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

Как работают сплит-системы и их разновидности

Сплит-система состоит из наружного и внутреннего блоков. В наружном находится компрессор, плата управления, вентилятор и конденсатор. Основные элементы внутреннего блока: испаритель, вентилятор, фильтры, температурные датчики и поддон для конденсата.

Фреон циркулирует по замкнутому контуру. Он состоит из:

  • внутреннего змеевика – испарительного теплообменника;
  • наружного змеевика – конденсаторного теплообменника;
  • соединительных медных трубок – фреоновой магистрали;
  • компрессора, повышающего давление;
  • капиллярной трубки у бытовых систем;
  • терморегулирующего вентиля (ТРВ) у полупромышленных блоков.

У кондиционеров, которые могут осуществлять подогрев воздуха, есть 4-ходовый клапан, меняющий функционально два теплообменника местами – наружный 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. Далее он следует в конденсатор и обдувается более холодным воздухом, после чего переходит в жидкое состояние. Воздух проходит через конденсаторный теплообменник и нагревается от выделяемого фреоном тепла.

Затем хладагент перемещается в спиралеобразную капиллярную трубку или ТРВ, где его давление уменьшается, температура понижается и происходит небольшое испарение. Испарительный теплообменник продувается комнатным воздухом, но при поступлении более холодного фреона охлаждается. Хладагент при этом забирает его тепло и переходит в исходное состояние. Далее цикл повторяется.

Работа на обогрев

Суть принципа работы кондиционера сплит-системы на обогрев не меняется. При переключении 4-ходовым клапаном функций блоков, когда направление потока хладагента изменяется, воздух забирается с улицы наружным блоком, где происходит испарение фреона, а в комнату его доставляет внутренний блок, в котором хладагент снова переходит в газообразную фазу.

Чем ниже температура воздуха на улице, тем сложнее извлечь из него тепло, так как разница между температурой воздуха и температурой испарения фреона уменьшается, следовательно, нагревательная способность снижается из-за выравнивания их значений.

Прецизионные кондиционеры

Прецизионная климатическая техника по принципу работы не отличается от сплит-системы, но обладает рядом особенностей:

  • Способна работать в режиме 24/7/365 в течение 10 лет, в то время как бытовой сплит-ситемы хватит не более чем на 2 года.
  • Имеет мощный вентилятор, за счет чего качество охлаждения выше, чем у сплита. Воздушные потоки заданной температуры равномерно распределяются по комнате.
  • В качестве рабочего вещества может выступать фреон, вода или гликоль.
  • Увлажнение воздуха осуществляется с помощью парогенератора электродного типа.

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

Инверторные кондиционеры

Принцип работы инверторного кондиционера такой же, как у обычного. Отличие климатического оборудования инверторного типа заключается в управлении режимом работы. В обычной сплит-системе при достижении заданной температуры компрессор выключается. Когда температура меняется в большую сторону, срабатывает запуск нагнетателя. Таким образом, система работает на полную мощность, но с перерывами.

В инверторных двигателях есть плата частотного преобразователя, которая меняет стандартную частоту электрической сети. Вентилятор не перестает работать при достижении температурной нормы: он постепенно замедляет вращение, а при нагревании воздуха на 1 градус, увеличивает число оборотов в единицу времени.

Преимущества такого управления в долговечности оборудования и в экономии электричества до 30% по сравнению с неинверторными сплит-системами.

Канальная климатическая система

От внутреннего блока канального кондиционера отходит система подводящих и отводящих воздуховодов, по которым забирается теплый воздух и поставляется холодный в одно или несколько помещений.

Оборудование такого типа имеет функцию подмеса свежего воздуха с улицы до 30%.

Монтаж кондиционера канального типа лучше делать на этапе строительства здания — блок устанавливается под потолком вместе с системой вентиляции.

Устройство кондиционеров

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

Все кондиционеры состоят из следующих частей:

  • вентилятор;
  • дроссель;
  • конденсатор;
  • компрессор;
  • испаритель.

Компрессор сжимает фреон и принудительно заставляет его циркулировать в системе. Конденсатор служит для превращения фреона из газа в жидкость. Обычно он находится во внешнем блоке. Испаритель, наоборот, заставляет жидкий фреон превращаться в газ. Его действие противоположно работе конденсатора. Дроссель понижает давление фреона, а вентиляторы охлаждают систему.

Так работает каждое подобное устройство. Принцип работы напольного кондиционера при этом не отличается от принципа функционирования настенного или потолочного.

Устройство климатического оборудования

Устройство кондиционера подразумевает его разделение на внутренний и внешний блок. Существуют модели с моноблочной конструкцией, но они менее комфортны в использовании из-за шума.

Устройство наружного блока

Наружный блок кондиционера состоит из ряда устройств, каждое из которых выполняет свою функцию:

  • компрессор. Предназначен для сжатия воздуха, который в дальнейшем выталкивается на магистраль;
  • конденсатор. Используется для охлаждения и конденсации фреона;
  • вентилятор. Увеличивает скорость воздушных масс, которыми обдувается конденсатор;
  • фильтр для очищения газов. Помогает предотвратить засорение компрессора мелкими частицами.

Устройство внутреннего блока

Внутренний блок является своеобразным передатчиком холодного или теплого воздуха в помещение. Он включает в себя следующие элементы:

  • фильтр для очищения поступающего воздуха от пыли и грязи. Его постоянно чистят, чтобы не снизилась эффективность прибора;
  • дросселирующее устройство предназначено для понижения давления газа перед осуществлением теплообмена;
  • благодаря работе вентилятора происходит закачивание и дальнейшая передача воздуха;
  • жалюзи (вертикальные или горизонтальные) используются для регулировки направления воздушных потоков;
  • индикационная панель указывает на режим работы прибора и на возможные ошибки в системе;
  • испаритель используется для нагрева и испарения охлажденного газа;
  • блок управления, при помощи которого можно задавать параметры работы климатической системы;
  • штуцерные соединения. К ним прикрепляются медные трубки, которые связывают внутренний и наружный блок;
  • поддон для конденсата размещают под испарителем. Собранная вода покидает помещение по дренажному шлангу.

Чем отличаются инверторные модели

Новое поколение кондиционеров имеет несколько отличий:

  • установлен дополнительный электронный блок управления – инвертор;
  • двигатель компрессора функционирует по другому принципу;
  • мощность регулируется плавно, а не ступенчато;
  • предусмотрена функция оттаивания теплообменника в наружном модуле.

Теперь разберемся, что значит название «инвертор». Это преобразователь частоты тока, позволяющий плавно менять обороты электромотора компрессора и производительность установки по холоду/обогреву. Плата расположена во внешнем блоке сплит-системы и является частью основной схемы.

Благодаря частотному преобразователю в кондиционере реализовано инверторное управление мощностью:

  1. При первом включении компрессор работает в максимальном режиме, чтобы скорее достичь заданной температуры в комнате.
  2. Когда датчик фиксирует приближение к установленному температурному порогу, инвертор плавно снижает обороты двигателя по команде контроллера.
  3. По достижении требуемой температуры воздуха нагнетатель не останавливается – он переходит в режим минимальной производительности.
  4. Дальше компрессорный агрегат работает на поддержание микроклимата комнаты, увеличивая либо уменьшая мощность в зависимости от изменения условий окружающей среды.

Поскольку компрессор функционирует безостановочно, смазка на морозе не застывает — аппарат способен подогревать комнатный воздух при минусовой температуре за бортом (до —15 градусов). Проблема обмерзания конденсора решена за счет внедрения системы периодического оттаивания.

Внешняя часть кондиционера

Внешний блок устройства устанавливается снаружи помещения и включает следующие узлы:

  1. Вентилятор. Его задача заключается в охлаждении конденсатора;
  2. Конденсатор. Иными словами, это радиатор, который необходим для остужения и конденсации жидкости фреон. Воздушный поток, усваивающийся около конденсатора, подогревается, после чего выходит наружу;
  3. Компрессор. Необходим для сжатия хладагента, а также он поддерживает его прохождение по холодильному конуру;
  4. В современных инверторных кондиционерах имеется плата управления. Помимо нее, этот тип оборудования содержит множество других элементов электроники;
  5. Некоторые модели оборудования, которые располагают функцией подогрева, имеют встроенный четырехходовый клапан. При работе оборудования в режиме на обогрев, клапан способен менять направление движения рабочей жидкости (фреона). В этот самый момент внутренняя и внешняя часть оборудования как бы меняются местами друг с другом и выполняют не свою работу;
  6. Штуцерные соединения. Они предназначены для подсоединения медных трубок, которые связывают между собой внутреннюю и внешнюю части оборудования;
  7. Фильтр, расположенный на выходе компрессора, необходим для защиты фреона и компрессора от частичек пыли и грязи, которые могут осесть в системе во время монтажных работ;
  8. Защитная основа (или крышка), которая предназначена для защиты штуцерных соединений. Помимо того, они закрывают электрические разъемы устройства.

Конструкция и принцип работы

На схеме сплит системы видно, что в ее составе два отдельных блока. Один размещают в помещении (испаритель), второй крепят вне здания на наружную стену. Корпуса объединяют в один замкнутый контур, соединяют их трубками, покрытыми теплоизоляционным слоем (пенофол, поролон).

Назначение внутреннего блока сплит системы – охлаждать или подогревать воздух. При охлаждении он принимает воздух с улицы и охлаждая его распределяет по комнате. Для нагревания в схеме применяют четырехходовой клапан, который перераспределяет потоки.

В режиме охлаждения теплообменник работает как испаритель, он забирает тепло в комнате, в режиме нагрева это конденсатор, отдающий тепло.

Конструкция включает в себя:

  • защитную решетку;
  • фильтры угольные и электростатические, дополнительно антибактериальные;
  • вентилятор для нагнетания воздуха через испаритель и уже охлажденного в комнату;
  • радиатор, где происходит испарение фреона
  • подвижные жалюзи с регулированием направления воздушного потока
  • командный блок и панель с индикаторами для управления и отображения текущих настроек.

Внешний блок обычно состоит из:

  • компрессора, сжимающего и передвигающего хладагент;
  • конденсатора, превращающего хладагент в жидкое состояние;
  • испарителя, преобразующего фреон в газ;
  • вентиля, регулирующего напор хладагента;
  • вентилятора для интенсивного теплообмена с атмосферой конденсатора и испарителя;
  • фильтров для защиты от мусора и других мелких фракций.

Компрессорно-конденсаторный агрегат, установленный снаружи, оснащен фильтрами. Они задерживают пыль, частицы грязи. Важный элемент конструкции — компрессор. Он создает давление, под действием которого хладагент сжимается и передвигается по контуру. Функции теплообмена выполняют конденсатор и испаритель. Для большей интенсивности их обдувают вентиляторы, установленные в корпус.

Для работы сплит системы на обогрев (охлаждение) в корпус наружного блока устанавливают терморегулирующий вентиль. Он регулирует давление, меняет направление движения хладагента. Работой обоих блоков управляет автоматика. В нее входят датчики, посылающие сигнал в блок управления при достижении определенных параметров и пульт дистанционного управления.

Внутри конструкций находится магистраль из трубок, по которым движется охладительная жидкость (фреон). Так же система снабжена трубками и дренажной ванночкой для отвода влаги из воздуха, осевшей на ребрах конденсатора и испарителя.

На дополнительные функции в конструкции устанавливают инверторы, четырех ходовые клапаны, таймеры, датчики движения и т.д.

Теперь рассмотрим принцип работы сплит системы. Он основан на процессах парообразования и конденсации. Температура кипения фреона на 100 градусов ниже воды, поэтому ему хватает комнатной температуры для парообразования в испарителе (радиаторе). Затем по трубке из внутреннего блока он движется в компрессор, который давлением его сжимает и толкает к конденсатору (теплообменнику). Там фреон интенсивно конденсируется при контакте с холодным воздухом, отдавая тепловую энергию. Ускоряет процесс сжижения вентилятор. В жидкой фазе хладагент через осушитель поступает в расширительный клапан, где снижается давление из-за резкого расширения канала и вновь начинается движение в испаритель – цикл повторяется.

Корпус испарителя

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

Схема работы устройства предусматривает наличие внутреннего блока, расположенного внутри здания, где нужно поддерживать нужные параметры воздуха.

Основные элементы конструкции:

  • Передняя панель в виде пластиковой решётки, обеспечивающей доступ воздуха. Легко демонтируется для проведения техобслуживания.
  • Испаритель — теплообменник, где под катализирующим воздействием вентилятора происходит нагрев фреона и охлаждение воздуха.
  • Фильтр грубой очистки — в виде сетки с электростатическими свойствами. Собирает мелкодисперсный мусор, шерсть животных, крупные частицы пыли.
  • Фильтры тонкой очистки — каталитические, бактерицидные, плазменные и др. Их назначение — очищать воздух от патогенных микроорганизмов, пыли, пыльцы растений, улавливать дым и неприятные запахи. Часть моделей кондиционеров содержат два и более фильтров.
  • Индикаторная панель — на ней располагаются световые диоды, отображающие режим работы устройства, указывающих на возможные неисправности.
  • Вентилятор выполняет функцию обдува испарителя, имеет несколько скоростей работы.
  • Плата управления расположена в правой части корпуса. На ней находится центральный микропроцессор.
  • Вертикальные и горизонтальные жалюзи осуществляют направление воздушного потока в зависимости от желания пользователя.
  • Поддон — находится под испарителем. Его предназначение — сбор конденсата, образующегося на испарителе, отвод с помощью дренажного шланга.

Конструкция

Как устроен кондиционер, понять довольно просто, надо только изучить по отдельности составные части кондиционера: внутренний и внешний блоки.

Выносной блок

Конструкция наружного блока весьма сложная, ведь он управляет работой всей системы, основываясь на заданных режимах, которые набираются пользователем вручную. Его компоненты представлены на фото:

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

  1. Вентилятор — его обязанности создавать обдув внутренних частей.
  2. Радиатор, в котором осуществляется охлаждение хладагента, называется конденсатором, он отдает тепло потоку наружного воздуха.
  3. Компрессор кондиционера сжимает хладагент и осуществляет его циркуляцию между блоками. Описание принципа работы компрессора легко найти в интернете, поэтому мы не будем перегружать статью излишними техническими подробностями.
  4. Плата автоматического управления имеет такое размещение на моделях инверторного класса, у остальных — вся электроника располагается внутри внутреннего блока кондиционера.
  5. Сложной конструкции клапан устанавливается только на моделях класса «холод-тепло», при включении режима обогрев, принцип действия блоков меняется зеркально.
  6. Крышка, защищающая штуцерные соединения.
  7. Фильтр — защищает устройство от попадания посторонних частиц, которые могли проникнуть в систему во время монтажа изделия.
  8. Внешний корпус.

Корпус испарителя

Его конструкция не отличается особой сложностью.

  1. Решетка из прочного пластика — сквозь нее воздух поступает вовнутрь устройства, при необходимости она удается, открывая доступ ко всем частям.
  2. Сетка или фильтр — его основная задача задерживать крупные частицы пыли, находящиеся во взвешенном состоянии. Специалисты советуют чистить его несколько раз в месяц.
  3. Теплообменник или испаритель — он охлаждает воздушный поток перед поступлением в комнату.
  4. Горизонтальные жалюзи, регулируют направление воздушного потока. Положение регулируется двумя способами: вручную или задать колебательное движение в автоматическом режиме, тогда поток охлажденного воздуха равномерно распределяется по всему помещению.
  5. Индикаторная панель, показывающая режимы работы изделия, индикаторы сигнализируют обо всех неполадках, когда работа кондиционера становится некорректной.
  6. Система тонкой очистки, которая состоит из угольного фильтра для удаления различных запахов, устройства для фильтрации мелкодисперсной пыли, антибактериальные и прочие.
  7. Вентилятор тангенциального класса — он способствует постоянной циркуляции воздушных масс в данном помещении.
  8. Жалюзи вертикального типа — регулируют поступление воздуха по горизонту.

Микропроцессор и плата электроники, а также штуцера, к которым подключают медные трубки с циркулирующим фреоном, на фото не указаны — они находятся сзади.

Теперь вы в курсе из чего состоит кондиционер, поэтому можно переходить к краткому ознакомлению с принципом конкретной работы кондиционера.

Принцип работы компрессорно-конденсаторного блока с водяным охлаждением

ККБ с водяным охлаждением имеет немного дугой принцип работы, по сравнению с воздушной системой. Теплообменник такого устройства не имеет вентилятора. Вместо него, в системе используется дополнительный контур – магистраль с водой. Его устанавливают рядом с конденсатором. Хладагент, отдавая часть своего тепла водному контуру, выполняет свою функцию в теплообмене.

Дополнительным фактором, который может играть важную роль в использовании кондиционеров с ККБ водяного охлаждения, является вторичное использование энергии. Работая, устройство отдает теплую воду. В летние периоды, когда необходимо охладить помещения, водные массы можно выводить с помощью трубы на улицу.

В зависимости от способа охлаждения конденсатора могут быть выполнены ККБ:

  • Воздушного охлаждения
  • Водяного охлаждения

Компрессорно-конденсаторные блоки данного типа являются внешними блоками обычных бытовых, промышленных или полупромышленных систем кондиционирования и сплит-систем. В качестве охладительного оборудования они предусматривают использование вентилятора: отвод теплоты, выделившейся при конденсации фреона, осуществляется с помощью созданного вентилятором воздушного потока.

ККБ воздушного охлаждения

Принципиальным моментом является тип вентилятора, входящего в комплект ККБ. Охлаждение блока может осуществляться с помощью осевого (аксиального) или центробежного (радиального) вентилятора.

Компрессорно-конденсаторный блок с использованием осевого вентилятора

Блок с осевым вентилятором отличается простотой монтажа и относительно невысокой стоимостью. Основным недостатком является ограничение по мощности (в данном вопросе он уступает блоку с водяной системой охлаждения).

Компрессорно-конденсаторный блок с центробежным вентилятором

Входит в разряд специального охладительного оборудования, изготавливаемого аналогично чиллерам. Наличие водяного охлаждения сильно ограничивает применение данного блока. Как правило, их монтируют в помещении. Охлаждение конденсатора может осуществлять разными способами.

Незамерзающая жидкость, циркулирующая по замкнутому контуру, охлаждается с помощью драйкулера (другое название – сухая градирня или сухой охладитель), которые комплектуются вентиляторами. Сухой охладитель предназначен для наружной работы.

Драйкулер 

Мокрая градирня

Для эффективного охлаждения конденсатора также применяется проточная вода.

Среди достоинств ККБ данного типа следует отметить:

  • по мощности компрессорно-конденсаторные агрегатов с водяным охлаждением значительно превосходят воздушные
  • на дистанцию между драйкулером (наружным блоком) и внутренним блоком почти не накладываются ограничения
  • использование проточной воды проводит к значительному снижению стоимости охладительной установки

Недостатки:

  • вслед за возрастанием мощности также происходит возрастание цены на ККБ водяного охлаждения
  • требуют квалифицированного монтажа, перед которым обязательно выполняется гидравлический расчет
  • наличие градирни может потребовать ввода дополнительных насосов

Компрессорно-конденсаторные блоки представляют собой специально созданную техническую систему, разработанную для поддержания заданных климатических параметров помещения. Предложенный на рынке широкий ассортимент данного оборудования позволяет подобрать оптимальный вариант ККБ, который при грамотном использовании будет служить Вам долгие годы.

Устройство ККБ

ККБ применяются чаще всего для охлаждения воздуха в приточных системах кондиционирования воздуха, можно сказать, что это их основное применение. На рисунке представлена схема соединения ККБ и испарителя (внутреннего блока кондиционера).

По газовой линии фреон поступает в ККБ, где происходит его сжатие в компрессоре. После фреон высокого давления движется в конденсатор, где происходит его фазовый переход. Находящийся уже в жидком фазовом состоянии фреон по жидкостной линии магистрали направляется в испаритель внутреннего блока, по пути проходя через запорный вентиль, назначение которого – регулирование расхода хладагента и исключение возможности попадания жидкого фреона в компрессор.

Получить бесплатную консультацию инженера по кондиционированию

Получить!

Корпус испарителя

Схема работы устройства предусматривает наличие внутреннего блока, расположенного внутри здания, где нужно поддерживать нужные параметры воздуха.

Основные элементы конструкции:

  • Передняя панель в виде пластиковой решётки, обеспечивающей доступ воздуха. Легко демонтируется для проведения техобслуживания.
  • Испаритель — теплообменник, где под катализирующим воздействием вентилятора происходит нагрев фреона и охлаждение воздуха.
  • Фильтр грубой очистки — в виде сетки с электростатическими свойствами. Собирает мелкодисперсный мусор, шерсть животных, крупные частицы пыли.
  • Фильтры тонкой очистки — каталитические, бактерицидные, плазменные и др. Их назначение — очищать воздух от патогенных микроорганизмов, пыли, пыльцы растений, улавливать дым и неприятные запахи. Часть моделей кондиционеров содержат два и более фильтров.
  • Индикаторная панель — на ней располагаются световые диоды, отображающие режим работы устройства, указывающих на возможные неисправности.
  • Вентилятор выполняет функцию обдува испарителя, имеет несколько скоростей работы.
  • Плата управления расположена в правой части корпуса. На ней находится центральный микропроцессор.
  • Вертикальные и горизонтальные жалюзи осуществляют направление воздушного потока в зависимости от желания пользователя.
  • Поддон — находится под испарителем. Его предназначение — сбор конденсата, образующегося на испарителе, отвод с помощью дренажного шланга.

Принцип работы ККБ

Способ работы ККБ основывается на физическом законе переноса энергии при переходе вещества из одного состояния в другое.

Компрессорно-конденсаторный блок кондиционера способствует переходу фреона из одного агрегатного состояния в другое. Этот процесс занимает несколько этапов:

  • В блок поступает газообразный фреон низкого давления (от 2 до 5 атмосфер), имеющий температуру от 5 до 25 °C.
  • Под действием компрессора, газ сжимается, его давление и температура нагрева значительно возрастает.
  • Далее, сжатый газ поступает в конденсатор, где он приобретает жидкое состояние.
  • Потеряв тепло в теплообменнике, фреон пребывает ещё в участке магистрали с повышенным давлением, но попадая в дросселирующее устройство, фреон теряет давление и принимает холод.
  • После снижения температуры жидкий холодный газ поступает в испаритель, где он начинает циркулировать, а сама установка обдувается воздухом. При испарении, фреон отдаёт испарителю холод, а взамен забирает его тепло.
  • Двигаясь из теплообменника, газ поступает в компрессор, где сжимается и переходит в жидкое состояние. Таким образом, цикл повторяется. Подобный принцип используется не только в ККБ, но и во многих холодильных установках и других устройствах, где необходимо обеспечить теплообмен веществ.

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

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: