Как работает кондиционер в помещении
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
Кондиционерыиспользуют 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 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 ПЕРЕД КОНДИЦИОНЕРАМИ
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 вашего 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, а в 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 внешние устройства затенения (например, навес или стратегически посаженные деревья), чтобы уменьшить «солнечное излучение» или пассивное отопление вашего дома солнечным светом.
Другие меры включают улучшение теплоизоляции вашего дома, поддержание в хорошем состоянии систем кондиционирования (особенно фильтров) и использование потолочных вентиляторов для улучшения внутреннего перемешивания 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.
.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:
Объявление
- Испаритель - Принимает жидкий хладагент
- Конденсатор - Облегчает теплопередачу
- Расширительный клапан - регулирует поток хладагента в испаритель
- Компрессор - Насос для нагнетания хладагента
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 газообразный хладагент 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 блока, а змеевики конденсатора и вентилятор охлаждают и рециркулируют воздух в помещении.Более крупные кондиционеры работают немного иначе: центральные кондиционеры используют термостат управления 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 работает автомобильный кондиционер
Терморегулирующий клапан (TXV): Здесь система переключается со стороны высокого давления на сторону низкого давления. Если бы вы прикоснулись к этой части системы, вы бы почувствовали, как она меняется с горячей на холодную.
Жидкий хладагент под высоким давлением течет из ресивера-осушителя через расширительный клапан, где он может расшириться. Это расширение снижает давление на хладагент, поэтому он может попасть в испаритель.Клапан определяет давление и регулирует поток хладагента, что позволяет системе работать стабильно, но подвижные части клапана могут изнашиваться и иногда требовать замены.
Объявление
В некоторых автомобилях вместо расширительного клапана используется диафрагма , но она служит той же цели, позволяя хладагенту расширяться и понижать давление до того, как жидкость попадет в испаритель. Дроссельная трубка позволяет хладагенту течь с постоянной скоростью и не имеет движущихся частей, но со временем она может забиться мусором.Системы с дроссельной трубкой автоматически включают и выключают систему кондиционирования для регулирования потока хладагента в испаритель.
Испаритель: Здесь происходит волшебство. В то время как все остальные части системы расположены в моторном отсеке, этот находится в салоне, обычно над местом для ног со стороны пассажира. Он также выглядит как радиатор с змеевиком из трубок и ребер, но его задача - поглощать тепло, а не рассеивать его.
Хладагент входит в змеевик испарителя в виде холодной жидкости под низким давлением, в идеале с температурой 32 градуса по Фаренгейту (0 градусов Цельсия), поэтому вам не нужна вода в системе.Хладагент не замерзает при этой температуре, но имеет очень низкую температуру кипения. Тепла в салоне автомобиля достаточно, чтобы R-134a в испарителе закипел и снова превратился в газ, как вода снова превращается в пар. В газообразной форме хладагент может поглощать много тепла.
Газ выходит из испарителя - и выходит из салона автомобиля, унося с собой тепло. Вентилятор, обдувающий теплообменник испарителя, нагнетает прохладный воздух в салон.Затем хладагент в газовой форме поступает в компрессор, где он находится под давлением, и весь процесс начинается заново.
Если в системе используется диафрагма, между испарителем и компрессором будет аккумулятор . Иногда через диафрагму в испаритель попадает слишком много хладагента, и он не кипит. Поскольку компрессор не может сжимать жидкость, только газ, аккумулятор улавливает любую избыточную жидкость, прежде чем она попадет в компрессор.
Испаритель также удаляет влагу из воздуха в автомобиле, что помогает вам чувствовать себя прохладно. Вода в воздухе конденсируется на змеевике испарителя вместе с грязью, пыльцой и всем остальным, плавающим в салоне. Когда вы останавливаете машину и видите, что под ней капает вода, вероятно, это вода из испарителя переменного тока, и вам не о чем беспокоиться.
Мы все слышали о «подзарядке переменного тока», поэтому мы кратко рассмотрим это позже.
.
