Кондиционеры давно стали частью нашей жизни, но принципы работы и устройства не всегда понятны, а разнообразие моделей очень велико – напольные, мобильные, оконные, инверторные. Чтобы разобраться с этим вопросом, вашему вниманию предлагается обзор сходных устройств разного назначения c понятным объяснением, как же именно они работают.
Устройство и принцип работы обычного кондиционера
Кондиционер работает по замкнутому циклу, основанному на двух функциях:
- переход вещества из газообразного состояния в жидкое при повышении давления (и наоборот);
- выделение тепла при конденсации (переходе из газа в жидкость) и охлаждение при испарении.
Вот схема устройства такой системы:
Поэтапно фаза цикла выглядят следующим образом:
- Компрессор (небольшой насос с электродвигателем) нагнетает давление газа, перекачивая его из испарителя (в комнате) в конденсатор (на улице). Из-за повышенного давления газа его температура может возрасти до 90 градусов Цельсия.
- В конденсаторе фреон начинает отдавать тепло в окружающую среду, ведь газ в этот момент более горячий, чем воздух. Уличный вентилятор включается и обеспечивает интенсивный обдув теплообменника, что многократно ускоряет процесс.
- В результате охлаждения газ превращается в жидкость, но давление все еще остается высоким. Температура жидкости то же все еще несколько выше температуры окружающей среды.
- Далее фреон переходит в капилляр – тонкую трубку из меди, навитую длинной спиралью. Другое название этой детали – дроссель. Так давление жидкого фреона понижается до нескольких атмосфер. Часть жидкости сразу переходит в газообразное состояние.
- Фреон оказывается в испарителе. Теперь теплообменник из жидкого состояния переходит в газообразное, при этом фреон охлаждается вместе с решеткой теплообменника в комнате. Комнатный вентилятор гонит поток воздуха через охлажденную решетку, быстро забирая холод в комнату.
- Далее цикл повторяется снова – с 1 по 5 фазы.
Как работает кондиционер при режиме охлаждения, представлено на схеме:
Так как испаритель очень холодный, а влажность в комнате может быть высокой, то на испарителе появляются капли воды – конденсат. Фактически это дистиллированная вода. Капли накапливаются и начинают стекать вниз – по испарителю и ниже. Конечно, внутри помещения вода не нужна, поэтому обычно для отвода конденсата применяют трубку, выведенную на улицу.
Выходящий поток воздуха может быть направлен с помощью специальных плоскостей-жалюзи в нужную сторону, как по горизонтали, так и по вертикали. Обычно такое управление можно осуществлять и с пульта дистанционного управления. Многие модели могут регулярно автоматически поворачивать жалюзи в стороны или вверх-вниз, разгоняя прохладный воздух по большему объему.
Как установить кондиционер своими силами – читайте здесь.
Осушитель кондиционера – принцип работы
Это один из элементов системы. Его функция – собирать жидкий фреон, вытекающий из конденсатора и не допускать загрязнения хладагента. Он расположен на трассе движения фреона, после конденсатора и перед дросселем:
Внешне осушитель выглядит как небольшая трубка, расширяющаяся к середине и сужающаяся к концам. Внутри трубки находится сорбирующий влагу минерал «цеолит». На пути движения фреона находятся две сетки:
- Одна на входной стороне с большими отверстиями, чтобы гранулы цеолита не могли попасть в конденсатор.
- Вторая сетка на стороне выпуска. В ней отверстия относительно небольшие, как в чайном ситечке, чтобы не пропустить в компрессор частички цеолита, металлические фрагменты и так далее.
В осушителе обычно сделано еще одно дополнительное отверстие. Его используют при сборке и ремонте агрегата, чтобы быстрее создать вакуум в системе. Иначе дроссель, имеющий небольшой диаметр, замедлял бы процесс вакуумирования кондиционера. Нельзя вскрывать это технологическое отверстие, иначе аппарат перестанет работать.
Инверторный кондиционер
Главное предназначение инверторного кондиционера – экономия энергии и продление рабочего состояния компрессора. В таких системах работа происходит не рывками «включен-выключен», а с плавной регулировкой мощности. Кондиционер работает непрерывно, однако, не в полную силу. Это позволяет двигателю компрессора увеличить свой ресурс. Кроме того, поддержание стабильной температуры в помещении требует гораздо меньших затрат электроэнергии, чем при «рваном ритме» работы обычного кондиционера.
Регулировка скорости вращения компрессора достигается преобразованием (инвертированием) поступающего переменного тока в постоянный, а потом снова в переменный, но с другой частотой. Электроника решает, как изменить частоту вращения двигателя – уменьшить или увеличить, причем изменения скорости происходят плавно.
Но важно понимать, что инверторный кондиционер является более экономичным лишь в тех местах, где обычный кондиционер включается лишь время от времени. При непрерывной работе обычный кондиционер значительно более эффективен при тех же энергозатратах, ведь он не тратит электроэнергию на конвертацию. Поэтому, если ваш инверторный кондиционер работает в полную силу почти непрерывно – его мощность была подобрана неверно.
О том, что такое инверторный кондиционер и стоит ли за него переплачивать, расскажет инженер компании Климат-Контроль:
Сплит система
Сплит означает «разбиение». В сплит-системах конденсатор и испаритель находятся не в едином корпусе, а могут быть разделены, например, стеной. Однако они соединяются трубками для обмена хладагентом между ними. Обычно внешняя часть сплит-системы крепится снаружи на стене здания. В ней находятся такие элементы:
- компрессор;
- конденсатор;
- дроссель;
- внешний вентилятор и др.
Внешняя часть может издавать достаточно громкий шум при работе (до 45 децибел), что может вызвать недовольство ваших соседей.
Внутренняя часть монтируется внутри здания, в ней находятся:
- испаритель;
- фильтр очистки воздуха;
- терморегулятор;
- управляющая электроника.
Обычно внутренняя часть работает очень тихо.
При монтаже сплит-системы требуется специальное оборудование для соединения внешней и внутренней части медными трубками. В первую очередь, это вакуумный насос, без которого собрать работоспособную систему не получится. Производители не дают гарантии на агрегаты, смонтированные не сертифицированными монтажниками.
Современные сплит-системы оборудованы системой контроля пусков компрессора. Эта система не позволяет запускать двигатель слишком быстро после его последнего выключения, чтобы он не перегревался.
Существуют мульти-сплит-системы, в которых не один, а два и более внутренних блоков. Но такие системы несколько дороже обычных, так как требуют и более сложной системы соединения с наружным блоком, и более сложной системы управления для каждого внутреннего блока (с отдельным терморегулятором, блоком дистанционного управления и так далее).
Напольный кондиционер
Напольные кондиционеры применяются тогда, когда нежелательно или невозможно использовать обычную настенную модель, например, комната слишком мала, и поток холодного воздуха со стены сразу будет попадать на людей.
Они бывают двух видов: стационарные и мобильные. И те, и другие не слишком отличаются от своих настенных собратьев. Стационарный напольный кондиционер, как правило, выполнен по схеме «сплит». Он так же нуждается в обмене теплом с внешним миром, как и обычный, поэтому просто укреплен на высоте около полуметра от уровня пола, а все остальные элементы такие же. Напольный кондиционер в мобильном исполнении – это чаще всего просто мобильный кондиционер.
Мобильный кондиционер: особенности работы
Устройство мобильного кондиционера почти не отличается от стационарного. Главное отличие – весь кондиционер целиком находится внутри помещения. Кроме того, обычно требуется толстая труба-воздуховод для прокачки уличной атмосферы через конденсатор. Этот воздуховод должен быть герметично выведен в окно или специальное отверстие в стенах.
Мощность мобильных кондиционеров обычно невелика, так как они предназначены охлаждать небольшие по площади помещения. Самая шумная часть кондиционера (конденсатор + вентилятор +дроссель) помещается в жилище, поэтому при большой мощности кондиционера находиться в комнате будет дискомфортно.
Большинство технических решений включают в себя не только охладитель воздуха, но и обогреватель. Повышение температуры происходит за счет прямого нагрева воздуха ТЭНами. Причем их мощность может быть достаточно большой, так что проверяйте электросеть на пригодность к таким нагрузкам. Модели с возможностью работы «на тепло», как в сплит-системах (с перестановкой шланга-воздуховода и без ТЭНов), тоже можно разыскать.
Образующаяся во время работы агрегата дистиллированная вода, чаще всего, собирается в специальную емкость. Чтобы не бегать с ней каждый час, выливая накопившуюся воду, лучше подобрать модель с емкостью вместительнее. Также некоторые модели при наполнении резервуара для воды просто перестают работать, подавая сигналы и требуя слить жидкость.
Мобильные кондиционеры пригодятся там, где нет резона устанавливать стационарный. Например, при съеме жилья, на летней даче или во время длительной служебной командировки. Часто мобильные охладители воздуха приобретаются для кухни, чтобы летом во время работы всех кухонных аппаратов было не так жарко и душно.
О мобильных кондиционерах, их плюсах и минусах вы сможете узнать из следующего видео, где в качестве примера рассматривается мобильный кондиционер ТМ Carrier серии 51AKP:
Как работает мобильный кондиционер без воздуховода?
Мобильный кондиционер без воздуховода – это фактически не кондиционер, а увлажнитель воздуха, причем с необходимостью постоянно пополнять запасы воды. Такой аппарат никуда не отводит тепло, а просто прогоняет воздух из комнаты через влажный губчатый материал. Некоторое кратковременное ощущение прохлады возможно в первые минуты работы из-за повышения влажности воздуха.
По сравнению с обычным кондиционером он имеет такие недостатки:
- Мощность такого устройства не может быть большой – из-за ограничения габаритов и шумности, а также сферы применения в небольших помещениях.
- Влажность воздуха в помещении становится очень высокой. Соответственно, может появиться плесень и прочее.
- Необходимо все время доливать воду в этот аппарат, иначе он может вообще отключиться.
Принцип работы оконного кондиционера
Оконные кондиционеры популярны по той же причине, что и мобильные. Обычно они работают не круглый год, а лишь в жаркое время. Это очень хорошее решение для кухни, когда летом хочется немного прохлады, а на покупку дорогого устройства для охлаждения маленькой комнаты нет средств.
Выглядит подобная установка следующим образом:
Как правило, они сделаны по схеме «моноблок» и занимают проем для форточки. При выборе оконного кондиционера сначала проверьте, подойдет ли он для вашего конкретного окна (форточки). Дело не только в размерах, но и в общей прочности оконной рамы, ведь вес агрегата может быть немалым, и не каждое ветхое окно сможет его выдержать.
Имейте в виду, что плотного герметичного прилегания корпуса оконного кондиционера, скорее всего, не будет, поэтому придется решать вопрос изоляции от уличного воздуха. Некоторые жильцы каждое лето вставляют кондиционер в оконный проем и заполняют щели строительной пеной, а каждую осень снимают агрегат, чтобы законопатить окна на зиму. Однако бывает и так, что кондиционер устанавливается, герметизируется и далее занимает свое место в окне круглый год, просто зимой «отдыхает».
У дешевых моделей может не быть пульта дистанционного управления – всё регулируется с передней панели. В данном случае это правильный подход – чем проще, тем лучше. Меньше вероятность поломки сложной электроники.
Наглядно увидеть, как устроен такой кондиционер и что происходит при его работе, можно на видео:
Как кондиционер работает на обогрев?
Существующие кондиционеры, способные работать зимой на обогрев, обычно оснащены четырехходовым клапаном. Этот клапан, переключаясь, заставляет хладагент нагреваться от атмосферного воздуха, а в помещение, напротив, отдавать тепло. Это очень экономичный способ прогрева здания, так как большая часть энергии тратится не на собственно повышение температуры воздуха, а на перенос тепла с улицы в дом.
Однако следует учесть, что чем холоднее за окном и чем теплее должно быть у вас в комнате, тем меньше для этого подходит кондиционер. При морозе -15 и ниже бытовой кондиционер обычно уже не может обеспечить перенос тепла с улицы в дом, так как:
- Кондиционер изначально предназначен для охлаждения, поэтому в режиме прогрева жилища его КПД падает вместе с температурой окружающей среды.
- Современный экологичный хладагент также не предназначен для морозов.
- Компрессору трудно работать в холода – смазка становится слишком плотной.
Многие сплит-системы имеют автоматику переключения режимов «холод» – «тепло», регулярно переходя на режим охлаждения помещения (при общем режиме «тепло»), но без работы вентилятора внутри здания. Это делается для прогрева радиатора во внешнем блоке системы, чтобы он не покрылся льдом от конденсата и не потерял способность к эффективному теплообмену.
В сплит-системах также проявляется неприятная вероятность замерзания сливного шланга. Вода, превращаясь в лед, образует пробку внутри шланга. Дальнейшее поступление воды из кондиционера будет происходить уже не на улицу, а в комнату.
После знакомства со всем многообразием видов данной климатической техники, вам будет гораздо легче выбрать кондиционер под свои нужды. Конечно, при этом стоит исходить из типа помещения, которое потребуется охлаждать, а также от финансовых возможностей.
