Как кондиционер охлаждает воздух


как работает кондиционер и почему он может плохо охлаждать?

Кондиционер является одним из самых технологичных бытовых приборов, который требует правильной установки и внимательного обращения. Чтобы он служил исправно, стоит иметь представление о его устройстве, принципах функционирования и возможных проблемах при эксплуатации. Только в этом случае вы сможете обеспечить здоровый микроклимат в помещении на долгое время.

Устройство кондиционера является общим для всех моделей. Любой кондиционер состоит из следующих основных узлов:

  • Компрессор. Предназначен для сжатия хладагента и поддержания его движения по холодильному контуру.
  • Воздушный теплообменник наружного блока. Выполняет функцию конденсатора при работе в режиме охлаждения. Он предназначен для конденсации и охлаждения хладагента.
  • Воздушный теплообменник внутреннего блока. Выполняет функцию испарителя при работе кондиционера в режиме охлаждения. При испарении хладагент переходит из жидкой в газообразную фазу.
  • Капиллярная трубка. Используется в качестве дросселирующего устройства, которое увеличивает давление хладагента в зоне высокого давления (в том числе - в воздушном теплообменнике наружного блока) и уменьшает в зоне низкого давления (в том числе — в воздушном теплообменнике внутреннего блока).
  • Вентилятор. Используется для создания потока воздуха, который обдувает испаритель и конденсатор.

Как работает кондиционер

Принцип работы кондиционера построен на переносе тепла из помещения на улицу. Кондиционеры Haier могут работать как в режиме охлаждения, так и в режиме обогрева.

Охлаждение

После включения кондиционера газообразный хладагент под низким давлением поступает в компрессор, где подвергается сжатию и нагревается до +70–90 o C, после чего поступает в конденсатор. В воздушном теплообменнике наружного блока происходит конденсация хладагента — переход из газообразного состояния в жидкое. Это сопровождается охлаждением хладагента и выделением тепла. Проходя через каппилярную трубку, хладагент дросселируется. В теплообменнике испарителя происходит обратный процесс, когда хладагент переходит из жидкого в газообразное состояние. При этом выделяется холод и поглощается тепло из помещения.

Обогрев

При работе кондиционера необходим отвод тепла от конденсатора. В бытовых кондиционерах старых моделей это тепло отводится за пределы помещения. Более сложные модели позволяют использовать это тепло для включения режима обогрева помещений.

Почему кондиционер может плохо работать

В некачественно выполненных или старых кондиционерах возможна утечка хладагента. Из-за нее может снизиться производительность кондиционера, появиться обмерзание вентиля или испарителя.

Если в контур попадают воздух и влага, со временем может выйти из строя компрессор и закупориться ледяными пробками капилляр. Чтобы этого не произошло, при монтаже кондиционера следует провести вакуумирование при помощи специального насоса.

На заметку!

Новые модели кондиционеров оснащены функцией автоматического выключения при достижении заданной температуры помещения. Если такой кондиционер постоянно работает, это может означать неправильную настройку или неисправность.

Если у вас перестал работать кондиционер, управляемый с пульта, прежде всего, проверьте исправность батареек. Вопрос, почему не работает кондиционер и что делать, может оказаться не таким уж и сложным. Во всех остальных случаях, когда плохо работает кондиционер, требуется вызывать специалиста.

Рекомендации по работе с кондиционером

Если хладагент в испарителе не успевает целиком перейти в газообразное состояние, на вход компрессора приходит жидкость, и он выходит из строя. Это может произойти как из-за недостатков самого кондиционера, так и из-за неправильной эксплуатации – в первую очередь, при включении кондиционера во время морозов на улице. Хотя многие современные модели кондиционеров работают на обогрев, они не могут заменить отопительную систему. Их удобно использовать в межсезонье во время внезапного похолодания, когда отопительный сезон уже окончен или еще не начался.

На заметку!

Чтобы не перегружать кондиционер постоянной работой на полную мощность, следует закрывать окна и двери, когда он включен – ведь холод способен так же теряться, как и тепло.

В солнечные жаркие дни завешивайте окна, чтобы избежать дополнительного нагрева помещения. Проветривать помещение обязательно надо, это элементарная санитарная норма, но кондиционер при этом должен быть выключен.

В современных кондиционерах всегда есть фильтры, на которых оседает пыль и другие мелкие частицы, загрязняющие воздух. Фильтры требуется периодически промывать и менять в соответствии с инструкцией по эксплуатации. Если этого не делать, качество воздуха в помещении будет снижаться, а срок службы кондиционера сократится.

Всегда следует устанавливать ту температуру, до которой вы хотите охладить помещение, чтобы вам было комфортно. Обычно это чуть больше двадцати градусов тепла. Если на улице жарко, а вы установите минимальную температуру, для кондиционера это будет слишком большой нагрузкой, может произойти обмерзание теплообменника и утечка хладагента. При желании можно охладить помещение быстрее за счет повышения скорости вращения вентилятора.

Как работают кондиционеры: основы кондиционирования воздуха

Кондиционеры

используют охлаждение для охлаждения воздуха в помещении, используя замечательный физический закон: когда жидкость превращается в газ (в процессе, называемом фазовым преобразованием ), она поглощает тепло. Кондиционеры используют эту особенность фазового преобразования, заставляя специальные химические соединения испаряться и конденсироваться снова и снова в замкнутой системе змеевиков.

Речь идет о хладагентах , которые обладают свойствами, позволяющими им изменяться при относительно низких температурах.В кондиционерах также есть вентиляторы, которые перемещают теплый внутренний воздух по этим холодным змеевикам, заполненным хладагентом. Фактически, центральные кондиционеры имеют целую систему каналов, предназначенных для направления воздуха к этим змеевикам, охлаждающим воздух, и от них.

Объявление

Когда горячий воздух проходит через холодные змеевики испарителя низкого давления , хладагент внутри поглощает тепло при переходе из жидкого в газообразное состояние. Для обеспечения эффективного охлаждения кондиционер должен снова преобразовать газообразный хладагент в жидкость.Для этого компрессор подвергает газ высокому давлению, в результате чего выделяется нежелательное тепло. Все дополнительное тепло, создаваемое при сжатии газа, затем выводится наружу с помощью второго набора змеевиков, называемых змеевиками конденсатора , и второго вентилятора. По мере охлаждения газ снова превращается в жидкость, и процесс начинается снова. Думайте об этом как о бесконечном элегантном цикле: жидкий хладагент, фазовое преобразование в поглощение газа / тепла, сжатие и фазовый переход снова в жидкость.

Легко увидеть, что в кондиционере происходят две разные вещи. Хладагент охлаждает воздух в помещении, а образующийся в результате газ постоянно сжимается и охлаждается, чтобы снова превратиться в жидкость. На следующей странице мы рассмотрим, как работают разные части кондиционера, чтобы сделать все это возможным.

.

Как работают кондиционеры | HowStuffWorks

Первая современная система кондиционирования воздуха была разработана в 1902 году молодым инженером-электриком по имени Уиллис Хэвиленд Кэрриер. Он был разработан для решения проблемы влажности в Sackett-Wilhelms Lithographing and Publishing Company в Бруклине, штат Нью-Йорк. Бумага на заводе иногда впитывала влагу из теплого летнего воздуха, что затрудняло применение техник многослойной печати того времени. Компания Carrier обрабатывала воздух внутри здания, продувая его по охлажденным трубам.Воздух охладился, проходя через холодные трубы, и, поскольку холодный воздух не может нести столько влаги, сколько теплый воздух, этот процесс снизил влажность в растении и стабилизировал влажность бумаги. Снижение влажности также имело побочное преимущество в виде снижения температуры воздуха - и так родилась новая технология.

Кэрриер понял, что разработал что-то с далеко идущим потенциалом, и вскоре в кинотеатрах и магазинах начали появляться системы кондиционирования, которые делали долгие жаркие летние месяцы намного более комфортными [источник: Time].

Объявление

Реальные технологические кондиционеры, используемые для снижения температуры окружающего воздуха в помещении, основаны на очень простом научном принципе. Остальное достигается применением нескольких умных механических приемов. На самом деле кондиционер очень похож на другой бытовой прибор в вашем доме - холодильник. У кондиционеров нет внешнего корпуса, на который опирается холодильник для изоляции своей холодильной камеры. Вместо этого стены в вашем доме не пропускают холодный воздух, а горячий - наружу.

Давайте перейдем к следующей странице, где мы узнаем, что происходит со всем этим горячим воздухом, когда вы используете свой кондиционер.

.

Как работают кондиционеры: блоки переменного тока с охлажденной водой и градирнями

Хотя стандартные кондиционеры очень популярны, они могут потреблять много энергии и выделять довольно много тепла. В крупных объектах, например, в офисных зданиях, обработка и кондиционирование воздуха иногда управляются немного по-другому.

Некоторые системы используют воду как часть процесса охлаждения. Двумя наиболее известными являются системы с охлажденной водой и кондиционеры с градирнями.

Объявление

  • Системы с охлажденной водой - В системе с охлажденной водой весь кондиционер устанавливается на крыше или за зданием. Он охлаждает воду до температуры от 40 до 45 градусов по Фаренгейту (от 4,4 до 7,2 градусов по Цельсию). Затем охлажденная вода подается по трубопроводу по всему зданию и подключается к кондиционерам. Это может быть универсальная система, в которой водопроводные трубы работают как змеевики испарителя в стандартном кондиционере.Если он хорошо изолирован, практического ограничения длины трубы для охлажденной воды нет.
  • Технология градирни - Во всех системах кондиционирования воздуха, которые мы описали до сих пор, воздух используется для отвода тепла от змеевиков компрессора. В некоторых крупных системах вместо них используется градирня. Градирня создает поток холодной воды, который проходит через теплообменник, охлаждая змеевики горячего конденсатора. Башня продувает воздух через поток воды, в результате чего часть его испаряется, а испарение охлаждает поток воды.Одним из недостатков системы этого типа является то, что воду необходимо регулярно добавлять, чтобы восполнить потерю жидкости в результате испарения. Фактическое количество охлаждения, которое система кондиционирования получает от градирни, зависит от относительной влажности воздуха и барометрического давления.

В связи с ростом затрат на электроэнергию и проблемами окружающей среды также исследуются некоторые другие методы воздушного охлаждения. Один из них - непиковая или ледяная технология. В непиковой системе охлаждения используется лед, замороженный в вечерние часы, для охлаждения внутреннего воздуха в самое жаркое время дня.Хотя система действительно потребляет энергию, наибольший расход энергии происходит тогда, когда потребность сообщества в электроэнергии минимальна. Энергия дешевле в непиковые часы, а пониженное потребление в часы пик снижает потребность в электросети.

Другой вариант - геотермальное отопление. Она варьируется, но на глубине около 1,8 метра под землей температура земли колеблется от 45 до 75 градусов по Фаренгейту (от 7,2 до 23,8 градусов по Цельсию). Основная идея геотермального охлаждения заключается в использовании этой постоянной температуры в качестве источника тепла или холода вместо использования электричества для выработки тепла или холода.Самый распространенный тип геотермической установки для дома - это замкнутая система. Полиэтиленовые трубы, заполненные жидкой смесью, закапывают под землю. Зимой жидкость собирает тепло от земли и переносит его через систему в здание. Летом система работает в обратном направлении, чтобы охладить здание, протягивая тепло по трубам и отводя его под землю [источник: Geo Heating].

Для обеспечения реальной энергоэффективности также дебютируют кондиционеры на солнечной энергии.Возможно, еще предстоит решить некоторые проблемы, но около 5 процентов всей электроэнергии, потребляемой в США, используется для кондиционирования воздуха того или иного типа, поэтому существует большой рынок энергосберегающих вариантов кондиционирования воздуха [источник: ACEEE] .

.

Как работает система кондиционирования воздуха?

Если вы живете в жарком климате, нет ничего лучше, чем сохранять прохладу с помощью системы кондиционирования воздуха. Но как именно они работают?

Здесь мы пытаемся ответить на этот самый вопрос и исследовать, какие типы систем переменного тока существуют. Поскольку отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха (HVAC) - это очень сложная инженерная область, мы должны отметить, что это не является исчерпывающим руководством и должно рассматриваться как краткий обзор.

СВЯЗАННЫЙ: КАК ЛЮДИ СОХРАНЯЮТ ОХЛАЖДЕНИЕ ДО КОНДИЦИОНЕРА ВОЗДУХА

Как работает кондиционер?

Короче говоря, они работают как обычный кухонный холодильник. В системах кондиционирования и холодильниках используется одна и та же технология - цикл охлаждения.

В системах, использующих преимущества этого цикла, используются специальные химические вещества, называемые хладагентами (в некоторых системах вода), для поглощения и / или выделения энергии для нагрева или охлаждения воздуха.Когда эти химические вещества сжимаются компрессором агрегата AC, хладагент меняет состояние с газового на жидкое и выделяет тепло в конденсаторе .

При охлаждении помещения этот процесс происходит за пределами рассматриваемого пространства. Этот холодный воздух под высоким давлением перекачивается во внутренний блок и снова превращается в газ с помощью расширительного клапана системы .

Это, как следует из названия, вызывает расширение жидкого хладагента обратно в газовую форму.По мере расширения хладагент «втягивает» тепло и вызывает охлаждение воздуха в рассматриваемом пространстве в испарителе системы кондиционирования воздуха .

Этот теперь расширенный и «горячий» газ далее транспортируется к компрессору системы, и цикл начинается снова.

Чтобы визуализировать это, представьте губку как хладагент, а воду как «тепло». Когда вы сжимаете промокшую губку (компрессор и конденсатор), вода выталкивается наружу и выделяется тепло в нашей аналогии. Когда вы отпускаете губку (расширительный клапан и испаритель), она расширяется и, по нашей аналогии, может поглотить больше воды или тепла.

В основе этого цикла лежат научные принципы термодинамики, закон Бойля, закон Шарля и законы Ги-Люссака.

В первую очередь факт «жидкость, расширяющаяся в газ, извлекает или забирает тепло из окружающей среды». - Система кондиционирования и отопления Goodman.

В этом смысле кондиционер и холодильники работают, «перемещая» или «перекачивая» энергию из одного места в другое. В большинстве случаев блоки переменного тока будут передавать «тепло» из вашей комнаты, офиса или дома и выбрасывать его в воздух за пределами вашего дома или офиса.

Источник: Pixabay

Этот цикл является обратимым и может использоваться для обогрева вашей комнаты или всего дома в холодные месяцы, но эта функция обычно зарезервирована для систем, называемых тепловыми насосами .

Основное различие между холодильником и блоком переменного тока состоит в том, что блок имеет тенденцию разделяться на две отдельные части; внешний конденсатор (или чиллер) и внутренний блок.

Холодильники, с другой стороны, являются одним автономным блоком (хотя некоторые блоки переменного тока также могут быть).

Любое тепло, удаляемое из его внутренней части, сбрасывается в ту же комнату в задней части устройства. Это основная причина, по которой вы никогда не сможете использовать холодильник в качестве самостоятельного блока переменного тока; если, конечно, вы не проделаете дыру в стене позади него.

Вы можете проверить это, прикоснувшись (будьте осторожны, он может сильно нагреться) к задней части холодильника во время его работы. Он должен быть теплым или горячим на ощупь.

Какие существуют типы систем кондиционирования воздуха?

Блоки переменного тока сегодня бывают самых разных форм и размеров, от массивных систем воздуховодов в офисах и промышленных зданиях до небольших домашних систем переменного тока, с которыми вы, вероятно, более знакомы.

Некоторые из более крупных установок имеют очень большие наружные холодильные агрегаты, которые могут иметь водяное или воздушное охлаждение или, в более старых системах, градирни. Они соединены изолированными трубами для перекачивания хладагента для кондиционирования воздуха внутри большого или набора больших агрегатов, называемых установками кондиционирования воздуха (AHU).

Эти системы могут быть очень сложными с нагревательными элементами, увлажнителями и фильтрами для очень точного контроля температуры и качества воздуха в помещениях в здании, которые они обслуживают.Они также, как правило, поставляются со сложными системами рекуперации тепла для уменьшения количества электричества (или газа), необходимого для нагрева / охлаждения воздуха в системе.

Они бывают двух основных форм; Постоянный объем воздуха (CAV) и переменный объем воздуха (VAV) , который определяет степень, в которой регулируется воздушный поток вокруг воздуховодов системы.

Им также можно управлять с помощью очень сложных систем программного обеспечения, датчиков и исполнительных механизмов, называемых системами управления зданием (BMS).

Эти большие системы HVAC «всасывают» свежий наружный воздух и при необходимости нагревают / охлаждают его перед транспортировкой по воздуховодам в требуемые области.Эти системы также могут иметь терминалы повторного нагрева или фанкойлы для дальнейшего улучшения темперирования подаваемого воздуха в зону.

Более современные установки отказываются от централизованных AHU в пользу систем фанкойлов или «внутренних блоков», которые напрямую связаны с одним или несколькими «наружными» блоками переменного тока. Они называются системами с регулируемым потоком охлаждения (VRF), которые регулируют воздух непосредственно в месте использования.

Но большинство людей привыкло к тепловым насосам с раздельным или многократным распределением воздуха (ASHP) или к агрегатам кондиционирования воздуха для отдельных помещений.Они гораздо больше похожи на холодильники и чаще всего устанавливаются в домашних условиях.

Но следует также отметить, что существуют различные другие системы, использующие тот же принцип, например, геотермальные тепловые насосы (GSHP). Они используют землю в качестве «свалки» или источника тепла вместо воздуха или источника тепла. И ASHP, и GSHP также могут подключаться к обычным радиаторным системам или системам теплого пола вместо обычного газового котла с некоторыми изменениями.

Как работает кондиционер в автомобилях?

Проще говоря, кондиционер в автомобиле работает точно так же, как и любой другой блок переменного тока.С той лишь разницей, что они должны быть достаточно компактными, чтобы поместиться в автомобиле.

Чиллерная часть системы (с расширительным клапаном и испарителем) обычно устанавливается за приборной панелью автомобиля. Другой рабочий конец системы (компрессор и конденсатор), как правило, располагается рядом с решеткой радиатора автомобиля - сюда во время движения вдувается свежий воздух).

Обе части соединены цепью труб, по которым хладагент проходит между агрегатами во время работы.В отличие от более крупных агрегатов, используемых в зданиях, сам агрегат в автомобилях, как правило, приводится в действие коленчатым валом автомобиля, другими словами, он приводится в действие двигателем.

Эти системы обычно также поставляются с обогревателем и осушителями для кондиционирования воздуха по мере необходимости. Как и в случае создания систем переменного тока, автомобильный блок переменного тока преобразует хладагент между газом и жидкостью, высоким и низким давлением, а также высокой и низкой температурой по мере необходимости.

Дешевле оставить кондиционер на весь день?

Проще говоря, нет.Причина этого в том, что, оставив систему переменного тока на весь день, вы получите:

1. Не используйте энергию без необходимости, если вас нет дома или комнаты / зоны не используются.

2. Работа системы приводит к ее износу. Это сокращает срок его службы.

Также убедитесь, что окна закрыты или установлена ​​защита от сквозняков, когда кондиционер работает. В конце концов, вы же не хотите «кондиционировать» мир.

Вам также следует убедиться, что вы используете затеняющие устройства (например, навес или стратегически посаженные деревья) снаружи, чтобы уменьшить «солнечное излучение» или пассивное отопление вашего дома от солнечного света.

Другие меры включают улучшение теплоизоляции вашего дома, поддержание в хорошем состоянии систем кондиционирования (особенно фильтров) и использование потолочных вентиляторов для улучшения внутреннего смешивания воздуха (т. Е. Предотвращения расслоения горячего воздуха около потолка или наоборот. ).

Если вас действительно беспокоят счета за электроэнергию, связанные с вашими системами переменного тока, вы можете сделать свою систему переменного тока «умнее». Используя домашнюю BMS, интеллектуальные датчики (термостаты и погодную компенсацию), зональный контроль и другие энергоэффективные меры, вы можете значительно повысить эффективность и снизить стоимость ваших систем переменного тока.

Вам также следует использовать решения «бесплатного» охлаждения и обогрева, подумав об использовании природы, чтобы помочь вам. Правильное использование естественной вентиляции для охлаждения или обогрева вашего дома резко сократит затраты на использование энергии, связанной с отоплением / охлаждением, путем ее отключения.

Но это возможно только в том случае, если качество воздуха за пределами вашего дома позволяет это. Например, проживание в большом городе с «грязным воздухом» может ограничить вашу способность использовать эту бесплатную форму отопления и охлаждения.

Как работает кондиционер с обратным циклом?

Системы кондиционирования воздуха с обратным циклом, или тепловые насосы, как они более широко известны, работают так же, как и любые другие блоки переменного тока. Исключением является то, что они специально разработаны, чтобы иметь возможность по желанию полностью изменить цикл.

Как и другие системы переменного тока, они также могут фильтровать и осушать воздух по мере необходимости.

.

Смотрите также