Как работает бытовой кондиционер

Принцип работы кондиционера: устройство и схема

В России преобладает континентальный климат. Это значит, что зимой во всех регионах прохладно и выпадает снег, а летом - жарко. Из-за этого у людей возникает потребность в покупке кондиционера или сплит-системы. Но как обычному человеку выбрать, когда магазины предлагают десятки вариантов, отличающиеся по виду, мощности и стоимости? Для этого необходимо не только разбираться в марках, но и знать принцип работы устройств.

Как работает кондиционер

Система работает по принципу замкнутого цикла. Воздух в помещении охлаждается, проходя через блок охлаждения, в котором испаряется хладагент. Рассмотрим схему работы устройства поэтапно.

Компрессор, установленный во внешнем блоке, перекачивает газ из испарителя внутреннего блока, который находится в помещении - в конденсатор.

В конденсаторе фреон обеспечивает отдачу тепла на улицу через теплообменник внешнего блока.
Газообразный фреон становится жидким в результате охлаждения.
Фреон переходит в дроссель, что приводит к понижению давления жидкого фреона. Часть жидкости переходит в газообразное состояние.
Когда фреон оказывается в испарителе, осуществляется переход из жидкого состояния в газообразное. В результате, в комнату поступает холодный воздух.

Из-за особенности работы кондиционера на испарителе образуются капли воды - конденсат. Обычно при монтаже системы, для отвода конденсата устанавливают отдельную трубку. Она выходит на улицу или в канализацию, чтобы в помещении не было лишней влаги.

Выходящий воздух из внутреннего блока регулируется с помощью специальной шторки и жалюзи по горизонтали и вертикали.

Как устроен принцип работы инверторного кондиционера

Особенность данного агрегата в непрерывной работе, но не на пределе возможностей, как в обычном кондиционере. Инвертор экономит электроэнергию и продлевает срок жизни компрессора, поскольку он работает не рывками, а плавно. Плавность работы обеспечена отсутствием необходимости выключать устройство для экономии электроэнергии.

Инверторная модель будет экономичней, чем любое другое устройство, если она будет работать как минимум несколько часов без выключения.

У инверторной модели есть два блока - внешний и внутренний. В наружном установлен компрессор, система с фреоном, вентилятор и конденсатор. Внутренний блок состоит из испарителя, вентилятора, жалюзи, фильтра и специального поддона для образовавшегося конденсата.

Устройство и принцип функционирования сплит-системы

Основная особенность сплит-системы заключается в том, что испаритель и конденсатор здесь расположены не в одном блоке, но соединены трубками для обмена хладагентом. Во внешнем блоке установлены следующие элементы:

дроссель;
конденсатор;
вентилятор;
компрессор.

Как правило, внешний блок довольно громко работает, примерно на уровне 45 децибел. Он устанавливается на внешней части стены дома.

Во внутреннем корпусе сплит-системы находится испаритель, электронные схемы, воздушные фильтры.

Внешний и внутренний блоки соединены между собой теплоизолированными трубками из меди.

На рынке представлены модели сплит-систем, которые работают как на охлаждение, так и на нагрев воздуха. В зависимости от модели существует ограничения на работу при минусовой погоде. Обычно инверторные модели способны функционировать до -15ºC. Более дорогие модели обогревают помещение при температуре -25ºС.

Особенности функционирования напольных кондиционеров

Эти модели используются редко, если нельзя установить стандартный сплит. Напольные кондиционеры могут быть мобильными и стационарными. Стационарные модели имеют аналогичный принцип работы, как обычный кондиционер, за исключением установки внутреннего блока. Он размещается не под потолком, а на высоте полуметра от пола. Внешний блок расположен на улице. Такие сплит-системы относятся к полупромышленной серии. Как правило, они отличаются большей производительностью, чем бытовые модели.

Особенности мобильных моделей

Мобильная модель имеет только один блок, располагающийся внутри помещения. В нем расположены компрессор, испаритель и конденсатор. Механизм функционирования основан на переработке воздуха, который находится внутри помещения.

Обычно выбирать мобильную модель не рекомендуют, поскольку самая шумная часть будет установлена не за окном, а в помещении. При включенном кондиционере вам будет некомфортно находиться в комнате. К тому же, они отличаются небольшой мощностью.

Как выбрать сплит-систему для дома

Выбирая кондиционер для домашнего использования, учитывайте размер помещения. Для малогабаритной комнаты (до 15-20 метров) подойдет система 5000 BTU. Для помещения до 25 квадратных метров лучше выбрать более мощную модель - 7000 или 9000 BTU.

Подумайте о затратах на электричество и выбирайте энергосберегающие модели A++, потребление около 700-800 ватт. Если бюджет позволяет можно купить кондиционер A+++ с потреблением 500-600 ватт.

Оцените уровень шума. Если есть возможность, послушайте, как работает система, ведь вам придется находиться в комнате во время работы кондиционера. Допустимое значение шума для внутреннего блока - 19-38 дБ.

Преимущества и недостатки кондиционеров

Если вы собираетесь покупать кондиционер или сплит-систему, вам будет интересно узнать о плюсах и минусах.

Преимущества

Обеспечение комфортной температуры в комнате. Независимо от погоды за окном, сплит-система позволит создать благоприятную атмосферу в помещении. Летом кондиционер охладит воздух, а осенью или весной - нагреет. В любом случае находиться в комнате будет комфортно.
Чистый воздух в помещении. Особенно это актуально для жителей крупных городов, проживающих в промышленных районах. Использование кондиционера позволит получить прохладный, чистый воздух, не открывая окон.
Поддержание оптимальной влажности воздуха. Некоторые модели имеют функцию осушения, создавая оптимальный уровень влажности в помещении.

Недостатки

Обращаем внимание, что кондиционер может принести вред человеку, только при неправильном использовании. Если не чистить регулярно агрегат, в нем могут начать размножаться вредные бактерии и вирусы.

Из-за особенностей работы кондиционера воздух в помещении становится более сухим, поэтому рекомендуем использовать отдельные устройства, повышающие уровень влажности в комнате.

Во время работы компрессоры издают небольшой шум. Обычно компрессор находится в наружном блоке, и в помещении не слышно, как он работает.

Обслуживание и ремонт

Необходимо регулярно чистить кондиционер и проводить профилактический ремонт, чтобы обеспечить исправность всех систем. Почистить фильтр можно самостоятельно, зная устройство модели или вызвать специалиста, который справится с этим за 30-60 минут.

Если кондиционер сломался, не занимайтесь ремонтом самостоятельно, позвоните в сервисную службу и опишите проблему. Иногда поломки решаются в течение нескольких часов на месте. Например, если сплит-система отключилась из-за перегрева после продолжительной работы, причина, скорее всего, кроется в перегреве компрессора или в загрязнении радиатора. Проблема решается чисткой решетки.

Если агрегат работает не на полную мощность, проверьте воздушные фильтры. Возможно, их нужно почистить.

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.

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 на улицу 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 он 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].

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: составные части кондиционера

Давайте отвлечемся от некоторых вопросов по хозяйству, прежде чем мы займемся уникальными компонентами, из которых состоит стандартный кондиционер. Самая большая работа, которую должен выполнять кондиционер, - охлаждение воздуха в помещении. Однако это еще не все. Кондиционеры контролируют и регулируют температуру воздуха с помощью термостата. У них также есть встроенный фильтр, который удаляет взвешенные в воздухе частицы из циркулирующего воздуха.Кондиционеры работают как осушители воздуха. Поскольку температура является ключевым компонентом относительной влажности, снижение температуры некоторого объема влажного воздуха заставляет его выделять часть своей влаги. Вот почему рядом с кондиционерами или прикрепленные к ним есть стоки и поддоны для сбора влаги, и почему кондиционеры сбрасывают воду, когда они работают во влажные дни.

Тем не менее, основные части кондиционера управляют хладагентом и перемещают воздух в двух направлениях: внутри и снаружи:

Испаритель - Принимает жидкий хладагент
Конденсатор - Облегчает теплопередачу
Расширительный клапан - регулирует поток хладагента в испаритель
Компрессор - Насос нагнетает хладагент

Холодная сторона кондиционера содержит испаритель и вентилятор, который обдувает охлаждающие змеевики воздухом в комнату.На горячей стороне находятся компрессор, конденсатор и еще один вентилятор для выпуска горячего воздуха, выходящего из сжатого хладагента, наружу. Между двумя наборами катушек находится расширительный клапан . Он регулирует количество сжатого жидкого хладагента, поступающего в испаритель. Попадая в испаритель, хладагент испытывает падение давления, расширяется и снова превращается в газ. Компрессор на самом деле представляет собой большой электрический насос, который нагнетает хладагент под давлением в процессе его обратного превращения в жидкость.Есть несколько дополнительных датчиков, таймеров и клапанов, но испаритель, компрессор, конденсатор и расширительный клапан являются основными компонентами кондиционера.

Хотя это обычная установка для кондиционера, есть несколько вариантов, о которых вам следует знать. Все эти компоненты оконных кондиционеров устанавливаются в относительно небольшую металлическую коробку, которая устанавливается в оконный проем. Отверстия для горячего воздуха выходят из задней части устройства, а змеевики конденсатора и вентилятор охлаждают и рециркулируют воздух в помещении.Более крупные кондиционеры работают немного по-другому: центральные кондиционеры используют контрольный термостат с системой отопления дома, а компрессор и конденсатор, горячая сторона агрегата, даже не находятся в доме. Он находится в отдельном всепогодном корпусе на открытом воздухе. В очень больших зданиях, таких как отели и больницы, внешний конденсаторный агрегат часто устанавливается где-нибудь на крыше.

Как работают кондиционеры: BTU и EER

Мощность большинства кондиционеров определяется в британских тепловых единицах (британских тепловых единицах). Btu - это количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 фунта (0,45 кг) воды на один градус по Фаренгейту (0,56 градуса Цельсия). Одна британская тепловая единица равна 1055 джоулей. С точки зрения отопления и охлаждения одна тонна равна 12 000 БТЕ.

Типичный оконный кондиционер может быть оценен в 10 000 британских тепловых единиц. Для сравнения: типичная площадь 185.В доме площадью 8 квадратных метров может быть 5-тонная (60 000 британских тепловых единиц) система кондиционирования воздуха, что означает, что вам может потребоваться около 30 британских тепловых единиц на квадратный фут. Это приблизительные оценки. Чтобы точно определить размер кондиционера для вашего конкретного применения, вам следует обратиться к подрядчику HVAC.

Рейтинг энергоэффективности (EER) кондиционера - это рейтинг в британских тепловых единицах, превышающий его мощность. Например, если кондиционер на 10 000 британских тепловых единиц потребляет 1 200 ватт, его EER составляет 8,3 (10 000 британских тепловых единиц / 1 200 ватт).Очевидно, вы хотите, чтобы EER был как можно выше, но обычно более высокий EER сопровождается более высокой ценой.

Допустим, у вас есть выбор между двумя единицами по 10 000 БТЕ. Один из них имеет EER 8,3 и потребляет 1200 Вт, а другой имеет EER 10 и потребляет 1000 Вт. Допустим также, что разница в цене составляет 100 долларов. Чтобы определить срок окупаемости более дорогого агрегата, вам необходимо приблизительно знать, сколько часов в год вы будете эксплуатировать с кондиционером и сколько киловатт-часов (кВтч) стоит в вашем районе.

Предположим, вы планируете использовать кондиционер шесть часов в день в течение четырех месяцев в году по цене 0,10 доллара за кВтч. Разница в потреблении энергии между двумя блоками составляет 200 Вт. Это означает, что каждые пять часов менее дорогой агрегат будет потреблять на один дополнительный кВтч (или 0,10 доллара США) больше, чем более дорогой агрегат.

Давайте посчитаем: примерно 30 дней в месяце вы используете кондиционер:

4 месяца x 30 дней в месяц x 6 часов в день = 720 часов

[(720 часов x 200 Вт) / (1000 Вт / киловатт)] x 0 долл. США.10 / киловатт-час = 14,40 $

Более дорогой кондиционер стоит на 100 долларов дороже, но меньше денег на эксплуатацию. В нашем примере для того, чтобы более дорогое устройство окупилось, потребуется семь лет.