Как работает кондиционер. Цикл обучающих роликов (№2)

Второй вебинар из цикла обучающих роликов, посвященных работе кондиционеров, рассказывает о принципах их устройства и действия. Будет детально изучено устройство теплообменников, а также принципиальные отличия системы кондиционирования от моноблочных устройств и энергоэффективность климатической техники.

Вебинар полезен всем клиентам компании Severcon, а также специалистам, занимающимся продажей или монтажом кондиционеров промышленного и бытового назначения.

 

СОДЕРЖАНИЕ ВЕБИНАРА

1. Как работает кондиционер?
2. Системы кондиционирования
3. Энергоэффективность

 

Как работает кондиционер?

Кондиционер – устройство, способное нейтрализовать теплопритоки и сделать микроклимат более комфортным. Основа этого процесса – свойства газа фреона. Как и некоторые другие газы он является природным хладагентом: переходя из жидкого в газообразное состояние, он забирает у окружающей среды тепло. Этот процесс обеспечивают детали, составляющие холодильный контур.

Схема холодильного контура

Основные компоненты:

• Испаритель. Фреон, проходя через него, будет испаряться и забирать тепло из воздуха в помещении. Вентилятор направляет остывший воздух в помещение.
• Компрессор. Всасывает испарившийся хладагент и под высоким давлением нагнетает его в другой теплообменник – конденсатор.
• Конденсатор. Здесь газообразный фреон температурой около 70°С снова переходит становится жидким. Это свойство хладагента используют для обогрева: вентилятор прогоняет воздух из помещения через горячий пар и выдает его во внешнюю среду.

Рассмотрим принцип работы холодильного контура. Процесс начинается с выхода из конденсатора, где газ находится в жидкостной фазе. Газ проходит через дросселирующее устройство (калиброванное отверстие, трубка или что-то другое), на выходе этого устройства жидкий фреон переходит в паро-жидкостную смесь (крупные капли) и поступает в испаритель. Там хладагент испаряется, отбирая тепло от трубок с воздухом, воздух охлаждается и нагнетается внутрь помещения. Испарившийся хладагент всасывается компрессором, снова нагнетается под высоким давлением (около 14 бар) и температурой (60-70°С) в конденсатор, затем становится жидким. Процесс повторяется бесконечно, пока кондиционер включен.

 

ВАЖНО

Необходимо проверять систему на предмет утечек хладагента во время монтажа. Иначе эффективность системы кондиционирования будет неуклонно падать.

 

Устройство конденсатора

Представляет собой медные трубки с тонким оребрением из алюминия. Горячий хладагент поступает в конденсатор, а выйдя из него уже к середине пути достигает точки конденсации (для разных марок фреона и рабочего давления она разная, в среднем наступает при давлении 20 бар и температуре около 40°С). В конечном отрезке трубки конденсатора фреон, ставший жидким, попадает в зону переохлаждения. Эта зона позволяет повысить эффективности работы кондиционера на 6-7%.

 

Устройство испарителя

После дросселирования крупные капли фреона поступает на вход теплообменника-испарителя. Сделан он так же, как и конденсатор: из медных трубок и алюминиевых пластинок. Испаряясь, хладагент параллельно охлаждает трубки, где он находится, а также воздух, который нагнетается вентилятором.

Системы кондиционирования

Охлаждение

Работа холодильного цикла заключается в непрерывной циркуляции, кипении, а также конденсации хладагента в замкнутой системе. Охлаждение происходит за счет поглощения тепла при кипении (испарении) жидкого хладагента, который образуется при конденсации.

В сплит-системе (то есть разделенном, двухблочном устройстве) конденсатор и компрессор находятся на внешнем блоке, а испаритель – на внутреннем. Жидкий фреон из наружного блока поступает во внутренний, попадает на испаритель, а далее постепенно становится газообразным. Вентилятор внутреннего блока нагнетает воздух из комнаты на испаритель, чтобы он охладился, затем через специальные сопла вышел обратно в комнату. Горячий воздух из конденсатора во внешнем блоке также нагнетается вентилятором, после этого выводится на улицу.

Поскольку конденсатор и компрессор – довольно шумные, их вывели в отдельный блок, который устанавливается на улице. Это позволяет сделать работу кондиционера в помещении очень тихой. Моноблочные кондиционеры сейчас практически не используются.

 

Режим обогрева

Как уже было сказано, воздух, проходя через конденсатор с горячим хладагентом, нагревается. Дельта с воздухом в помещении может в таком случае составлять 10-15°С. В некоторых моделях техники он сразу выводится наружу, но есть кондиционеры, где теплый воздух можно вывести внутрь помещения, чтобы обогреть его. Для этого необходимо поменять направление движения хладагента – сделать его реверсивным.

Чтобы осуществить это, во внешний блок системы кондиционирования устанавливается четырехходовой клапан. Он представляет собой движущийся поршень, который перемыкает вход и выход хладагента по команде с пульта управления. Фреон начинает движение в обратную сторону, и теплообменники во внешнем и внутреннем блоке меняются своими функциями – конденсатор становится испарителем и наоборот. Режим обогрева в кондиционерах наиболее эффективен в межсезонье.

 

Энергоэффективность

Важно, чтобы кондиционер не просто выполнял свою функцию, но и делал это наиболее экономичным способом. С 2010 года в Европе действует директива, обязывающая производителей техники предоставлять информацию о классе энергоэффективности каждой произведенной единицы (от A до G, где A – максимальная энергоэффективность, а G – минимальная).

Для климатической техники имеют значение оба режима работы: как охлаждение (EER), так и нагрев воздуха (COP). По каждому из этих режимов приводится класс энергоэффективности. Для инверторного кондиционера эти коэффициенты находятся в диапазоне 3,2-4,0, а у ведущих производителей этот параметр может достигать значения 5 и выше (класс A+ и А++).

В следующей, третьей, части цикла предлагаем рассмотреть свойства хладагента фреона: его марки, температуру кипения и конденсации, а также другие параметры.