Устройство и принцип работы сплит-систем, мобильных, оконных и испарительных кондиционеров

Принцип работы промышленных кондиционеров

Промышленные системы кондиционирования по принципу работы не отличаются от бытовых, но некоторые наделены дополнительными функциями, а вот по типу разные. Они отличаются повышенной мощностью и некоторыми дополнительными функциями, например, увлажнение, осушение и т. д.

Основные типы промышленных кондиционеров:

• Мультизональные или VRV системы – система, которую используют в зданиях, где много помещений. Состоит из одного наружного блока и нескольких внутренних, каждый из которых настраивается индивидуально. У такой системы есть свои особенности: она может работать в режиме разной (переменной) производительности, можно подключать большое количество внутренних блоков, может подавать свежий воздух в комнаты или другие помещения. Одновременно можно включить два режима, подогрев и охлаждение, от внутреннего до наружного блока может быть значительное расстояние.
• Чиллеры и фанкойлы – это, по сути, самостоятельные климатические установки, популярные, последние года, во всем мире. Чиллер – кондиционер, который охлаждает воду, он может подогревать воду (при наружной температуре воздуха не меньше -5). Он является основным поставщиком холода или тепла. Фанкойл является основным потребителем холода, это, по сути, внутренний блок кондиционера, только носителем холода является вода от чиллера, это основное ее отличие мультизонной системы.
• Крышные (Rooftop). Моноблок, который монтируют на крыше, состоит из двух секций, одна подготавливает и подает воздух в комнаты и второй, компрессорно-конденсатной, она содержит холодильный контур, который охлаждает или обогревает воздух. Такие устройства принято монтировать на крышах торгово-развлекательных центров, супермаркетов и т. д.
• Прецизионные. Это устройства, которые обеспечивают точную температуру и влажность в помещениях, работают они круглосуточно и круглогодично. У них существует возможность объединения в единую систему, с возможностью диспетчеризации и резервированием блоков. Применяются в музеях, серверных, лабораториях и т. д.
• Центральные. Назначение – термовлажностная обработка воздуха и последующая его подача в помещения. Различают три вида: прямоточные центральные, центральные с рециркуляцией, центральные с теплоутилизацией. Бывают с фреоновым и водяным контурами охлаждения. Применение: склады, ангары, кафе, рестораны, театры и т. д.
• Компрессорно-конденсаторные блоки. Система, состоящая из конденсатора, вентилятора и компрессора. Различают два типа: первый – сделан на основе чиллера (с водяным охлаждением), второй – с воздушным.

Вам будет интересно: Почему же кондиционер или сплит-система могут не обогревать

Как работают сплит-системы и их разновидности

Сплит-система состоит из внутреннего и наружного блоков. Во внешней находятся компрессор, плата управления, вентилятор и конденсатор. Основные элементы внутреннего блока: испаритель, вентилятор, фильтры, датчики температуры и поддон для сбора конденсата.

Фреон циркулирует по замкнутому контуру. Он состоит из:

• компрессор, повышающий давление;
• капиллярная трубка в бытовых системах;
• термостатический вентиль (ТРВ) для полупромышленных агрегатов.
• внутренний змеевик – испарительный теплообменник;
• внешний змеевик – теплообменник конденсатора;
• подключение медных труб – фреоновая магистраль;

Кондиционеры, которые могут нагревать воздух, имеют 4-ходовой клапан, который функционально меняет местами два теплообменника: внешний отвечает за испарение хладагента, а внутренний – за его конденсацию.

Работа на охлаждение

Фреон поступает в компрессор, где его давление увеличивается в 3 раза, а температура повышается на 50-60 ° C, то есть происходит сжатие. Затем он поступает в конденсатор и продувается более холодным воздухом, после чего переходит в жидкое состояние. Воздух проходит через теплообменник конденсатора и нагревается теплом, выделяемым фреоном.

Затем хладагент течет в спиральную капиллярную трубку или расширительный клапан, где его давление падает, температура падает и происходит небольшое испарение. Испарительный теплообменник продувается окружающим воздухом, но при подаче более холодного фреона он охлаждается. При этом охлаждающая жидкость забирает тепло и возвращается в исходное состояние. Затем цикл повторяется.

Работа на обогрев

Суть принципа работы сплит-системы кондиционера на отопление не меняется. Когда 4-ходовой клапан переключает функции блоков, при изменении направления потока хладагента воздух забирается снаружи из наружного блока, где фреон испаряется, и попадает в окружающую среду из внутреннего блока, в котором хладагент снова переходит в газовую фазу.

Чем ниже температура наружного воздуха, тем труднее отводить от него тепло, так как разница между температурой воздуха и температурой испарения фреона уменьшается, поэтому теплопроизводительность снижается за счет выравнивания их значений.

Прецизионные кондиционеры

Прецизионное климатическое оборудование не отличается от сплит-системы по условиям эксплуатации, но имеет ряд особенностей:

• В качестве рабочего вещества могут выступать фреон, вода или гликоль.
• Увлажнение воздуха осуществляется с помощью электродного парогенератора.
• В нем установлен мощный вентилятор, благодаря которому качество охлаждения превосходит сплит-систему. Воздушные потоки заданной температуры равномерно распределяются по помещению.
• она способна работать 24/7/365 в течение 10 лет, в то время как домашняя сплит-система прослужит не более 2 лет.

Прецизионные кондиционеры используются в серверных, где необходимо постоянно поддерживать определенную температуру и влажность.

Инверторные кондиционеры

Принцип работы инверторного кондиционера такой же, как и у обычного кондиционера. Отличие климатического оборудования инверторного типа заключается в управлении режимом работы. В обычной сплит-системе при достижении заданной температуры компрессор выключается. При повышении температуры запускается вентилятор. Таким образом, система работает на полную мощность, но с перебоями.

Инверторные двигатели имеют плату преобразователя частоты, которая изменяет стандартную частоту электрической сети. Вентилятор не перестает работать при достижении температурной нормы: постепенно замедляет вращение, а при нагревании воздуха на 1 градус количество оборотов в единицу времени увеличивается.

Преимущества такого управления заключаются в сроке службы оборудования и экономии электроэнергии до 30% по сравнению с сплит-системами без инверторов.

Канальная климатическая система

Система входных и выходных воздуховодов начинается от внутреннего блока канального кондиционера, через который горячий воздух всасывается, а холодный воздух подается в одну или несколько комнат.

Светильники этого типа имеют функцию перемешивания свежего воздуха с улицы до 30%.

Монтаж канального кондиционера лучше всего производить на этапе строительства здания – установка устанавливается под потолком вместе с системой вентиляции.

Мобильный кондиционер без шлангов

Существуют мобильные напольные кондиционеры без шлангов. В их системе не используется хладагент, они работают за счет принудительного испарения воды. Принцип работы такого мобильного кондиционера следующий:

1. Воздух втягивается из помещения вентилятором;
2. Он проходит через фильтр, задерживающий пыль и грязь;
3. Поток воздуха продувается сквозь мембрану, смоченную водой;
4. Частички влаги испаряются с мембраны, ее температура падает и охлаждает воздух;
5. Увлажненный и охлажденный воздух попадает в помещение.

Принцип работы мобильного кондиционера без шлангов и воздуховодов. Существуют большие, вполне функциональные модели. Их стоимость ниже, чем у обычных мобильных кондиционеров, использующих для производства холода фреон. Но эффективность гораздо ниже.

В зависимости от мощности испарительного кондиционера и объема помещения, он может снизить температуру на 1-5 градусов за 1 час. С поддержанием температуры в охлажденном помещении он хорошо справляется.

Недостаток таких кондиционеров – постоянное увлажнение воздуха. Из-за низкой эффективности, они должны постоянно работать. За счет этого повышается влажность. Это может негативно сказаться на самочувствии, капли воды конденсируются на предметах мебели и обихода.

В последние годы появились мини-кондиционеры, такие как Arctic Air. Производители и продавцы говорят об их эффективности, но на практике это обман. При небольших размерах и малой мощности они могут охлади помещение не больше 2 кв.м. площадью. Подробнее про их «эффективность» читайте в статье: Мини кондиционер Arctic Air: отзывы, обман продавцов и принцип работы.

Существуют модели большой мощности, которые используются для централизованного охлаждения. Они также выполняют функцию вентиляционной системы. Такой испарительный кондиционер забирает воздух снаружи дома, охлаждает его и подает внутрь.

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.

Особенности эксплуатации в зимний период

Зимой кондиционер с определенной периодичностью уходит в оттайку. Обычно это происходит один раз в 40-60 минут.

При длительной работе с отрицательными температурами его радиатор обмерзает, эффективность падает и система начинает с этим самостоятельно бороться.

Многие ошибочно считают, что внешний блок в данном случае отогревается какими-то встроенными тэнами. Это не так.

Просто происходит переключение направления его работы. То есть, горячий фреон из внутреннего блока начинает поступать в наружный. И тот в течение нескольких минут оттаивает.

Длительность и периодичность циклов оттайки зависит от степени обледенения и контролируется датчиками. Хотя в недорогих вариантах это происходит просто согласно запрограммированному времени.

Эффективный обогрев жилья кондиционером зимой: плюсы и минусы

Прежде всего стоит рассмотреть неоспоримые достоинства технологии

1. Многофункциональность. Предполагает возможность охлаждать помещение в жаркое время года и отапливать в холодное с применением единственного агрегата.
2. Отсутствие процесса выжигания кислорода, что позволяет сохранить комфортный микроклимат в комнате.
3. Несложный монтаж и обслуживание. Дополнительно он упрощается благодаря широкому разнообразию предложений на рынке от сервисных организаций. При наличии минимальных технических навыков выполнить установку и почистить внутренние каналы можно самостоятельно.
4. Безопасность. В ходе работы сплит система для не использует для обогрева дома зимой процесс горения. Её поверхности не раскаляются до высоких температур, что исключает риск ожога или отравления угарным газом. Кроме того, оборудование не требует для своей работы электролинии высокой мощности, что сводит к минимуму вероятность замыкания проводки, возникновения аварийной ситуации.
5. Низкая инерционность. Благодаря наличию вентилятора теплые воздушные потоки быстро распространяются по помещению, поэтому температура достигает нужной отметки в считанные минуты.

Главный минус оборудования – снижение производительности по мере усиления мороза на улице. Это приводит к повышению расхода энергии и увеличению эксплуатационных расходов. Также стоит отметить неравномерность распределения тепла в комнате. Чаще всего корпус агрегата размещается под потолком, где в итоге скапливаются нагретые воздушные массы. Температура воздуха у пола оказывается ниже на несколько градусов. Выходом в этом случае может стать установка датчиков климат-контроля, которые будут перераспределять потоки.

Устройство кондиционеров

Лучшим образом понять принцип работы системы можно, ознакомившись с отдельными составляющими прибора. Сплит-система состоит из двух комплектующих — внутреннего и внешнего, которые не могут существовать друг без друга и являются взаимосвязанными.

Внешняя часть кондиционера

Наружный блок устанавливается со стороны улицы и предназначен для охлаждения горячего фреона. Он состоит из следующих элементов:

• вентилятор создает воздушные потоки, обдуваемые конденсатор;
• конденсатор — компонент, охлаждающий и кондиционирующий хладагент. Проходящий через него воздух нагревается и выводится на улицу;
• компрессор — один из главных комплектующих системы, отвечающий за сжатие и циркуляцию охладителя по холодильным контурам;
• блок управления может располагаться как в наружной, так и во внутренней части устройства, в зависимости от модели;
• четырехкодовый клапан — механизм, обеспечивающий переключение между охлаждающим и согревающим режимами. С его помощью изменяется направление фреона и принципы работы внутреннего и наружного блоков;
• фильтр охлаждающего вещества располагается перед компрессором для защиты корпуса от попадания мусора и пыли внутрь системы;
• разнообразные штуцерные соединения — детали, предназначенные для подключения медных труб между внутренней и наружной составляющими;

• защитная панель обеспечивает надежную защиту корпуса от повреждений и проникновений.

Внутренний блок

Располагается внутри помещения, его устройство во многом схоже с конструкцией внешнего, но имеет свои конструктивные особенности:

• передняя панель производится из надежного пластика и предназначена для поступления воздушного потока внутрь комнаты. Ее легко снимать и устанавливать обратно, чтобы проводить чистку или замену фильтров;
• фильтр грубой очистки представляет собой пластиковую сетку, способную удерживать крупный мусор, шерсть животных и прочее. Его необходимо чистить каждый месяц;
• фильтры тонкой очистки — целая система фильтрующих элементов, состоящая из угольного, антибактериального, электростатического и других чистящих единиц. В зависимости от модели агрегата, в комплект могут входить только отдельные составляющие или все сразу;
• кулер — вентилятор, циркулирующий воздух в помещении, как холодный, так и подогретый;
• испаритель — обязательный элемент системы, отвечающий за охлаждение фреона;
• жалюзи — наружная составляющая, предназначенная для регулировки направления потока;
• панель с индикаторами — небольшой дисплей, отображающий режим работы прибора, возможные коды ошибок, на отдельных моделях также показывает текущую температуру и время;

• плата управления — на детали располагается электронный блок и центральный процессор.

Интересно! Чаще всего кондиционирующее оборудование работает на двухблочной системе. Два блока необходимы для одновременной генерации холода и отвода тепла наружу. Более редкий вариант — одноблочные установки, выводящие тепло на улицу по специальному воздуховоду.

С помощью пульта управления

Как правило, ПДУ сплит-систем выполняется с 5 основными кнопками (при расширенной функциональности их может быть больше):

• Включение/Выключение.
• Регулировка скорости воздушного потока
• Задание температуры.
• Управление работой жалюзи.
• Переключение режимов.

Как переключить кондиционер на обогрев пошагово:

1. Подключить сплит-систему к питающей сети. При этом внутренний блок системы должна появится световая и звуковая индикация включении.
2. На пульте управления однократным нажатием кнопки On/Off запустить систему, подождать открытия жалюзи и а появления воздушного потока от вентилятора.
3. Далее необходимо найти кнопку переключения режимов, обычно она обозначена, как «MODE». Нажать на неё нужно несколько раз, пока на дисплее пульта не появится значок обогрева. В разных моделях это может быть значок солнца или надпись «Heat» (тепло). В этот момент кондиционер может закрыть жалюзи, а вращение вентилятора остановиться.
4. Во время того, как кондиционер перенастраивается на другой режим, можно выбрать комфортную температуру обогрева. Этот параметр необходимо установить с помощью кнопки регулировки температуры.
5. С помощью кнопки регулировки скорости выбрать комфортную для пользователя скорость теплого воздуха.
6. С помощью кнопки регулировки жалюзи установить комфортное направление воздушного потока.
7. Ждать, пока кондиционер переключиться на новый режим и начнёт обогрев.

Как работает мобильный кондиционер без воздуховода?

Мобильный кондиционер без воздуховода – это фактически не кондиционер, а увлажнитель воздуха, причем с необходимостью постоянно пополнять запасы воды. Такой аппарат никуда не отводит тепло, а просто прогоняет воздух из комнаты через влажный губчатый материал. Некоторое кратковременное ощущение прохлады возможно в первые минуты работы из-за повышения влажности воздуха.

По сравнению с обычным кондиционером он имеет такие недостатки:

1. Мощность такого устройства не может быть большой – из-за ограничения габаритов и шумности, а также сферы применения в небольших помещениях.
2. Влажность воздуха в помещении становится очень высокой. Соответственно, может появиться плесень и прочее.
3. Необходимо все время доливать воду в этот аппарат, иначе он может вообще отключиться.

Напольный кондиционер

Напольные кондиционеры применяются тогда, когда нежелательно или невозможно использовать обычную настенную модель, например, комната слишком мала, и поток холодного воздуха со стены сразу будет попадать на людей.

Они бывают двух видов: стационарные и мобильные. И те, и другие не слишком отличаются от своих настенных собратьев. Стационарный напольный кондиционер, как правило, выполнен по схеме «сплит». Он так же нуждается в обмене теплом с внешним миром, как и обычный, поэтому просто укреплен на высоте около полуметра от уровня пола, а все остальные элементы такие же. Напольный кондиционер в мобильном исполнении – это чаще всего просто мобильный кондиционер.

Польза кондиционера

С помощью такой установки удастся оптимизировать климатические условия в квартире или на рабочем месте. Дополнительные встроенные функции, такие как ионизация и увлажнение воздушных масс, будут способствовать еще большему комфорту для пользователей и улучшению их самочувствия.

Получить все положительные качества от пользования кондиционирующими аппаратами удастся только в том случае, если обеспечивать регулярную чистку, качественный уход и своевременный ремонт изделий. Особенно важна чистка фильтров, поскольку загрязненные фильтрующие элементы способны навредить здоровью человека.

Посмотрите видео о том, как работает кондиционер

Монтаж системы кондиционирования

Следует эксплуатировать кондиционеры с четким соблюдением самых необходимых норм, в том числе правильного монтажа системы – это действие обеспечит продления срок службы до максимального, а также избавляет владельцев климатического оборудования от необходимости дорогого и частого ремонта, который, как правило, проводится с заменой дорогостоящих частей вроде компрессора или платы управления.

До установки кондиционера требуется детально изучить инструкцию, в которой указано как лучше произвести данные действия, а также как включать кондиционер на тепло. Специалисты советуют не экономить на таких ответственных действиях, как установка, а довериться профессионалам. Но вот с элементарными функциями нужно разобраться самостоятельно.

Монтаж системы должен быть произведен в соответствии с общепринятыми правилами использования этого аппарата – нужно обеспечить системе легкий приток воздуха и его отток.

Переключение кондиционера на тепло осуществляется при помощи пульта управления кондиционером (ДУ либо настенным). Режим работы кондиционера на тепло обычно обозначается на пульте управления пиктограммой с изображением Солнца.

Кроме того, для эксплуатации кондиционеров до его использования, нужно заключить с фирмой, которая является его поставщиком, специальный договор относительно сервисного обслуживания этой системы.

До того, как начать пользоваться кондиционером, нужно узнать все детали и особенности его эксплуатации — как включать кондиционер на тепло или на холод, как часто следует проветривать его и можно ли самостоятельно производить профилактические работы? Каждый должен знать, что регулярное сервисное обслуживание этого агрегата предотвратит преждевременный выход системы из строя. Это, к примеру, часто случается летом – в то время, когда обслуживающие фирмы полностью загружены заказами и просто не имеют никакой возможности быстро отреагировать на звонок т восстановить функциональность конкретно вашей системы. Так что, если климатическое оборудование вдруг вышло из строя в трудный для ремонта период, и вы не хотите угробить его окончательно, не стоит приступать к его ремонту самостоятельно. Следует отключить кондиционер от сети и дождаться специалиста, который сможет провести настоящий квалифицированный ремонт с учетом своих знаний в этой области.