Принцип работы и устройство кондиционеров разных видов

Создавать в помещении комфортные условия можно не только с помощью проветривания и нагрева. С этой задачей отлично справляется климатическая техника, в частности — кондиционеры. Установить и настроить некоторые модели таких приборов можно своими руками. Но даже при обращении к профессионалам полезно заранее узнать не только технические характеристики, но и принцип работы кондиционера, его устройство, а также виды и возможности климатического оборудования данного типа. Обо всем этом пойдет речь в данном материале.

Как работает система кондиционирования

Принцип действия кондиционера основан на способности веществ менять свое агрегатное состояние в зависимости от давления. Все жидкости при испарении (переходе из жидкого состояния в газообразное) поглощают тепло из окружающего их пространства. При конденсации (переходе из газообразного состояния в жидкое) тепло, наоборот, выделяется. Функционирование системы кондиционирования воздуха невозможно без газообразных углеводородов, которые содержат фтор, их называют фреонами. В общем случае вещества, которые при кипении эффективно отнимают тепло, а при конденсации — отдают, называют хладагентами. Благодаря им работают не только кондиционеры, но и любая другая холодильная техника.

Кондиционер в интерьере

На заметку! В кондиционерах чаще всего применяются фреоны R-22 и R-410A. Однако первый вид постепенно выходит из употребления, так как установлено, что он разрушает озоновый слой. Второй хладон не содержит хлора, он не опасен для земной атмосферы, поэтому производители отдают предпочтение именно ему.

Температура кипения фреона R-22 — -40,9 градусов по шкале Цельсия, у R-410A — -51,5. Достичь таких значений на практике непросто, потребуется дополнительное охлаждение. Но на этот показатель напрямую влияет давление: чем оно выше, тем больше температура, при которой жидкость начинает кипеть. Поэтому для перехода хладонов из одного состояния в другое их давление изменяют до нужного уровня при помощи специальных приспособлений.

Описание работы кондиционера на охлаждение

Главные составные части аппарата — компрессор, конденсатор, испаритель и терморегулирующий вентиль (ТРВ) или электронный расширительный клапан. Эти компоненты соединены в замкнутый контур, по которому циркулирует хладагент.

Газообразный фреон поступает в компрессор из испарителя. Хладон находится под небольшим давлением, всего в несколько атмосфер, его температура на входе — +10-20 градусов. Устройство компрессора может быть разным, в зависимости от типа узла (винтовой, поршневый, роторный или спиральный), но его назначение всегда неизменно: втягивать газ, сжимать его и нагнетать в следующий элемент контура — конденсатор. Давление фреона при этом достигает полутора-двух десятков атмосфер и больше (для автомобильного кондиционера — около 12 атм.), а температура поднимается до нескольких десятков градусов выше нуля (+70-90⁰).

Принцип работы кондиционера

На заметку! Конденсатор — это радиатор или теплообменник из трубок с оребрением, которые обдуваются вентилятором.

В конденсаторе нагретый газ проходит по трубкам и остывает, так как его температура гораздо выше, чем у воздуха, который омывает многочисленные элементы теплообменника. В результате этого фреон конденсируется и сбрасывает тепло. Так из радиатора выходит жидкий хладон, давление которого остается высоким, а температура снижается и становится всего на десяток-другой градусов выше, чем у наружного воздуха.

Потом вещество проходит через ТРВ/расширительный клапан, который еще называют дросселирующим устройством. Он регулирует количество хладона, которое необходимо, чтобы поддерживать определенный уровень испарения для охлаждения помещения до конкретного температурного показателя. В этом узле давление и температура фреона снижаются, в результате чего он превращается в смесь жидкости и газа.

Дальше хладагент поступает в испаритель, теплообменник которого может состоять из трубок под кожухом или пластин с каналами, где перемещается фреон. Здесь жидкость переходит в газообразное состояние и поглощает тепло из окружающего пространства. Напротив этого теплообменника также находится вентилятор, поэтому поток воздуха, который проходит через испаритель, охлаждается. Затем газ опять направляется в компрессор.

Описание работы кондиционера на обогрев

Кондиционеры, которые работают по описанному выше циклу, охлаждают воздух. Но бывают также модели, которые поддерживают нагрев — в них есть четырехходовой клапан, который перенаправляет движение фреона в системе. Испаритель и конденсатор при этом меняются местами, так что теплый воздух попадает в помещение, а холодный наоборот — выводится наружу.

На заметку! Климатические агрегаты, которые работают на обогрев, стоят дороже охлаждающих.

Кондиционер работает на обогрев

Откуда кондиционер берет воздух

Чтобы ответить на вопрос, откуда берет воздух кондиционер, нужно рассмотреть следующие виды приборов:

приточные — забирают воздух с улицы;
рециркуляционные — используют внутренний воздух;
кондиционеры с рекуперацией — используют смесь внутреннего и наружного воздуха.

Перед покупкой климатического оборудования следует уточнить, как именно выбранная модель забирает воздух. В первом и третьем случае помещение не требуется регулярно проветривать, во втором, напротив, нужно будет периодически открывать окна или двери, чтобы поддерживать количество кислорода в комнате на комфортном уровне.

Как устроены блоки кондиционера

В самом простом варианте все части прибора находятся в одном корпусе. Та часть аппарата, в которой расположены компрессор и конденсатор, выставляется наружу, а испаритель размещается внутри помещения. Это характерно для оконных кондиционеров. Но наибольшей популярностью пользуются сплит-системы, которые состоят из двух блоков (внутреннего и наружного) с разными функциями. Чтобы нагляднее понять, как устроен такой климатический прибор, нужно рассмотреть его конструкцию по блокам.

Внутренний блок кондиционера

Устройство внутреннего блока

Эта часть устанавливается непосредственно в помещении, где нужно создавать подходящую атмосферу: в квартире, офисе, торговом зале. Устройство внутреннего блока состоит из таких компонентов, как:

вентилятор — направляет воздух внутрь;
испаритель;
система фильтров грубой и тонкой очистки — задерживают сор, пыль, песок с улицы;
электронная плата управления;
штуцерные соединения — связывают внутренний и наружный блоки;
горизонтальные и вертикальные жалюзи — направляют воздушный поток по вертикали и горизонтали;
индикаторная панель — отображает состояние и режим работы прибора с помощью светодиодов и/или ЖК-дисплея;
передняя панель — решетка из пластика, через которую в блок поступает воздух.

Устройство внутреннего блока

На заметку! Производители выпускают внутренние блоки разных форм и расцветок.

Устройство наружного блока

В состав блока, который монтируется снаружи, входят:

компрессор;
конденсатор;
вентилятор — обдувает предыдущий компонент;
фильтр для фреона — не позволяет попасть посторонним частицам в компрессор;
штуцерные соединения;
крышка для защиты штуцерных соединений и электроразъемов.

Наружный блок

Строение климатических приборов разных видов может отличаться.

На заметку! Устройство наружного блока кондиционера, предназначенного также для обогрева, предполагает размещение в этой части еще и четырехходового клапана. А в инверторных моделях плата управления находится во внешнем блоке, а не во внутреннем.

Особенности работы кондиционеров разных видов

Системы кондиционирования воздуха, для работы которых достаточно только постоянного электроснабжения, называются автономными. В таких агрегатах своя холодильная установка, в отличие от центральных и прецизионных кондиционеров с внешним источником холода. Первые (центральные) нужны для поддержания установленной температуры на производстве и в больших зданиях. Без прецизионного аппарата не обойтись там, где требуется точность: в лабораториях, больницах, дата-центрах. В таких помещениях нельзя допускать, чтобы температура отклонялась от установленных параметров, поэтому охлаждение в них обеспечивает отдельное устройство.

На заметку! Бытовые кондиционеры бывают стационарными и мобильными, моноблочными и состоящими из нескольких блоков. Они отличаются по способам установки и технологиям, которые используют в работе.

Инверторные модели

Эти устройства могут менять частоту, с которой вращается двигатель компрессора, чтобы влиять на производительность кондиционера. В них происходит инвертирование переменного тока от сети: сначала он преобразуется в постоянный, а затем — снова в переменный, но уже другой частоты. Электроэнергия в таких приборах расходуется гораздо экономнее, нужная температура в помещении достигается вдвое быстрее и меньше отклоняется от заданного значения. Они долговечнее, тише в работе, хорошо функционируют даже при таких наружных температурах, которые могут вывести из строя обычные кондиционеры.

Принцип работы инверторного кондиционера

Сплит- и мульти-сплит-системы

Это конструкции из двух и более блоков: наружного и одного или нескольких внутренних. Они позволяют создать оптимальный микроклимат в одном либо нескольких помещениях. Схема размещения частей может быть любой, она зависит от планировки и предпочтений пользователей. При этом не придется устанавливать внешние блоки для каждой комнаты. Компоненты соединяются друг с другом посредством теплоизолированных трубок из меди.

На заметку! В мульти-сплит-системах может быть один или два-три компрессора.

Схема работы сплит-системы

Напольные кондиционеры

Большинство моделей кондиционеров при установке крепятся к стенам или потолкам, но некоторые сплит-системы предназначены для монтажа на расстоянии, которое не превышает полуметра. Такие приборы проще устанавливаются и демонтируются: для этого не нужно вставать на стремянки и удерживать внутренние блоки на большой высоте.

Мобильные напольные кондиционеры вообще не требуют установки: их можно размещать там, где нужно, а при необходимости переставлять или переносить в другое помещение. Они оснащаются колесиками для передвижения по полу, а также удобными ручками для переноски.

Принцип работы напольного кондиционера

Мобильные кондиционеры

Это напольные модели, о преимуществах которых говорилось выше. Они бывают двух видов:

с воздуховодом:
без воздуховода.

Первые отличаются наличием гибкого гофрированного шланга, который нужно вывести наружу, например, направить в окно или форточку и закрепить. При желании можно проделать отверстие в стене здания. Воздух для последующей обработки такие устройства забирают прямо из комнаты. Минус этих аппаратов — шум во время работы.

У вторых нет необходимости сбрасывать горячий воздух, так как они не вырабатывают избыточного тепла. Это кондиционеры испарительного типа: в них нет компрессора, не образуется конденсат. Вместо фреона используется вода, которая сначала попадает на пористые фильтры, а затем, при прохождении теплого воздуха, превращается в пар. В такие приборы нужно периодически доливать воду.

Оконные кондиционеры

Это один из самых привычных вариантов для домашнего или офисного использования. Такой прибор закрепляют в оконной раме: конденсатором наружу, испарителем внутрь. Установка подходит даже «для чайников» и тех, кому некогда смотреть видео с подробными инструкциями — нужно только тщательно закрыть промежутки между кондиционером и оконным проемом. Основные недостатки данных устройств — шум (у старых моделей) и лишнее затемнение комнаты.

Оконный кондиционер

Возможности кондиционеров

Изначально предназначение оборудования для кондиционирования воздуха было в охлаждении атмосферы определенного помещения. По мере развития технического прогресса возможности приборов постоянно расширялись. На сегодняшний день кондиционеры обладают таким функционалом.

Обработка воздуха включает в себя не только охлаждение, но и обогрев, вентиляцию, осушение, а в некоторых моделях — ионизацию.
Ко многим моделям прилагается пульт ДУ, который позволяет менять установки прибора из любой точки помещения.
Таймер дает возможность создать нужный микроклимат к определенному времени.
В ночном режиме прибор будет работать значительно тише, чтобы не нарушить сон жильцов.
В режиме «Swing» воздух будет равномерно распределяться по всему объему комнаты.
Настроить можно не только температуру и скорость обдува, но и угол поворота жалюзи, чтобы задать направление воздушного потока.

Подводя итог, следует отметить, что кондиционеры из разряда дорогой техники перешли в категорию доступных приборов, без которых нельзя обойтись. В быту и на производстве, в жару и межсезонье, в машине и помещении они облегчают жизнь людей, создают комфортные условия. Выше приводилось описание работы данного климатического оборудования и его характеристики, из чего видно, что приборы не требуют особой подготовки перед использованием: достаточно прочитать инструкцию и рассмотреть пиктограммы на пульте управления.