Как работает кондиционер: принцип работы кондиционера, его устройство и техническая схема

Схема подключения кондиционера

Электрическая схема подключения кондиционера включает прокладку наружных проводок, закрепляющиеся через каждые 50 см специальными хомутами. Электропроводка, укладывающаяся в коробы, крепится к стене с использованием клея и шурупов, а скрытая электропроводка располагается в углублениях в стене в гофрированных трубах, прикрепляющиеся хомутами. При выборе места для установки кондиционера в первую очередь нужно позаботиться об эстетических характеристиках: дизайн и интерьер. Рекомендуется устанавливать кондиционер в подпотолочной области в месте, где не проводится много времени, так как прямые потоки холодного воздуха могут привести к простудным заболеваниям.

Польза и вред от кондиционера

Плюсы от устройства

Главным преимуществом климатизеров является то, что они создают в помещении подходящий для человека микроклимат. Это повышает, в свою очередь, производительность труда, улучшает настроение и самочувствие.

Следовательно, основным достоинством этого кондиционера является создание благоприятных условий для работы или отдыха. Основной задачей таких агрегатов является понижение температуры в жаркое время, и нагрев воздуха в холодный период.

К тому же установка кондиционеров в сервисных центрах или в интернет-залах позволяет миновать преждевременных поломок компьютерного оборудования из-за перегрева.

А также некоторые модели таких агрегатов способны выполнить еще несколько полезных функций:

1. Очищение воздушного пространства от неприятных запахов. Например, часто оконные кондиционеры монтируют на кухне и в туалете.
2. Увлажнение или осушение воздушной среды в помещении.

Минусы устройств

Однако при неправильном использовании кондиционера, от него может исходить определенный вред для здоровья человека:

• Есть вероятность, что в этих устройствах размножаются вредные бактерии.
• Климатическое оборудование благоприятствует распространению вирусов.
• Кондиционеры, пропуская через себя воздух, убивают в нем полезные элементы.
• Компрессоры создают шум во время работы.

На самом деле, в большинстве случаев, это относится к мифам, и такие утверждения не соответствуют действительности. Во избежание неприятных явлений, не нужно находиться под холодной струей воздушного потока.

Систематические чистки агрегата и его профилактический ремонт помогут избежать неправильной работы устройства. И если соблюдать эти элементарные правила, то кондиционер создаст в помещении приятный микроклимат, так необходимый человеку для приятного отдыха и плодотворной работы.

Общая схема кондиционера

В каждом конденсаторе присутствуют основные элементы, выполняющие определенные функции. Внутри внешнего блока расположен конденсатор, превращающий газообразный хладагент в жидкую форму. Другим важным элементом является дроссель или терморегулирующий вентиль. С его помощью происходит снижение давления хладагента при подходе к испарителю. Сам испаритель изготовлен в виде радиатора, установленного во внутреннем блоке. Во время снижения давления именно здесь осуществляется переход хладагента из жидкой в газообразную форму. С помощью компрессора хладагент сжимается и циркулирует по кругу. Вентиляторы создают потоки воздуха, необходимые для обдува испарителя и конденсатора. Соединение всех основных элементов выполняется с помощью медных трубок. В результате, образуется замкнутый контур, по которому происходит циркуляция хладагента.

Внутренний блок

Внутренний блок отвечает за охлаждающий эффект в помещении. Он представляет собой корпус в виде коробки, в который заключены важные узлы кондиционера. В наши дни производители придают огромное значение внешнему виду и эстетике внутреннего блока, поэтому современные модели климатической техники прекрасно вписываются в любой интерьер. При этом устройство блока довольно сложное:

1) Катушка испарителя:

Представляет собой медную катушку, состоящую из нескольких витков медной трубки. Хладагент из трубки при очень низкой температуре и давлении поступает в охлаждающий змеевик. Воздуходувка поглощает массу из комнаты, при этом воздух проходит через охлаждающий змеевик, что приводит к снижению его температуры. Затем он направляется в помещение и цикл возобновляется.

После поглощения тепла из воздуха в помещении температура хладагента внутри охлаждающего змеевика становится высокой, и она возвращается через медную трубку в компрессор внутри наружного блока.

2) Воздушный фильтр:

Воздушный фильтр является очень важной частью внутреннего блока. Он удаляет все частицы грязи из воздуха помещения

Этот элемент расположен непосредственно перед змеевиком. Когда воздуходувка всасывает воздух из комнаты, он сначала проходит через воздушный фильтр, а затем через змеевик.

3) Вентилятор:

Всасывает воздух. Обычно используется вентилятор индуктивного типа. Вентилятор всасывает горячий и нечистый воздух из комнаты и возвращает холодный и очищенный обратно. Вал вентилятора соединен с небольшим многоскоростным двигателем, поэтому скорость вращения можно изменять.

4) Дренажная труба:

Когда воздух из помещения проходит через систему охлаждение, его температура становится очень низкой. Благодаря этому водяной пар, присутствующий в воздухе, конденсируется, и на поверхности охлаждающего змеевика образуются капли воды. Они собираются в небольшом пространстве внутри блока. Для ее удаления предусмотрена специальная дренажная трубка, которая выводится наружу.

Функционирование системы

Рассмотрим, как работает кондиционер. Начнем с принципа работы сплит системы кондиционера. Итак, сплит-система состоит из таких компонентов.

Наружный блок кондиционера

Здесь имеется конденсатор с обдувающим его вентилятором и компрессор. Таким образом, самые шумные узлы оказались на улице, в чем и состоит основное достоинство сплит-систем.

Рассмотрим принцип работы компрессора кондиционера. Компрессор сжимает хладагент до давления в 20 – 25 атм, вследствие чего его температура повышается до 90 градусов. Дешевле всего обходятся поршневые компрессоры, но их надежность оставляет желать лучшего, особенно если на улице холодно. Этого недостатка лишены более дорогие спиральные компрессоры.

Принцип работы сплит-системы на охлаждение

Модели, в которых вентилятор наружного блока вращается с постоянной скоростью, работают эффективно только в узком диапазоне температур наружного воздуха. В более «продвинутых» кондиционерах скорость вентилятора плавно или ступенчато регулируется в зависимости от температуры.

Через капилляр фреон понемногу продавливается в трубку, ведущую ко второй части прибора. Она называется…

Внутренний блок

Здесь помещен испаритель, который также обдувается вентилятором. Кроме этого, имеется плата управления, воздушный фильтр и поддон для сбора конденсата (сбрасывается по дренажному шлангу).

Давление фреона в испарителе составляет 4 – 5 атм, при этом он остывает до температуры менее 10-ти градусов.

По типу внутреннего блока (ВБ) сплит-кондиционеры делятся на такие виды:

• Настенные: ВБ помещается на стене в верхней ее части. Охлажденный воздух подается непосредственно в помещение.
• Кассетные: устанавливаются по центру потолка с тем расчетом, что все коммуникации будут спрятаны потолком подвесным. Сам ВБ имеет такие же габариты, что и стандартная потолочная плитка – 60х60 см. Мощные модели имеют двукратный размер – 120х60 см. Охлажденный воздух также подается непосредственно в помещение, но, в отличие от настенного варианта, сразу по четырем направлениям. Благодаря этому удается эффективно охлаждать помещение с гораздо большей площадью.
• Канальные: ВБ канального типа полностью прячется за подвесным потолком, а подача охлажденного воздуха осуществляется по сети воздуховодов. Таким образом, при помощи одного ВБ можно охлаждать воздух в нескольких комнатах.

Устройство внутреннего блока кондиционера

Большинство современных кондиционеров может работать в двух режимах:

1. Работа кондиционера на холод: это обычный режим, при котором конденсатор размещается снаружи, а испаритель – в помещении.
2. Работа кондиционера на тепло.

В кондиционерах, способных работать в режиме отопления, наружная и внутренняя части контура могут меняться ролями: внутренняя становится конденсатором, а наружная – испарителем. Для этого в контур добавляется перемычка и 4-ходовой клапан, который направляет хладагент в ту или иную магистраль.

Особенность кондиционеров обогревателей состоит в том, что их тепловая мощность в 3 – 4 раза выше потребляемой электрической мощности, тогда как у обычных электрообогревателей оба эти параметра имеют равные значения.

2 Советы по эксплуатации

Компрессор в кондиционере может сломаться из-за того, что элемент испарения не может справиться с охлаждающей жидкостью. Если соблюдать некоторые правила эксплуатации, то можно избежать поломок:

• нельзя включать прибор при сильном морозе;
• прибор устроен так, что он может работать, превышая только нижние пределы производителя;
• назначение устройства — охлаждение температуры, но между сезонами его можно использовать для обогрева комнат;
• нагрузка снижается при закрытых окнах и дверях;
• если необходимо проветрить помещение, то кондиционер отключают;
• периодически очищают докипатели, фильтрационные системы, заменяют повреждённые детали;
• для кондиционирования принципиально не задают минимальную температуру, так как это перегружает компрессор;
• не используют оборудование в домашних условиях в очень жаркую погоду;
• для более быстрого снижения температуры увеличивают количество оборотов вентилятора.

Основные типы кондиционеров

Разнообразие конструкций устройств кондиционирования воздуха позволяет применять их в самых разных местах. Например, модели мобильных кондиционеров не требуют монтажных работ. Из помещения на улицу выводится специальный блок или шланг для отвода теплого воздуха.

Очень простой монтаж и дальнейшее обслуживание у моноблочных устройств. В магистралях фреона нет никаких разъемов, поэтому его утечка полностью исключается. Такие кондиционеры отличаются низким шумом, обладают высоким КПД, однако, имеют довольно высокую стоимость.

Монтаж оконных кондиционеров осуществляется в проемах стен или окнах. При работе они производят много шума, но, благодаря низкой цене, удобству монтажа и обслуживания, пользуются широкой популярностью у потребителей.

Одной из разновидностей кондиционеров являются сплит-системы. Их конструкция включает в себя наружный и внутренний блок. Соединение обеих частей производится с помощью медных труб. По этим трубам происходит циркуляция хладона. Наружный блок состоит из компрессора, конденсатора, вентилятора и дросселя. Во внутреннем блоке установлен испаритель и вентилятор. Выпускается множество модификаций сплит-систем, что позволяет их устанавливать во многих местах.

Термодинамика и фреон кондиционеров

Обмолвились об изохорных процессах, половина читателей приготовилась листать вниз. Где будут знакомые термины. Бросьте. Поговорим простыми словами о сложном.

Принципиальная схема кондиционера включает следующие части (список можно пропустить, возвращайтесь по мере дальнейшего чтения):

• корпус;
• внутренний змеевик (испаритель);
• внешний змеевик (конденсор);
• компрессор;
• капиллярная трубка;
• соединительные магистрали.

Опишем работу кондиционера. Вещество в природе стремится установить равновесие, меняя один параметр среды, немедленно вызываем ответную реакцию. Каждый пользовавшийся насосом велосипеда (машинный будет плохим примером), осознает: цилиндр сильно нагревается. Почему происходит. При движении поршня вперед воздух, находящийся внутри, сильно сжимается, повышается давление. Вызывает увеличение температуры. Цилиндр отдает тепло окружающей среде. Ничего не напоминает? Правильно, схожим качеством наделен змеевик кондиционера, находящийся за окном, отдающий тепло окружающей среде.

Отличие ограничено внутренним объемом змеевика, остается постоянным. Процесс называется термодинамикой изохорным. Идущим при постоянном объеме. Компрессор нагнетает фреон во внешний змеевик (конденсатор) под давлением, повышая температуру хладагента, достигая 65 градусов Цельсия. Тепло начинает уходить окружающей среду. Исключением будет случай: температура воздуха за окном равна 65 градусов Цельсия. Итак, резкое повышение давления вызывает нагрев фреона, конденсатора (правильно называть сборку конденсором). Тепло уходит улице путем разницы температур змеевика, окружающего воздуха.

Охлажденный фреон становится жидким. Устремляется (под давлением) к внутреннему змеевику (испарителю). Однако на пути попадается капиллярная трубка, жидкость сочится с трудом.

Охлажденный змеевик забирает тепло воздуха помещения, отдает фреону избыток энергии. Последний испаряется, становится газом, засасывается компрессором. Описанным ограничивается принцип работы кондиционера.

Схема холодильного контура

Ниже размещена схема холодильного контура кондиционера.

Схема взята не из учебника, а из сервисной документации производителя, поэтому и обозначения приведены на английском языке.

Compressor — компрессор, «сердце кондиционера». Компрессор сжимает хладагент и прокачивает его по контуру.

Heat exchanger — теплообменник,

• outdoor unit — внешнего блока, то есть конденсатор, охлаждает сжатый фреон ниже температуры конденсации
• indoor unit — внутреннего блока — испаритель, в нём рабочее вещество испаряется, опуская температуру

Expansion valve — расширительный вентиль

По-другому ТРВ — терморегулирующий вентиль. Обеспечивает подачу необходимого количества хладагента.

В простых кондиционерах его роль выполняет капиллярная трубка, без всякой регулировки, в инверторных системах — электронный расширительный вентиль.

2-Way valve — двухходовой вентиль, то есть обычная задвижка, с двумя положениями — открыто и закрыто

3-Way valve — трёхходовой клапан, в кондиционере это сервисный порт, к которому подключается шланг манометрического манометра для измерения давления или заправки.

4-Way valve — четырёхходовой клапан, обеспечивает реверс хладагента для работы кондиционера в режиме обогрева

Strainer — фильтр, на данной схеме это фильтр-осушитель, так как установлен перед ТРВ (и после, так как система может работать в режиме реверса и хладагент меняет направление движения).

Его задача не допустить попадание влаги в тонкий канал ТРВ — так как влага его закупорит, не давая пройти хладагенту.

Muffler — глушитель

Стрелками указано направление движения фреона по контуру:

• сплошной стрелкой — в режиме охлаждения
• пунктирной стрелкой — в режиме нагрева

Также в более сложных и совершенных кондиционерах устанавливают:

• датчики давления
• отделители жидкого хладагента
• линии перепуска
• системы инжекции (впрыска) в компрессор
• маслоотделители

Основные неисправности кондиционера и их признаки

1. Утечка хладагента. Фреон характеризуется высокой летучестью, а поэтому постепенно выветривается из системы при малейшей утечке. Даже на герметичной системе кондиционер нуждается в перезаправке каждые 3-5 лет. Чаще всего утечка возникает при повреждении сот конденсатора, от естественной потери эластичности резиновых уплотнений (колечки на трубках, обжимка шлангов, сальник вала компрессора).
2. Обрыв муфты включения конденсатора. Нормальное сопротивление исправной обмотки – 4-6 Ом.
3. Неисправность проводки, реле кондиционера. Чаще всего встречается банальное перегорание предохранителя и образование окислов на контактах.
4. Засорение конденсатора. Главный признак неисправности – низкая производительность компрессора, повышенное давление в контуре высокого давления.
5. Неисправность выключателя по высокому/низкому давлению в системе. Во всех современных системах применяется комбинированный датчик давления. Благодаря ШИМ-сигналу блок управления постоянно отслеживает фактическое давление в системе.
6. Засорение испарителя. Через забитый испаритель в салон попадает меньший объем воздуха. Естественно, холодом из дефлекторов дуть кондиционер не будет.
7. Залипание терморегулирующего вентиля.
8. Выход из строя комперссора. Случается по причине естественного износа либо работы без масла.

Часто компрессор не включается после долгого простоя. Поэтом, если вы задаетесь вопросом, можно ли включать кондиционер в машине зимой, ответ однозначно утвердительный. Периодическое включение позволяет разогнать масло по системе, смазать элементы компрессора. Общеизвестен факт, что кондиционер сушит воздух, а поэтому зимой помогает избежать запотевания стекол.

В чем разница работы кондиционера и сплит-системы

Многие покупатели спрашивают, какая существует разница между оконными, напольными изделиями для охлаждения помещений и системами типа сплит? Второй вариант считается более функциональным и эффективным. Любая сплит-система обладает такими преимуществами:

• испаритель может располагаться на потолке, стене или на полу, при этом идеально подходит к любому интерьеру помещения;
• охлаждение осуществляется быстрее за счет большей мощности;
• очищает, увлажняет и ионизирует нагнетаемый воздух;
• при функционировании производит довольно низкое шумовое воздействие на окружающих.

Для квартиры с большой площадью или загородного строения приобретают мультисистемы с несколькими внутренними испарителями и одним выносным блоком, что облегчает пользователям весь процесс эксплуатации. К тому же внешний вид коттеджа не портит обилие выносных блоков одинаковой конструкции, но с разным шумовым воздействием.

Устройство и принцип работы кондиционера ничем не отличаются от устройства любой сплит-системы, разница только в специфических нюансах, поэтому дать точный ответ, какая техника лучше справляется с поставленными задачами весьма непросто — каждая из них имеет свои недостатки и преимущества, которые определяют сферу их применения.

Строение кондиционеров оконного типа отличается своеобразной конструкцией — одна часть их находится внутри, а другая снаружи оконного блока. С моноблочным напольным вариантом они схожи только конструкцией, т. к. все компонента находятся внутри одного корпуса. Работающие детали — вентилятор и компрессор — издают шума больше, чем у сплит-системы, потому что у них эти компоненты находятся в отдельном блоке, расположенном снаружи помещения.

Прежде, чем сделать выбор при покупке такого изделия в свой дом, надо сделать сравнение технических характеристик самых недорогих сплит-систем с аналогичными параметрами напольного или оконного типа устройства — найдется много положительных и негативных нюансов у каждого вида, поэтому сделать окончательный вывод весьма непросто.

Преимущества и недостатки прецизионных кондиционеров

Прецизионные кондиционеры относятся к разряду высокоточного оборудования, а точнее — надёжных и долговечных устройств с высокой мощностью. Покупка такого агрегата однозначно решит проблему контроля температурного режима в помещении.

Преимущества прецизионных устройств:

• Возможность поддержания точного температурного порога. В среднестатистических кондиционерах данного типа, шаг изменения составляет 0.5 градуса.
• Контроль влажности в пределах 3%. Исключительно для приборов со встроенным увлажнителем.
• Способность бесперебойной работы без необходимости отключения или какой-либо перезагрузки.
• Многие модели обладают дополнительным резервным блоком, который начинает функционировать после в случае отключения основного.

Современная серверная и ряд прецизионных устройств

Данные устройства обладают и своими недостатками, к которым относятся:

• Слишком высокая ценовая политика. Прецизионные кондиционеры сложны в изготовлении, требуют массу комплектующих деталей и соответствующих специалистов по сборке и настройке. Поэтому каждый прибор обладает высокой стоимостью.
• Сложный монтаж. Для подключения прецизионных устройств следует вызывать специалистов, которые не только доставят кондиционер и проведут его установку, но также настроят его работу.
• Обладают большими габаритами. Что подразумевает соответствующую транспортировку и доставку на место установки.
• Не созданы для бытового назначения. Актуальность использования только в качестве источника охлаждения технических или технологических помещений.

Принцип функционирования устройства

Для начала вспомним физику: во время испарения вещества способны поглощать тепло, а во время процесса конденсации – выделяют его. Примерно, таким образом, поставлена работа сплит системы.

Принцип действия кондиционера заключается в изменении состояния рабочей жидкости оборудования – хладагента (проще говоря – фреон), на которую влияет уровень температуры и степень давления в замкнутом устройстве. В первую очередь, нужно ознакомиться с основами работы системы.

Основные узлы оборудования

Нынешнее оборудование оснащено электронным блоком, который отвечает за управление режимами устройства. Свои задачи оборудование получает через пульт управления, который входит в комплект кондиционера.

Связь самочувствия водителя и микроклимата в салоне

Вопросам обеспечения комфортных условий пребывания в автомобиле уделяют внимание все производители. По результатам многочисленных исследований установлено, что наиболее комфортными климатическими показателями для водителя/пассажиров является температура в диапазоне 18 – 20° С при уровне влажности 40 – 70%. Понижение температуры до 10 – 15° С приводит к переохлаждению организма и замедлению мыслительных и физиологических процессов

Повышение температуры до 25° С и выше приводит к повышенной утомляемости, снижению концентрации, появлению признаков сонливости. Дальнейшее повышение температуры до 30° С становится опасным – у водителя нарушается координация движений, реакция становится замедленной, способности адекватно оценивать дорожную обстановку резко снижаются

Понижение температуры до 10 – 15° С приводит к переохлаждению организма и замедлению мыслительных и физиологических процессов. Повышение температуры до 25° С и выше приводит к повышенной утомляемости, снижению концентрации, появлению признаков сонливости. Дальнейшее повышение температуры до 30° С становится опасным – у водителя нарушается координация движений, реакция становится замедленной, способности адекватно оценивать дорожную обстановку резко снижаются.

Система вентиляции в принципе не способна контролировать микроклимат – в жаркую погоду при движении на малых скоростях (например, в городском потоке) она становится вообще бесполезной. Спасти может только кондиционер, поэтому водители, машины которых не оснащены современной системой кондиционирования, задумываются об её установке. Поскольку их транспортное средство не рассчитано на это, потребуются как минимум базовые знания о том, как устроен и работает это устройство.

Функциональные возможности кондиционеров

Многие потребители полагают, что устройство кондиционера позволяет пользоваться прибором только для охлаждения воздуха во время жары. Зная, как работает кондиционер, можно пользоваться многочисленными функциями устройства.

Основные режимы

Охлаждение — устройство включается, когда температура становится выше заданных параметров. Работает в диапазоне +1-30˚С с точностью до 1˚. В инверторных установках — до 0,5˚.

Обогрев — в этом режиме работают двухконтурные сплит-системы с заявленной функцией. Происходит нагрев температуры воздуха до заданной, равномерно распределяя воздух по всему объёму помещения. Функция удобна в период межсезонья, когда выключено центральное отопление, в летнюю сырую погоду.

Вентиляция — в этом режиме выключен компрессор и вентилятор выносного блока. Равномерно распределяет воздух, не даёт теплу концентрироваться у потолка в зимний период.

Работа в режиме охлаждения

Принцип действия кондиционера в режиме охлаждения – фреон испаряется во внутреннем блоке, а конденсация происходит во внешнем. При работе в режиме обогрева, процесс обратный. Вот как это происходит: под давлением из испарителя по трубкам, в компрессор попадает газообразный фреон, компрессор сжимает его до определённого давления, тем самым нагревая газ до ещё большего состояния. После чего, хладагент обдувается вентилятором, и переходит в жидкое состояние. Воздух всасываемый куллером обдува соответственно нагревается и выходит из блока. Далее жидкий фреон в тёплом состоянии и под давлением попадает на ТРВ (терморегулирующий вентиль) или дроссель, где давление и температура хладагента понижается, а также часть его испаряется. Жидкий и испарённый фреон попадает из дросселя в испаритель, где окончательно испаряется и поглощает оставшееся тепло, а воздух, подаваемый вентилятором с комнаты, охлаждается и подается обратно. Газообразный хладагент, в свою очередь, возвращается обратно во внешний блок. Процесс цикличен.

Процесс обогрева квартиры кондиционера обратный охлаждению, поэтому описывать его нет смысла.

Так как сплит-система кондиционера имеет в себе электродвигатель и компрессор, то он потребляет электроэнергию. И как известно немало. Однако стоит знать, что агрегат трансформирует почти в три раза больше энергии, чем потребляет сам. Это особенно заметно, когда прибор используется в качестве обогревателя помещения, так как он потребляет всего один КВт электроэнергии, а трансформирует её в теплоэнергию превышающую показатель потреблённого в 3-4 раза.

Как отремонтировать кондиционер своими руками