Схема работы кондиционера

Принцип работы кондиционера: устройство и схема

В России преобладает континентальный климат. Это значит, что зимой во всех регионах прохладно и выпадает снег, а летом - жарко. Из-за этого у людей возникает потребность в покупке кондиционера или сплит-системы. Но как обычному человеку выбрать, когда магазины предлагают десятки вариантов, отличающиеся по виду, мощности и стоимости? Для этого необходимо не только разбираться в марках, но и знать принцип работы устройств.

Как работает кондиционер

Система работает по принципу замкнутого цикла. Воздух в помещении охлаждается, проходя через теплообменник внутреннего блока, в котором испаряется хладагент. Рассмотрим схему работы устройства поэтапно.

Компрессор, установленный во внешнем блоке, сжимает холодильный агент и в газообразном состоянии из испарителя внутреннего блока нагнетает его в конденсатор.

В конденсаторе фреон охлаждается за счет теплообмена с наружным воздухом и конденсируется. Все это происходит в теплообменнике внешнего блока.
Далее холодильный агент проходит через дросселирующее устройство, где происходит резкое понижение давления и температуры фреона. При этом часть жидкого холодильного агента неизбежно переходит в газообразное состояние.
Холодный фреон поступает в теплообменник внутреннего блока (испаритель), где за счет теплообмена с воздухом из помещения он закипает и переходит из жидкого состояния в газообразное. Воздух же, в свою очередь, охлаждается и поступает в комнату.

Из-за особенности работы кондиционера на испарителе образуются капли воды - конденсат. Обычно при монтаже системы, для отвода конденсата устанавливают отдельную трубку. Она выходит на улицу или в канализацию, чтобы в помещении не было лишней влаги.

Направление выходящего воздуха из внутреннего блока регулируется с помощью специальной шторки и жалюзи по горизонтали и вертикали.

Как устроен принцип работы инверторного кондиционера

Особенность данного устройства состоит в том, что компрессор включается один раз за все время работы кондиционера и находится в этом состоянии постоянно, изменяя число оборотов в зависимости от нагрузки на кондиционер. В свою очередь обычный кондиционер (on/off) периодически включается и выключается, не меняя число оборотов. Инвертор экономит электроэнергию и продлевает срок жизни компрессора, поскольку работает, не включаясь/выключаясь, а плавно меняя количество оборотов.

Инверторная модель будет экономичней, чем любой другой кондиционер, если он будет работать как минимум несколько часов без выключения.

У инверторной модели, как у обычного кондиционера, есть два блока – внешний и внутренний. В наружном установлен компрессор, медные фреоновые трубопроводы, вентилятор и конденсатор. Внутренний блок состоит из испарителя, вентилятора, жалюзи, фильтра и специального поддона для образовавшегося конденсата.

Устройство и принцип функционирования сплит-системы

Обычная классическая сплит-система состоит из двух модулей (блоков) – внешнего и внутреннего. Устройство внешнего блока сплит-системы типа on/off практически всегда одинаково.

Внешний блок

Внешний блок включает в себя компрессор, конденсатор, четырехходовой клапан, также в нем есть капиллярная трубка. Во всех блоках находится фильтр-осушитель, который очищает и осушает холодильный агент от возможного попадания влаги в систему и различного рода загрязнений. В сплит-системах инверторного типа во внешнем блоке также расположена плата управления, которая есть и в мультисплит-системах. Благодаря тому, что компрессор располагается именно в наружном блоке, уровень шума от работающего кондиционера в квартире гораздо ниже, чем со стороны улицы.

Размеры внешнего блока могут отличаться в зависимости от производительности модели, а также от бренда.

Соединение внутреннего блока с внешним происходит с помощью фреоновых трубопроводов. Также имеется дренажная магистраль, и электрический кабель для питания внутреннего и внешнего блока.

Внешний блок кондиционера всегда должен располагаться со стороны улицы. Он крепится на наружную сторону стены. Если кондиционер необходимо устанавливать на достаточной высоте от земли и смонтировать наружный блок обычным способом не представляется возможным, то приглашаются монтажники-альпинисты со специальным снаряжением и оборудованием. Без таких приспособлений невозможно установить внешний блок высоко.

Также наружный блок может быть установлен на крыше зданий, на незастекленных балконах и лоджиях, открытых общих балконах или лестничных пролетах с открытым доступом к улице.

Часто внешние блоки поставляются в антивандальном корпусе, если это не предусмотрено производителем, то блок, установленный на уровне первых этажей, может быть дополнительно помещен в специальный защитный короб из металлических прутьев. Во избежание скапливания снега или дождевой воды, а также мусора, над внешними блоками иногда устанавливают специальный скошенный навес.

Внутренний блок

Внутренние блоки сплит-системы существенно отличаются друг от друга. Во-первых, это зависит от производителя, т.е. все внутренние блоки отличаются дизайном, во-вторых, блоки различаются по типу установки, и, соответственно, имеют существенное различие не только в дизайне фронтальной панели, но и корпуса в целом. Также внутренние блоки, в зависимости от производителя, мощности и модели, могут различаться комплектующими, функционалом, габаритными размерами.

Внутренние блоки сплит-системы могут быть следующих типов:

настенные – они предназначены для установки на стену;
кассетные – размещаются в зоне подпотолочного пространства;
канальные – устанавливаются в зоне подпотолочного пространства с системой воздуховодов;
напольно-подпотолочные – могут быть установлены как на пол, так и в зону под потолком;
колонные – устанавливаются на пол, имеют большие размеры, в сравнении с другими типами внутренних блоков классических сплит-систем.

Работа внутреннего блока регулируется благодаря электронной плате. Во внутреннем блоке расположены фильтры для очистки воздуха, автоматика, испаритель и вентилятор для обдува теплообменника испарителя.

Основные функции современных сплит-систем – вентиляция, осушение, охлаждение, обогрев и поддержание заданной температуры воздуха в помещении.

Управление при помощи пульта дистанционного управления. Практически все современные модели сплит-систем оснащены пультом ДУ. С его помощью происходит не только включение и отключение прибора, но и управление всеми функциями – установка температурного режима, включение таймера, программирование задач, включение всех режимов, предусмотренных конкретной моделью кондиционера.

Если в модели реализована функция «I feel», то благодаря датчику температуры в пульте ДУ кондиционер отслеживает окружающую температуру воздуха в помещении, и при достижении установленной пользователем температуры оборудование поддерживает ее.

На внутреннем блоке происходит регулировка направления воздушного потока путем изменения угла наклона жалюзи.

Работа компрессора внешнего блока регулируется постоянным контролем всех систем.

Особенности функционирования напольных кондиционеров

Эти модели используются редко, если нельзя установить стандартный сплит. Напольные кондиционеры также бывают только стационарными. Стационарные модели имеют аналогичный принцип работы, как обычный кондиционер, за исключением установки внутреннего блока. Он размещается не под потолком, а на высоте полуметра от пола. Внешний блок расположен на улице. Такие сплит-системы относятся к полупромышленной серии. Как правило, они отличаются большей производительностью, чем бытовые модели.

Особенности мобильных моделей

Мобильная модель имеет только один блок, располагается внутри помещения. В нем расположены компрессор, испаритель и конденсатор. Механизм функционирования основан на обработке воздуха, который находится внутри помещения.

Обычно выбирать мобильную модель не рекомендуют, поскольку самая шумная часть будет установлена не за окном, а в помещении. При включенном кондиционере вам будет некомфортно находиться в комнате. К тому же, они отличаются небольшой мощностью.

В чем отличие кондиционера от сплит-системы

Кондиционер – это сложное техническое оборудование, предназначенное для создания и поддержания комфортного температурного режима в помещении любого назначения. Кондиционер может не только охлаждать воздух, но и нагревать его, если это предусмотрено производителем. Кондиционер – это общее понятие климатической холодильной техники. Видов кондиционеров на сегодняшний день представлено очень много. Кондиционером можно назвать как бытовой прибор для охлаждения воздуха, например, оконный кондиционер или мобильный кондиционер, так и чиллер – промышленное климатическое оборудование большой мощности. Для более точного определения существуют названия кондиционеров, например, сплит-система.

Сплит-система представляет собой кондиционер, состоящий из двух блоков – внешнего и внутреннего. Внутренний блок включает в себя систему управления – автоматики, фильтры для очистки воздуха, вентилятор для обдува теплообменника испарителя и сам испаритель. Внешний блок включает в себя компрессор, конденсатор, четырехходовой клапана, капиллярную трубку и систему автоматики.

Бытовая сплит-система чаще всего устанавливается в относительно небольших по площади помещениях, например, бытовая настенная сплит-система предназначена для создания оптимального микроклимата в помещениях от 10 до 70 м2, в зависимости от мощности оборудования. Поэтому такие сплит-системы чаще всего устанавливаются в квартирах или в небольших офисных помещениях.

Один внутренний блок способен поддерживать температуру в одном помещении, если требуется поддержание температуры сразу в нескольких комнатах, то для этого существуют мультисплит-системы. Такая система предполагает подключение сразу нескольких внутренних блоков к одному наружному.

Есть также и другие типы сплит-систем, которые больше подходят для просторных помещений большой площади – торговых центров, ресторанов, бизнес-центров и т. д. Все эти сплит-системы также имеют по одному внутреннему и одному внешнему блоку, отличаются они только внутренними блоками и производительностью. Внутренние блоки делятся по типу установки – кассетные, канальные, колонные, напольно-подпотолочные, колонные.

Сплит-системы могут отличаться опциями и функциями, это зависит от модели и производителя. Например, в сплит-системах может быть разное количество очищающих воздушных фильтров. Количество режимов также может отличаться – в некоторых кондиционерах предусмотрены следующие популярные режимы – «I feel», ночной режим, самоочистка, авторестарт, автоотключение, самодиагностика, турборежим, интеллектуальная оттайка и др.

Как выбрать сплит-систему для дома

Выбирая кондиционер для домашнего использования, учитывайте размер помещения. Для малогабаритной комнаты (до 15-20 метров) подойдет система 7000 BTU. Для помещения до 25 квадратных метров лучше выбрать более мощную модель - 9000 BTU.

Подумайте о затратах на электричество и выбирайте энергосберегающие модели A++, потребление около 700-800 ватт. Если бюджет позволяет можно купить кондиционер A+++ с потреблением 500-600 ватт.

Оцените уровень шума. Если есть возможность, послушайте, как работает система, ведь вам придется находиться в комнате во время работы кондиционера. Допустимое значение шума для внутреннего блока - 19-32 дБ.

Преимущества и недостатки кондиционеров

Если вы собираетесь покупать кондиционер или сплит-систему, вам будет интересно узнать о плюсах и минусах.

Преимущества

Обеспечение комфортной температуры в комнате. Независимо от погоды за окном, сплит-система позволит создать благоприятную атмосферу в помещении. Летом кондиционер охладит воздух, а осенью или весной - нагреет. В любом случае находиться в комнате будет комфортно.
Чистый воздух в помещении. Особенно это актуально для жителей крупных городов, проживающих в промышленных районах. Использование кондиционера позволит получить прохладный, чистый воздух, не открывая окон.
Поддержание оптимальной влажности воздуха. Некоторые модели имеют функцию осушения, создавая оптимальный уровень влажности в помещении.

Недостатки

Обращаем внимание, что кондиционер может принести вред человеку, только при неправильном использовании. Если не чистить регулярно агрегат, в нем могут начать размножаться вредные бактерии и вирусы.

Из-за особенностей работы кондиционера воздух в помещении становится более сухим, поэтому рекомендуем использовать отдельные устройства, повышающие уровень влажности в комнате.

Во время работы компрессоры издают небольшой шум. Обычно компрессор находится в наружном блоке, и в помещении не слышно, как он работает.

Обслуживание и ремонт

Необходимо регулярно чистить кондиционер и проводить профилактический ремонт, чтобы обеспечить исправность всех систем. Почистить фильтр можно самостоятельно, зная устройство модели или вызвать специалиста, который справится с этим за 30-60 минут.

Если кондиционер сломался, не занимайтесь ремонтом самостоятельно, позвоните в сервисную службу и опишите проблему. Иногда поломки решаются в течение нескольких часов на месте. Например, если сплит-система отключилась из-за перегрева после продолжительной работы, причина, скорее всего, кроется в перегреве компрессора или в загрязнении радиатора. Проблема решается чисткой решетки.

Если агрегат работает не на полную мощность, проверьте воздушные фильтры. Возможно, их нужно почистить.

Принципиальная схема кондиционера

Как и любое другое техническое устройство, кондиционер имеет принципиальную схему, на которой указаны все его составляющие, а также коммуникации - то есть соединения между ними.

Условно кондиционер можно разделить на две функциональные части:

холодильный контур
электрическая часть

Основную функцию - охлаждение, осуществляет холодильный контур, а вот всеми его компонентами управляет электрическая схема (электронная).

В данной статье мы рассмотрим схемы неинверторных кондиционеров.

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

Схема мульти сплит системы

Мульти сплит система - это кондиционер имеющий один внешний блок и несколько внутренних

В этом случае добавляются ещё несколько внутренних блоков, а также:

Distributor - распределитель, который расщепляет поток хладагента и направляет его в несколько внутренних блоков.

В схеме также присутствуют элементы, которые используются не только в мульти системах:

Receiver tank - ресивер.

Ресивер имеет несколько предназначений - защита от гидроудара компрессора, слив фреона при ремонте и т.д.

В данном случае это линейный ресивер, который не допускает попадание газообразного фреона в ТРВ

Электрическая схема кондиционера

Схема электрических соединений внешнего блока сплит системы:

Terminal - клеммная колодка для подключения межблочного кабеля для соединения с внутренним блоком.

N - электрическая нейтраль

2 - подача питания на компрессор с платы управления внутреннего блока

3 - подача питания на двигатель вентилятора для работы на 1-ой скорости

4 - подача питания на двигатель вентилятора для работы на 2-ой скорости

5 - подача питания на привод четырёхходового клапана для переключения в режим обогрева

Компрессор

C - common - общий вывод обмоток компрессора

R - running - рабочая обмотка компрессора

S - starting - фазосдвигающая обмотка двигателя компрессора, стартовая

Internal overload protector - внутренняя защита от перегрузки

Compressor Capacitior - электрический конденсатор, в данном случае рабочий (бывают ещё и пусковые, в настоящее время в кондиционерах не используются)

Fan motor - двигатель, мотор вентилятора

Thermal protector - защита от перегрева, обычно ставится непосредственно на обмотки двигателя и при превышении температуры разрывает цепь.

Fan motor Capacitior - рабочий конденсатор двигателя вентилятора

SV - solenoid valve - электромагнитный клапан, приводящий в действие механизм четырёхходового клапана.

Схема внутреннего блока кондиционера:

Клеммная колодка

На клеммной колодке кроме межблочных соединений находятся и зажимы для подключения питания (питание может подводиться и наоборот - к внешнему блоку)

L, N - электрическая линия и нейтраль однофазного питания

Filter Board - плата фильтра, уменьшает уровень помех в сети питания

Control Board - плата управления - управляет всеми устройствами, получает данные со всех датчиков, выполняет терморегуляцию, выводит информацию для пользователя на дисплей, выполняет самодиагностику.

Main relay - главное реле - силовое реле, подающее напряжение на компрессор.

Display board - модуль индикации, может представлять из себя линейку светодиодов, которые показывают наличие питания, выбранный режим, код ошибки или дисплей, на котором выводится ещё и температура.

Thermistor - термистор, терморезистор, датчик температуры

Room temp. - датчик температуры воздуха в комнате

Pipe temp. - датчик температуры трубки теплообменника, испарителя

Датчики температуры ещё могут находиться в:

пульте управления - для поддержания температуры в точке нахождения пульта (например ,режим "I Feel").
на входе, выходе и в средней точки испарителя

Step motor - шаговый двигатель,

Применяется для открывания жалюзийной решётки, шторки, закрывающей вентилятор

За один шаг его вал отклоняется на небольшой угол, таким образом получается очень точно контролировать положение вала.

Drain pump motor - дренажный насос, встроенный только у кассетных кондиционеров

Float switch - поплавковый датчик уровня конденсата, только для кассетных кондиционеров

Где взять схему моего кондиционера?

Схемы кондиционера могут отличаться для каждой конкретной модели - где-то могут быть детали, которых нет в приведённых схемах (например датчики или защитные приборы), или наоборот, некоторых деталей не будет.

Для каждой модели кондиционера производитель выпускает сервисную документацию (Service Manual) для ремонтников, обслуживающего и инженерного персонала. В ней находятся не только схемы, но и коды ошибок, способы устранения поломок.

Итак, для нахождения схемы кондиционера необходимо:

выписать точную модель оборудования
найти сервис мануал в разделе "Техническая документация"
можно воспользоваться поиском по сайту или в интернете
получить информацию у производителя, дистрибьютора

Но даже если вы не нашли информацию по необходимому оборудованию, можно воспользоваться другой из этой серии, либо вообще от другого производителя, так как схемные решения очень схожи.

Также можно создать тему на профессиональном форуме, коллеги обязательно помогут Вам!

Как работают кондиционеры — Archtoolbox

Кондиционирование воздуха работает на основе принципов фазового преобразования, которое представляет собой преобразование материала из одного состояния (или фазы) вещества в другое, например, когда материал переходит из жидкости в газ. Когда происходит переход жидкости в газ, материал поглощает тепло. И наоборот, когда материал переходит из газа в жидкость, он выделяет тепло. Кондиционер — это, по сути, машина, которая принудительно преобразует фазы и использует полученные принципы теплопередачи для охлаждения зданий.

Кондиционеры состоят из множества компонентов, основными из которых являются компрессор жидкости, конденсатор и змеевик испарителя. Мы выберем точку в цикле кондиционирования воздуха и опишем, как движение хладагента по системе работает для охлаждения здания. Поскольку компрессор является одним из наиболее важных элементов оборудования в системе кондиционирования воздуха, давайте начнем с него.

Цикл кондиционирования воздуха

Все системы кондиционирования воздуха используют специальный материал для прохождения процесса фазового преобразования. Этот материал называется хладагентом и содержится в трубках, которые проходят по всей системе кондиционирования воздуха. Хладагент всасывается в систему компрессор (поз. 1 на схеме ниже) в виде теплого пара после выхода из змеевика испарителя (что будет объяснено ниже).

Компрессор увеличивает плотность входящего пара хладагента, вызывая повышение его давления и температуры. Обычно это достигается с помощью центробежной системы, в которой ряд вращающихся лопастей быстро выталкивает пар наружу из камеры компрессора, после чего он выходит. Затем этот горячий пар под высоким давлением поступает в кондиционер конденсатор (поз. 2), где он проходит через ряд змеевиков с прикрепленными тонкими металлическими ребрами. Вентилятор обдувает ребра воздухом, и тепло передается от хладагента к ребрам и в воздушный поток, что очень похоже на метод, используемый радиатором для отвода тепла от охлаждающей жидкости, циркулирующей внутри автомобильного двигателя. Воздух, проходящий через змеевики конденсатора, выбрасывается наружу здания и выбрасывается в атмосферу.

Это прохождение через конденсатор приводит к тому, что пар теряет значительное количество тепла и впоследствии переходит из газообразной фазы в высокотемпературную жидкость. Затем жидкий хладагент нагнетается через расширительный клапан (поз. 3), который представляет собой точечное отверстие, из-за которого жидкость образует туман. Внезапное падение давления и расширение материала, когда жидкость превращается в туман, приводит к быстрому охлаждению жидкости, поскольку она отдает тепловую энергию. Этот холодный туман проходит через змеевик испарителя (поз. 4), который расположен непосредственно в воздушном потоке циркуляционного вентилятора, вытягивающего воздух из здания. Вентилятор проталкивает воздух через холодные змеевики, которые забирают тепло из воздуха, заставляя воздух охлаждаться. Передача тепла хладагенту заставляет его снова превращаться в теплый пар, и он поступает в компрессор, чтобы снова начать цикл.

Схема работы кондиционеров

Удаление влаги - осушение

Помимо охлаждения внутренних помещений, кондиционеры также обеспечивают осушение. Первоначальная цель изобретения кондиционера заключалась в том, чтобы удалить влажность из промышленных помещений, при этом охлаждение воздуха считалось вторичным эффектом. Удаление влаги при работе кондиционера происходит, когда относительно теплый воздух внутренних помещений здания проходит через холодные змеевики испарителя. Поскольку физика подсказывает, что теплый воздух может содержать больше воды, чем холодный, охлаждение воздуха в здании при контакте со змеевиками испарителя приводит к выделению влаги, которая образуется в виде конденсата на змеевиках. Этот конденсат в конечном итоге стекает, собирается и сливается наружу здания или в канализацию. Снижение влажности в здании, как правило, повышает уровень комфорта жильцов за счет повышения эффективности естественной системы охлаждения тела. Сочетание удаления влаги и снижения температуры определяет «кондиционирование» воздуха.

Хладагенты

Хладагенты для кондиционирования воздуха обычно состоят из материалов, не вызывающих коррозию и способных легко переходить из газообразной фазы в жидкую при рабочих температурах системы кондиционирования воздуха. Обычно используемые хладагенты представляют собой двуокись углерода, аммиак и химические вещества, называемые негалогенированными углеводородами, при этом тип хладагента выбирается в зависимости от конкретного применения охлаждения.

В прошлом использовались хлорфторуглероды (ХФУ) и гидрохлорфторуглероды (ГХФУ), но производство ХФУ было прекращено в 19К 2030 году производство 90-х и ГХФУ будет прекращено из-за их способности разрушать озоновый слой.

Статья обновлена: 29 мая 2021 г.

Помогите сделать Archtoolbox лучше для всех. Если вы обнаружили ошибку или устаревшую информацию в этой статье (даже если это всего лишь незначительная опечатка), сообщите нам об этом.

Полезные инструменты для архитекторов и проектировщиков зданий

Принцип работы кондиционера

Простое объяснение со схемой

Потратив бессчетное количество часов на изучение работы кондиционера, я собрал воедино все свои исследования и объяснил их простыми словами здесь.

Чтобы написать эту статью, я читал книги и журналы, чтобы свести все к минимуму и привести технические термины в простой язык для легкого понимания.

В этой статье я расскажу не только об холодильном цикле. Я объясню соответствующие процессы и компоненты, чтобы дать вам полное представление о том, как работает кондиционер. Это будет довольно долго, так что давайте начнем.

Если вы предпочитаете видео, у меня есть видео на YouTube, в котором подробно рассказывается об основах работы кондиционеров. Ниже видео о том, как работают кондиционеры:

Основной принцип работы кондиционера

Принцип работы кондиционера основан на законах термодинамики. Кондиционер работает по циклу охлаждения. В качестве рабочей жидкости в холодильном цикле необходимы специальные хладагенты.

Кондиционер проходит 4 процесса; сжатия, конденсации, расширения и испарения. Обычно кондиционер состоит из 4 основных компонентов; компрессор, теплообменник, вентилятор и расширительный клапан.

Принцип работы переменного тока на схеме Принцип работы переменного тока с компонентами

Кроме того, кондиционеры имеют другие компоненты, такие как фильтр-осушитель и печатная плата, эти компоненты будут рассмотрены далее в этой статье.

В системе кондиционирования воздуха трубы необходимы для передачи тепловой энергии из помещения наружу. Изоляция всегда требуется в системе кондиционирования воздуха для предотвращения потерь энергии.

Кондиционер не только охлаждает или снижает температуру воздуха, но и осушает воздух до комфортного для человека уровня.

Кондиционер также обеспечивает определенную степень фильтрации воздуха в процессе охлаждения.

Хладагент для кондиционирования воздуха

Хладагент является рабочей жидкостью в системе кондиционирования воздуха. Хладагент — это общее название группы химических веществ, таких как гидрофторуглероды (ГФУ), аммиак, пропан и двуокись углерода.

Жидкость, используемая в холодильном цикле, называется хладагентом, что имеет смысл. Хладагент не обязательно должен быть химическим веществом, о котором мы редко слышали, даже воздух и воду можно назвать хладагентом, если они являются рабочей жидкостью в холодильном цикле.

Изображение хладагента R32 или HFC-32, содержащегося в баке.

Среди хладагентов гидрофторуглерод или ГФУ лучше всего подходят для кондиционеров. HFC — это фамилия ее участников. Некоторые из членов ГФУ имеют знакомые имена, такие как R132a, R410A и R32.

ГФУ — наиболее распространенный тип хладагента, используемого в бытовых кондиционерах, особенно R410A и более новый R32. Прочтите мой пост о том, почему R32 — лучший хладагент для кондиционеров.

В старых кондиционерах в основном использовались хладагенты R22. R22 подпадает под название семейства хлорфторуглеродов или CFC. Большинство ХФУ, включая R22, запрещены в большинстве стран из-за их способности разрушать озоновый слой, что способствует глобальному потеплению.

Со временем R22 и другие хлорфторуглероды будут выведены из употребления, и их заменят более новые, более безопасные для окружающей среды хладагенты.

Почему хладагент используется в системах кондиционирования воздуха?

Хладагент используется в системе кондиционирования воздуха для передачи тепловой энергии. Хладагент поглощает тепло из помещения и отбрасывает его за пределы дома. Таким образом, охлаждая помещение.

R22, R410A и R32 — распространенные хладагенты, используемые в бытовых кондиционерах из-за их уникальных химических свойств. Ниже приведены некоторые желаемые характеристики хладагента:

Низкая температура кипения и замерзания
Химическая стабильность
Негорючесть
Низкая токсичность
Низкая стоимость
Экологичность

Чтобы объяснить, почему используется определенный хладагент, предположим, что используется вода. хладагент в кондиционере. Вода не будет превращаться в пар при поглощении тепла из помещения из-за ее высокой температуры кипения (относительно высокой по сравнению с R410A).

Впоследствии жидкая вода попадает в компрессор, и система выходит из строя, поскольку жидкость не может быть сжата. Поэтому вода не может использоваться в качестве хладагента в кондиционере.

С другой стороны, если R410A используется в качестве хладагента в кондиционере, R410A превратится в газ при поглощении тепла из помещения из-за его низкой температуры кипения (около 5°C при 120 psi). Таким образом, газообразный хладагент может быть сжат, и система работает.

PT Диаграмма хладагента

PT или диаграмма давления-температуры является важным инструментом в виде таблицы или диаграммы, представляющей взаимосвязь давления и температуры хладагента для проектирования и устранения неисправностей систем кондиционирования воздуха.

Я буду использовать R410A в качестве хладагента, чтобы объяснить диаграмму PT и рабочее давление кондиционера.

Типичный сплит-кондиционер R410A работает при давлении около 120 фунтов на квадратный дюйм на линии всасывания и около 430 фунтов на квадратный дюйм на линии нагнетания. Рабочее давление меняется в зависимости от погоды и тепловой нагрузки внутри помещения.

Упрощенные условия эксплуатации R410A

Трубопровод, идущий от конденсатора (наружный блок) к испарителю (внутренний блок), часто называют жидкостным трубопроводом, поскольку хладагент находится в жидкой форме, проходя по трубопроводу. Трубу, идущую от испарителя (внутреннего блока) обратно к конденсатору (наружному блоку), часто называют газовой трубой.

При обсуждении давления хладагента газовая труба часто разбивается на линию всасывания и линию нагнетания, имея в виду компрессор, всасывающий и выпускающий хладагент.

Хладагент имеет фиксированную температуру при заданном давлении. Повышение давления хладагента приведет к изменению его температуры. Зависимость давления и температуры для R410A показана на приведенной ниже диаграмме PT.

Используя диаграмму PT, мы можем определить, находится ли давление хладагента в кондиционере в соответствующем диапазоне или нет. Неправильное давление вызовет такие проблемы, как недостаточное охлаждение и замерзание змеевика.

Термодинамика кондиционирования воздуха

Процесс кондиционирования воздуха подчиняется первому и второму законам термодинамики. Для простоты вы можете рассматривать первый закон и второй закон термодинамики как закон сохранения энергии и тепловое равновесие соответственно.

Закон преобразования энергии гласит, что энергию нельзя создать или уничтожить, ее можно только передать. Кондиционер передает тепловую энергию из комнаты наружу дома, тем самым охлаждая комнату. Он не создает никакой «холодной энергии» для охлаждения помещения.

Тепловое равновесие — это случай, когда нет чистого потока тепловой энергии между двумя связанными физическими системами.

Согласно второму закону термодинамики, две соединенные физические системы всегда приходят в состояние теплового равновесия, при котором тепловая энергия всегда течет от системы с более высокой энтропией к системе с более низкой энтропией (можно рассматривать, как тепловая энергия всегда течет от более горячей один к более холодному).

Судя по приведенному выше рисунку, кофе всегда будет холоднее. Кофе никогда не поглотит тепло из окружающей среды и не станет более горячим, потому что это нарушит второй закон термодинамики.

Холодный хладагент поступает во внутренний блок кондиционера. Тепловая энергия из помещения всегда поглощается холодным хладагентом и уносится из помещения. Таким образом, охлаждая помещение.

Цикл охлаждения со схемой

Кондиционер работает с использованием цикла охлаждения. Существует множество типов холодильных циклов. Кондиционер работает по парокомпрессионному холодильному циклу.

Упрощенная диаграмма P-H для реального парокомпрессионного холодильного цикла.

Цикл охлаждения кондиционера можно проиллюстрировать диаграммой P-H. Ось Y представляет давление, а ось X представляет энтальпию. Энтальпию можно рассматривать как энергию.

4 цикла охлаждения

При каждом включении кондиционера хладагент проходит 4 стадии: сжатие, конденсация, расширение и испарение. Цикл продолжается до тех пор, пока кондиционер не будет выключен.

1. Сжатие

На этом этапе в систему подается внешнее питание для сжатия хладагента. Хладагент должен быть в газообразном состоянии, чтобы сделать возможным сжатие.

Давление – повышение
Температура – повышение
Состояние – газ

Во время сжатия давление и температура газообразного хладагента увеличиваются, готовясь к следующему этапу.

2. Конденсация

Конденсация – это процесс превращения газа в жидкость. Точно так же сжатый хладагент, который находится в газообразной форме, на этой стадии превращается в жидкость.

Давление – без изменений
Температура – без изменений
Состояние – из газа в жидкость

изменение давления. Кроме того, температура хладагента не меняется, поскольку энергия используется для преобразования газа в жидкость.

3. Расширение

Когда хладагент достигает этой стадии, он находится в жидкой форме. Хотя давление при конденсации снижается, оно все же остается относительно высоким.

Давление – снижение
Температура – снижение
Состояние – жидкость и газ

На этом этапе жидкий хладагент быстро расширяется, что приводит к резкому падению давления и температуры. После расширения температура хладагента составляет около 5°C, он готов охлаждать помещение.

4. Испарение

Испарение – это процесс, при котором жидкость снова превращается в газ. Теперь расширенный жидкий хладагент начинает процесс испарения, поглощая тепло из помещения.

Давление – без изменений
Температура – без изменений
Состояние – из жидкого в газообразное

Поглощая тепло из помещения, жидкий хладагент начал кипеть и набирать энергию. Помните, ранее я упоминал, что хладагент должен иметь низкую температуру кипения?

После стадии испарения весь жидкий хладагент должен перейти в газообразную форму, вернуться на стадию сжатия, и цикл продолжится.

8 компонентов кондиционера

В этом разделе я расскажу о 4 основных компонентах кондиционера, которые выполняют 4 процесса, упомянутых ранее.

1. Компрессор

Процесс сжатия осуществляется компрессором кондиционера. Компрессор находится на наружном блоке кондиционера.

Спиральный компрессор слева, поршневой компрессор справа

Компрессор кондиционера – это как сердце человека. Это главный двигатель, который приводит в действие кондиционер. Его мощность сжатия — это то, что заставляет хладагент циркулировать между внутренним и наружным блоками кондиционера.

Компрессор потребляет больше всего энергии среди компонентов кондиционера, и это самый дорогой компонент для замены.

Существует много типов компрессоров, таких как спиральные, поршневые, винтовые и центробежные. В большинстве бытовых кондиционеров, таких как сплит-блок, используется спиральный компрессор.

Основные операции спирального компрессора Aire Acondicionado.

Спиральный компрессор вращается для выполнения сжатия. Газообразный хладагент поступает в компрессор через внешнее кольцо, а затем вынужден перемещаться к внутреннему кольцу, сжимаясь и сжимаясь в процессе.

Компрессор создает наибольший шум и вибрацию в кондиционере. Таким образом, компрессорные резины необходимы для снижения вибрации. Резинки размещены на ножке компрессора.

Резина компрессораКомпрессор кричит от недовольства

2. Змеевик конденсатора и испарителя

Змеевики конденсатора и испарителя отвечают за процесс конденсации и испарения. Змеевик конденсатора расположен на наружном блоке, а змеевик испарителя расположен на внутреннем блоке кондиционера.

Змеевик конденсатора слева, змеевик испарителя справа

В змеевиках происходит процесс теплопередачи в кондиционере. На инженерном языке эти змеевики называются теплообменниками. Если быть точным, их называют ребристыми трубчатыми теплообменниками.

Ребристо-трубчатый теплообменник изготовлен из медных трубок и алюминиевых ребер. Медные трубки предназначены для прохождения хладагента, а алюминиевые ребра улучшают процесс теплопередачи.

Иллюстрация процессов, происходящих на змеевике конденсатора.

В качестве материала для теплообменника используется медь и алюминий, поскольку требуется высокая эффективность теплопередачи. Другими словами, медь и алюминий очень хорошо проводят тепло. Это дает кондиционеру высокую энергоэффективность и потребляет меньше электроэнергии.

Алюминий по своей природе имеет серебристый цвет. Некоторые кондиционеры оснащены ребрами синего цвета, потому что на алюминиевые ребра нанесено антикоррозийное покрытие для повышения их долговечности.

3. Вентилятор

Вентиляторы используются в кондиционерах для циркуляции воздуха через конденсатор и змеевик испарителя. В сплит-кондиционере есть два комплекта вентиляторов, один на внутреннем блоке, а другой на внешнем.

Вентиляторы предназначены для обеспечения определенной скорости воздушного потока. Например, кондиционер мощностью 1 л.с. всегда будет иметь скорость воздушного потока около 350 кубических футов в минуту (кубических футов в минуту).

Вентилятор может быть разделен на две части: двигатель вентилятора и лопасть вентилятора. Двигатель вентилятора потребляет электроэнергию и выполняет вращательное движение. Лопасти вентилятора обычно изготавливаются из пластика, который рассчитан на определенный угол атаки, чтобы он мог эффективно проталкивать воздух. Когда они соединены вместе, они пропускают воздух.

Слишком сильный поток воздуха вызывает неполную конденсацию и испарение, что влияет на производительность и срок службы кондиционера. Чрезмерный поток воздуха на змеевике испарителя замедляет процесс осушения, в результате чего относительная влажность воздуха не снижается до комфортного уровня.

Вентилятор внутреннего блокаВентилятор наружного блока

Лопасти вентилятора обычно изготавливаются из пластика из-за их низкой стоимости и легкости. Чем меньше его вес, тем меньше энергии он потребляет. Однако в некоторых случаях требуется нержавеющая сталь, которая является гораздо более тяжелым материалом для защиты от коррозии.

Вентилятор кондиционера потребляет относительно меньше энергии, чем компрессор. Несоосные вентиляторы могут создавать чрезмерную вибрацию и шум.

4. Расширительный клапан

Расширительный клапан представляет собой дозирующее устройство, используемое для контроля количества хладагента, поступающего в испаритель, при этом расширяясь в процессе, вызывающем быстрое падение давления и температуры хладагента.

Расширительный клапан можно найти на испарителе или внутреннем блоке кондиционера.

Терморегулирующий клапан слева, электронный расширительный клапан справа

Обычно существует два типа расширительных клапанов: терморегулирующие клапаны и электронные расширительные клапаны. Терморасширительный клапан также известен как TXV, а электронный расширительный клапан может называться EXV или EEV.

Терморегулирующий клапан содержит небольшое количество расширяющегося газа в чувствительной колбе. При достижении определенной температуры газ расширяется и открывает клапан, пропуская определенное количество хладагента.

Электронный расширительный клапан использует электрический сигнал для управления открытием клапана.

В отличие от терморегулирующего клапана с фиксированным рабочим диапазоном, электронный расширительный клапан более гибок в отношении рабочего диапазона, поскольку сила его электрических сигналов может быть изменена путем перепрограммирования контроллера.

Подробное видео о том, как работает ТРВ, смотрите ниже.

В современных кондиционерах используются электронные расширительные клапаны для более точного регулирования хладагента. Со временем электронный расширительный клапан может сэкономить больше энергии, чем терморегулирующий клапан.

5. Фильтр-осушитель

Фильтр-осушитель представляет собой фильтрующее устройство, используемое для улавливания мелких частиц грязи и удаления избыточной влаги в холодильной системе. Фильтр-осушитель находится внутри наружного блока кондиционера.

Фильтр-осушитель до и после разрезания

Во время установки внутри медных труб для хладагента могут скапливаться такие частицы, как металлическая стружка и крупинки грязи. При первом включении кондиционера эти частицы будут улавливаться фильтром-осушителем.

Кроме того, фильтр-осушитель удаляет избыточную влагу из хладагента, чтобы кондиционер мог поддерживать заданную производительность.

Поскольку хладагент циркулирует по замкнутому контуру, фильтр-осушитель работает только при заправке хладагента. Другими словами, за исключением начального запуска, фильтр-осушитель работает всякий раз, когда происходит устранение утечки газообразного хладагента.

Фильтрующий материал внутри фильтра-осушителя не подлежит замене, необходимо заменить всю часть фильтра-осушителя. Следовательно, некоторые технические специалисты могут рекомендовать замену фильтра-осушителя при устранении утечки хладагента.

6. Печатная плата

Печатная плата или печатная плата или плата ИС или плата управления — это электронная плата в кондиционере, используемая для управления работой почти всех компонентов, включая компрессор, вентиляторы, расширительный клапан и другие, такие как дистанционное управление и инвертор.

Печатная плата наружного блока переменного тока.

Печатная плата находится как во внутреннем, так и во внешнем блоке сплит-кондиционера. Печатная плата внутреннего блока позволяет дистанционно включать/выключать кондиционер, устанавливать температуру, скорость вентилятора и таймер.

Печатная плата наружного блока обеспечивает включение/выключение или инверторное управление компрессором, регулирует скорость вращения вентилятора конденсатора и активирует предохранительные устройства в случае аварийной ситуации.

В современных кондиционерах широко используются печатные платы или электронные платы, чтобы обеспечить улучшенные функции, такие как управление мобильным телефоном через приложение через WiFi.

7. Бак-аккумулятор

Как правило, внутри наружного блока переменного тока вы увидите три черных компонента, похожих на баки. Они разные по размерам; маленький, большой, больший. Это фильтр-осушитель, компрессор и накопительный бак.

Аккумуляторный бак представляет собой защитное устройство, которое предотвращает попадание жидкого хладагента в компрессор, предотвращая необратимое повреждение компрессора.

Аккумулятор сконструирован таким образом, что газообразный хладагент имеет приоритет над жидким хладагентом при выходе из аккумуляторного бака. Таким образом, защита компрессора, поскольку жидкий хладагент не может быть сжат.

Поток хладагента кондиционера в разобранном аккумуляторном баке кондиционера.

Я сделал несколько снимков из AC Service Tech. Не стесняйтесь перейти по ссылке на пояснительное видео, где подробно рассказывается о баке-аккумуляторе.

8. Воздушный фильтр

Фильтр используется в кондиционере для блокировки пыли и, таким образом, упрощает процесс очистки, поддерживает эффективность и продлевает срок службы кондиционера.

Принципиально для работы кондиционера фильтр не требуется.

Однако без фильтра пыль будет быстро собираться на конденсаторе и змеевике испарителя, блокируя прохождение воздуха через змеевики, вызывая неполную конденсацию и испарение, влияя на производительность и сокращая срок службы кондиционера.

С помощью фильтра большая часть пыли может быть уловлена до того, как она попадет в змеевики. Как только фильтр собрал значительное количество пыли, его можно промыть и использовать повторно. Фильтр является чрезвычайно удобным и экономичным решением для поддержания производительности кондиционера.

Раздельный фильтр переменного тока Фильтр FCU Карманный фильтр Фильтр HEPA

Однако не все фильтры можно мыть. Обычно высокоэффективные фильтры, такие как мешочные и HEPA-фильтры, нельзя мыть. Их необходимо периодически заменять, чтобы поддерживать эффективность фильтрации. Эти высокоэффективные фильтры можно найти в кондиционерах в больницах и чистых помещениях для полупроводников.

Медная труба и изоляция для кондиционера

Медные трубы используются для соединения внутреннего и наружного блоков кондиционера. Хладагент циркулирует между внутренним и наружным блоком, отводя тепло из помещения по медным трубам.

Трубки хладагента на наружном блоке кондиционера.

Хладагент внутри медной трубы имеет очень низкую температуру на пути от конденсатора к испарителю.

Таким образом, изоляция медных труб необходима для предотвращения потерь энергии (или потерь холода) и, следовательно, предотвращения падения энергоэффективности кондиционера.

Кроме того, изоляция медной трубы предотвращает образование капель воды вокруг медных труб из-за конденсации. Таким образом, предотвращая капание воды.

Медная труба для кондиционирования воздуха и изоляция

Медная труба всегда используется для соединения внутреннего и наружного блоков кондиционера. Никакие другие материалы не подходят лучше, чем медь. Я написал статью специально о том, почему медные трубы используются в кондиционерах. В статье была рассмотрена прочность меди в кондиционировании воздуха и указано, почему другие материалы не подходят.

Осушение воздуха в кондиционерах

Кондиционер не только охлаждает воздух, но также осушает или удаляет из него влагу.

Люди обычно чувствуют себя комфортно при температуре от 22 °C до 27 °C и относительной влажности от 40% до 60%. Следовательно, кондиционер должен удалять часть влаги из воздуха, чтобы обеспечить максимальный комфорт.

Кондиционер удаляет влагу за счет конденсации водяного пара в воздухе.

Не путать с конденсацией хладагента, конденсация воздуха происходит на испарителе или внутреннем блоке кондиционера. Во время конденсации влага в воздухе образует капли воды и выбрасывается через сливную трубу кондиционера.

Чтобы водяной пар в воздухе конденсировался, температура контактирующей поверхности должна быть ниже точки росы воздуха в данный момент.

Воздух возвращается во внутренний блок кондиционера и проходит через охлаждающий змеевик испарителя. Поскольку холодный хладагент проходит через змеевик испарителя, температура змеевика испарителя может быть ниже 10°C.

В Малайзии средняя точка росы воздуха составляет 24°C. Температура контактирующей поверхности (змеевик испарителя) значительно ниже точки росы. Поэтому водяной пар в воздухе конденсируется в жидкую воду и относительная влажность воздуха падает, воздух осушается.

Если вы хотите узнать больше, вот некоторые из моих других постов, связанных с осушением:

Осушают ли мини-сплиты?
Могут ли кондиционеры делать воздух слишком сухим?

Проводка кондиционера

Как правило, однофазный силовой кабель подключается к наружному блоку бытового сплит-кондиционера. От наружного блока один комплект однофазных силовых кабелей подключается к его внутреннему блоку. Для инверторного типа требуется один дополнительный сигнальный кабель для внутреннего блока.

Большинство бытовых кондиционеров имеют мощность не более 2,5 л. с. Номинальный ток кондиционера мощностью 2,5 л.с. составляет от 8 до 9 А в зависимости от марки и модели. Таким образом, кабеля ПВХ 3x1c 2,5 мм ² достаточно. Что касается сигнального кабеля, то это обычно кабель ПВХ 1x1c 1,5 мм ².

Соответствующий пост: Руководство по выбору размера проводов кондиционера: Таблица и расчет.

Кабели должны быть защищены кабелепроводом, чтобы предотвратить повреждение «оболочки» кабеля или оболочки кабеля и вызвать короткое замыкание кабеля и более серьезные проблемы, такие как поражение электрическим током.

Заключение

Во-первых, по своей сути кондиционер работает на основе законов термодинамики. Кондиционер использует цикл охлаждения для поглощения и отвода тепла и, следовательно, обеспечивает охлаждение.

Далее, для работы кондиционеров требуются специальные хладагенты. Хладагент в кондиционере проходит 4 процесса: сжатие, конденсация, расширение и испарение.

В кондиционере есть 4 основных компонента: компрессор, конденсатор и змеевик испарителя, вентилятор и расширительный клапан, отвечающие за 4 процесса в холодильном цикле. Другие компоненты кондиционера незначительны, но важны для общей производительности кондиционера.

Кроме того, медь всегда используется в качестве трубы хладагента для соединения конденсатора (наружный блок) и испарителя (внутренний блок), а алюминий часто используется в качестве ребра конденсатора и змеевика испарителя, потому что оба они очень хорошо нагреваются. проводник.

Более того, кондиционер не только охлаждает воздух, но и осушает его до комфортного для человека уровня. Водяной пар конденсируется в жидкую воду и выводится через дренажную трубу кондиционера, снижая относительную влажность воздуха.

Наконец, кондиционерам требуется питание, поэтому кабели надлежащего сечения должны соединять конденсатор (наружный блок) и испаритель (внутренний блок) с помощью соответствующего кабелепровода для защиты кабеля.

Чтобы узнать больше об HVAC, купите и загрузите HVAC Begin (электронную книгу).

Первоначально эта статья была опубликована на сайте aircondlounge. com. За несанкционированную перепечатку этой статьи будут приняты меры.

Цифровые продукты от aircondlounge

Это самые продаваемые цифровые продукты, сделанные мной и продаваемые на aircondlounge. Ознакомьтесь с ними и посмотрите, какие продукты соответствуют вашим потребностям.

Стартовый пакет для инженера-конструктора

Начните свое путешествие по проектированию ОВКВ с помощью десяти (10) калькуляторов Excel, пяти (5) диаграмм и трех (3) диаграмм.

Простая конструкция
Простота использования
Ключевые значения включены

Основы ОВКВ (электронная книга)

Узнайте о различных типах компонентов ОВКВ, используемых в жилых и коммерческих зданиях.

Сводный список
Примеры фотографий
Удобная навигация

Система охлажденной воды (электронная книга)

Докопайтесь до истины и изучите основные подходы к системе охлажденной воды.

Подробное объяснение
Фундаментальный подход
Прогрессивное обучение

Посетите https://aircondlounge. com/shop, чтобы увидеть все цифровые продукты, продаваемые на aircondlounge.