Принципы работы и устройство кондиционеров

1. Конструкция кондиционера

Конструкцию кондиционера рассмотрим на примере сплит-системы настенного типа. Сплит-системы с другими типами внутренних блоков состоят из тех же узлов, и отличаются только внешним видом. Наружный блок состоит из следующих узлов:

1. Компрессор — сжимает фреон и поддерживает его движение по холодильному контуру. Бывает поршневого или спирального (scroll) типа. Поршневые компрессоры дешевле, но менее надежны, чем спиральные, особенно в условиях низких температур наружного воздуха.
2. Четырехходовой клапан — устанавливается в реверсивных (тепло — холод) кондиционерах. В режиме обогрева этот клапан изменяет направление движения фреона. При этом внутренний и наружный блок как бы меняются местами: внутренний блок работает на обогрев, а наружный — на охлаждение.
3. Плата управления — как правило, устанавливается только на инверторных кондиционерах. В не инверторных моделях всю электронику стараются размещать во внутреннем блоке, поскольку перепады температуры и влажности снижают надежность электронных компонентов.
4. Вентилятор — создает поток воздуха, обдувающего конденсатор. В недорогих моделях имеет только одну скорость вращения. Такой кондиционер может стабильно работать в небольшом диапазоне температур наружного воздуха. В моделях более высокого класса, рассчитанных на широкий температурный диапазон, а также во всех полупромышленных кондиционерах, вентилятор имеет 2 — 3 фиксированных скорости вращения или же плавную регулировку.
5. Конденсатор — радиатор, в котором происходит охлаждение и конденсация фреона. Продуваемый через конденсатор воздух, соответственно, нагревается.
6. Фильтр фреоновой системы — устанавливается перед входом компрессора и защищает его от медной крошки и других мелких частиц, которые могут попасть в систему при монтаже кондиционера. Разумеется, если монтаж выполнен с нарушением технологии и в систему попало большое количество мусора, то фильтр не сможет его задержать.
7. Штуцерные соединения — к ним подключаются медные трубы, соединяющие наружный и внутренний блоки.
8. Защитная быстросъемная крышка — закрывает штуцерные соединения и клеммник, используемый для подключения электрических кабелей. В некоторых моделях защитная крышка закрывает только клеммник, а штуцерные соединения остаются снаружи.

Наружный блок кондиционера

Внутренний блок кондиционера

Внутренний блок состоит из следующих узлов:

1. Передняя панель — представляет собой пластиковую решетку, через которую внутрь блока поступает воздух. Панель легко снимается для обслуживания кондиционера (чистки фильтров и т.п.)
2. Фильтр грубой очистки — представляет собой пластиковую сетку и предназначен для задержки крупной пыли, шерсти животных и т.п. Для нормальной работы кондиционера фильтр необходимо чистить не реже двух раз в месяц.
3. Испаритель — радиатор, в котором происходит нагрев холодного фреона и его испарение. Продуваемый через радиатор воздух, соответственно, охлаждается.
4. Горизонтальные жалюзи — регулируют направление воздушного потока по вертикали. Эти жалюзи имеют электропривод и их положение может регулироваться с пульта дистанционного управления. Кроме этого, жалюзи могут автоматически совершать колебательные движения для равномерного распределения воздушного потока по помещению.
5. Индикаторная панель — на передней панели кондиционера установлены индикаторы (светодиоды), показывающие режим работы кондиционера и сигнализирующие о возможных неисправностях.
6. Фильтр тонкой очистки — бывает различных типов: угольный (удаляет неприятные запахи), электростатический (задерживает мелкую пыль) и т.п. Наличие или отсутствие фильтров тонкой очистки никакого влияния на работу кондиционера не оказывает.
7. Вентилятор — имеет 3 — 4 скорости вращения.
8. Вертикальные жалюзи — служат для регулировки направления воздушного потока по горизонтали. В бытовых кондиционерах положение этих жалюзей можно регулировать только вручную. Возможность регулировки с пульта ДУ есть только в некоторых моделях элитных кондиционеров.
9. Поддон для конденсата (на рисунке не показан) — расположен под испарителем и служит для сбора конденсата (воды, образующейся на поверхности холодного испарителя). Из поддона вода выводится наружу через дренажный шланг.
10. Плата управления (на рисунке не показана) — обычно располагается с правой стороны внутреннего блока. На этой плате размещен блок электроники с центральным микропроцессором.
11. Штуцерные соединения (на рисунке не показаны) — расположены в нижней задней части внутреннего блока. К ним подключаются медные трубы, соединяющие наружный и внутренний блоки.

2. Какую минимальную температуру может обеспечить кондиционер?

В большинстве кондиционеров она ограничена разумным пределом в +17-18 градусов. Но если вы — убежденный морж и даже это для вас жарко, купите оконный кондиционер. В нем регулируется не температура, а интенсивность охлаждения, а потому появляется возможность сделать воздух еще холоднее.

3. Насколько громоздки кондиционеры? Каковы их размеры?

Вообще уменьшение внутренних блоков настенных кондиционеров ведет к уменьшению эффективности. Уменьшается расход воздуха, пропускаемого через теплообменник, уменьшается эффект от фильтров. То же самое и с внешним блоком. Обратите внимание, какие кондиционеры, какого огроменного размера, используются в жарких странах (в Азии) — без пафоса — для максимального эффекта, по 2,5 метра в ширину. Но в Европе, обычно, кондиционеры более скромных размеров. Некоторые производители предлагают кондиционеры со сверхтонким дизайном, который позволяет сэкономить внутреннее пространство, сохраняя целостность помещения. Подробнее смотрите в разделе о современных технологиях.

4. Основные понятия о кондиционере

Принцип кондиционирования воздуха заключается в следующем: тепло забирается в одном месте и переносится в другое.

Система кондиционирования включает внутренний блок, наружный блок и соединительный трубопровод. По трубопроводу перемещается хладагент — от одного блока к другому. Хладагент забирает энергию от одного блока и переносит к другому.

Режим охлаждения:

1. Внутренний блок
   Горячим воздухом помещения вентилятор обдувает испаритель, по которому проходит кипящий хладагент. Хладагент забирает тепло из воздуха, и охлажденный воздух подается обратно в помещение.
2. Медный трубопровод
   По трубопроводу хладагент циркулирует от одного блока к другому.
3. Наружный блок
   В компрессор поступает газообразный хладагент. Под воздействием высокого давления его температура повышается. В конденсаторе хладагент переходит в жидкое состояние и отдает тепло наружу.
4. Хладагент
   Он переносит тепло от внутреннего блока к наружному и после охлаждения в кипящем состоянии возвращается во внутренний блок.
5. Внутренний блок
   Возвращаясь во внутренний блок, кипящий хладагент может забирать тепло из воздуха в помещении.

5. Цикл хладагента в кондиционере

Кондиционер — холодильная машина, предназначенная для тепловлажностной обработки воздушного потока. Обработка воздуха предполагает придание ему определенных кондиций, таких, как температура и влажность, а также направление движения и подвижность (скорость движения). Охлаждение в кондиционерах производится за счет поглощения тепла при кипении специальной жидкости. В кондиционере хладагент кипит в теплообменнике, называемом испарителем. При этом кипящий в трубах испарителя хладагент активно поглощает тепло от воздушного потока, омывающего наружную, как правило, оребрённую поверхность трубок. Компрессионный цикл охлаждения состоит из четырех основных этапов:

1. Компрессор, сердце кондиционера,
   поддерживает движение хладагента по системе. На вход компрессора из испарителя поступает холодный парообразный хладагент низкого давления. В процессе сжатия повышаются его давление и температура.
2. Далее горячий пар поступает в конденсатор, где начинается его переход из состояния горячего пара высокого давления в состояние жидкости высокого давления — процесс конденсации. Тепло, отводимое от хладагента, сбрасывается в окружающую среду.
3. Жидкий хладагент высокого давления проходит через регулятор потока, который снижает давление, температуру и регулирует подачу хладагента в испаритель.
4. Хладагент низкого давления попадает в испаритель, где он начинает кипеть и забирать тепло от воздуха внутри помещения, и переходит в газообразное состояние. Газообразный хладагент низкого давления возвращается в компрессор и весь цикл начинается заново.

6. Слышал, что кондиционер выделяет влагу? Куда ее девать?

Действительно, если кондиционер работает в режимах осушения и охлаждения, на теплообменнике внутреннего блока происходит конденсация воды, которую необходимо вывести из помещения. Обычно влагу выводят на улицу, через специальные дренажные шланги. Они должны иметь некоторый уклон, для того, чтобы вода шла самотеком. Иначе придется использовать дренажный насос, а это дополнительные затраты. Но если вы живете в многоквартирном доме, ваши соседи наверняка будут недовольны тем, что конденсат будет капать им на голову. Во избежание различных эксцессов, обитателям таких домов рекомендуется выводить конденсат в канализацию.

7. Какая разница температуры между заданной на пульте кондиционера и установившейся в помещении считается допустимой при работе кондиционера на охлаждение?

Разница с заданной температурой может составлять от 0,5 до 2 градусов, что заложено в алгоритме работы кондиционера. Данная разница обусловлена многими факторами: типом кондиционера (инверторный/неинверторный/наружный/ внутренний), заданной температурой; режимом работы, а также от установленной скорости работы вентилятора.

8. Можно ли греться зимой с помощью кондиционера?

При работе в условиях отрицательной наружной температуры эффективность использования кондиционеров, оснащенных тепловым насосом, существенно снижается по мере понижения температуры воздуха. То есть использовать кондиционер в качестве основного источника тепла в зимнее время года не рекомендуется. Кроме того, системы кондиционирования производятся в основном в странах с мягким зимним климатом и вопросы адаптации кондиционеров для работы в условиях суровой зимы могут быть решены путем использования разнообразных дополнительных узлов, не входящих в базовую комплектацию. Спросите у специалистов, которые будут заниматься обслуживанием Вашего кондиционера — гарантируют ли они устойчивую работу оборудования в зимних условиях. Но в любом случае, кондиционер, оснащенный тепловым насосом, является оптимальным решением для поддержания комфортной температуры в Вашем доме в течение переходного времени года, когда, например, не работают централизованные системы отопления.

9. Сколько электроэнергии потребляет кондиционер?

Примерно 1/3 от выдаваемой мощности. У самых современных инверторных кондиционеров коэффициент охлаждения может достигать 4. Инверторная схема в кондиционерах обеспечивает чрезвычайно экономичный расход электроэнергии. Повышенная производительность теплообменника и компрессора, точное микропроцессорное управление и другие инновационные функции обеспечивают оптимальную энергоемкость оборудования. Поэтому при более высокой скорости и гибкости работы такой кондиционер расходует меньше электроэнергии, чем традиционные модели. Низкое потребление энергии означает, что устройство работает в экологически безопасном режиме.

10. Ниже какой температуры на улице/в помещении не стоит эксплуатировать кондиционер?

Во избежание преждевременного выхода кондиционера из строя не стоит эксплуатировать его на обогрев при температурах ниже -7 градусов Цельсия, а на охлаждение не ниже +10 градусов Цельсия.

11. Каков уровень шума работающего кондиционера?

26 дБ. Более того, в некоторых моделях кондиционеров с помощью функции можно понизить рабочий шум еще на 3 дБ.

12. Можно ли включать кондиционер в режим обогрева при наружной температуре -15°С?

Обычно кондиционеры включают при наружной температуре до -5°С. Однако существуют инверторные модели, которые могут работать при внешней температуре -15°С, хотя эффективность обогрева при этом будет практически нулевой. Если установить зимний комплект, то кондиционер будет включаться и при -25°С, но тепла не давать. Помните, что режим обогрева кондиционера ориентирован на осеннее-весенний период и не актуален для зимы. Поэтому при низких температурах наружного воздуха для обогрева помещения лучше всего использовать отопительные приборы (радиаторы, электрические обогреватели, теплые полы и т.д.)

13. У меня дома стоит кондиционер. Приятельница сказала, что если из него выльется фреон я рискую на всю жизнь остаться инвалидом. Неужели это так?

— Ради Бога успокойтесь. Ваша подруга — паникерша. При следующей встрече расскажите ей, что фреон содержится в популярном лекарстве — каметон, который она «отважно» забрызгивает себе в горло при ангине. А в недалеком прошлом он был во всех аэрозолях, например, лаках для волос. Ну а если взять дедушкин холодильник ЗИЛ… По сравнению с домашним кондиционером он просто водородная бомба!.

14. Когда проходишь рядом со зданием утыканным кондиционерами, сверху что-то капает. Что это за жидкость и не опасна ли она для здоровья прохожих?

Поводов для беспокойства нет — это самая обыкновенная дистиллированная вода, которую кондиционер извлекает из воздуха. По своему составу она близка к дождевой и абсолютно безвредна. Однако выводить дренаж на голову прохожим, по крайней мере, невежливо — серьезная монтажная фирма такого не сделает.

15. Почему зимой при включении кондиционера в режиме обогрева он начинает давать теплый воздух только через несколько минут? Иногда эта пауза длится довольно таки долго и создается ощущение, что кондиционер слегка холодит. Может быть он неисправен?

Все в порядке. Более того, можете порадоваться, что Вам досталась современная модель с режимом Hot Start. Такой кондиционер, прежде чем начать работу при минусовых температурах, прогревает внешний блок, для того, чтобы тот не обледенел. Для этого он действительно включается в режиме охлаждения, только вентиляторы в этот момент выключены, а потому почувствовать холод можно только поднеся руку вплотную к внешнему блоку.

16. До какой минимальной температуры можно охладить воздух с помощью сплит-системы?

В большинстве кондиционеров она ограничена разумным пределом в +17-18 градусов Цельсия. Но если Вы убежденный «морж» и даже это для вас жарко, купите оконный кондиционер. В нем регулируется не температура, а интенсивность охлаждения, а потому появляется возможность сделать воздух еще холоднее.

17. Скажите, какие фильтры устанавливаются в кондиционерах и от чего они защищают?

Существуют следующие виды фильтров: воздушный электростатический и угольный (дезодорирующий). Воздушный — мелкая металлическая сетка, защищающая наши легкие и теплообменник от пыли и механических примесей. Этот фильтр не требует замены — его достаточно помыть в теплой воде или пропылесосить. Благодаря электростатическому заряду он удерживает мелкие заряженные частицы, пыльцу, микроорганизмы. И, наконец, угольный (карбоновый) фильтр устраняет табачный дым, запахи и наиболее мелкие частицы пыли величиной до 0,0001 мм.

18. Недавно я с удивлением услышал, что сплит-системы и оконные кондиционеры не берут свежий воздух с улицы. Скажите, есть ли кондиционеры, которые могут не только охлаждать, но и вентилировать помещение?

Да есть. Но не стоит забывать, что вентиляция может осуществляться различными способами. Можно организовать не только приток, но и вытяжку воздуха. Именно так и поступает оконный кондиционер, удаляющий на улицу до 10 процентов пропускаемого воздуха. Если кондиционируемое помещение не оснащено стеклопакетами свежий воздух начнет подсасываться через неплотности в окнах и дверях. Более сложный случай — использование сплит-систем кассетного и канального типа, допускающих подключение выходящего на улицу воздуховода. Для создания в нем достаточного напора свежего воздуха обычно используют дополнительный вентилятор, перед которым ставят фильтр и воздухозаборную решетку. Единственный минус такого решения в том, что для его реализации необходимо наличие подвесного потолка. И, наконец, подачу свежего воздуха предусматривают кондиционеры используемые в крупных зданиях: центральные системы кондиционирования, VRF-системы, руфтопы.