие выносного блока забора наружного воздуха. Рассмотрим вопрос возможности использования таких устройств в холодное время года.

Сама система находится в помещении, что снимает вопрос о необходимости подогрева масла и фреона. Конструкцией предусмотрен выводящий патрубок, который отводит лишнюю воду из воздуха, за счет чего и происходит охлаждение. Если патрубок планируется вывести на улицу, необходимо внедрить систему, которая не позволит воде замерзнуть и закупорить выводящий канал.

Выходом из сложившейся ситуации может стать использование специального греющего кабеля, который способен автоматически включаться при достижении водой критической температуры и, таким образом, не допускать ее частичного или полного замерзания. Недостаток такого решения в энергозатратах на обогрев — при отключении электроэнергии вода замерзнет и неизбежно приведет к выходу устройства из строя. Еще в морозы кабель будет работать постоянно и потребит большое количество киловатт.

Видео о работе кондиционера на обогрев

Дополнить приведенную статью может видео, в котором подробно рассказывается о том, как работают обогревающие кондиционеры :