Как работает фреон в кондиционере

Принцип работы автомобильного кондиционера.

Если честно то сначала не знал куда записать… Немного подумав решил опубликовать сюда.
Лето приходит становится жарко и каждый водитель должен знать как устроен и принцип работы автомобильного кондиционера.
Сегодня многие имеют в своих автомобилях кондиционеры. Но мало кто задумывался, как они работают. Для автолюбителей это всего лишь кнопка на приборной панели, которая в жаркий день дарит прохладу и свежесть. Давайте посмотрим устройство и принцип работы автомобильного кондиционера.
История
Самые первые климатические системы для автомобилей появились еще до Второй мировой войны. Стоила эта опция, как треть машины. В нашей стране, а точнее в отечественном автопроме, климатические системы стали устанавливать на «АвтоВАЗе» намного позже.
В 1933 году в Соединенных Штатах эти устройства считались неотъемлемой частью жилых помещений. В 1936 году инженеры занялись разработкой систем охлаждения воздуха для различных транспортных средств. Первые климатические установки появились в автопоездах для пассажиров. Принцип работы кондиционера автомобильного был такой же, как и в холодильниках. Он не изменился и сегодня.
Самый первый автомобиль, который комплектовался такой комфортной новинкой – Packard. Но монтаж обходился достаточно дорого – за 700 долларов можно было смело приобрести новую машину. Установка обходилась в 274 доллара – это одна треть стоимости. Среди неудобств этой первой модели выделялся большой объем системы. Установка занимала половину свободного места в багажнике, а автоматического управления еще не было. Эти приборы не получили хорошего отзыва и популярности. Их выпуск прекратился. В 1941 году к этой теме снова вернулись – это был американский Cadillac.
Началась война и все разработки пришлось прекратить. Возобновить работу удалось лишь после войны. В 1954 году инженеры совершили революцию в производстве этих климатических систем для авто. Так, на моделях марки Nach-Kelvinator стали монтировать настоящий климат-контроль, состоящий из вентиляции и отопления. Также система включала в себя кондиционер и отопитель. Этот климат отличался значительно меньшими размерами и помещался под капотом. Эти устройства стали более популярны, и спрос на них постоянно рос. Принцип работы кондиционера автомобильного с тех пор не менялся.
В начале 90-х годов в Штатах практически все авто, сходившие с конвейера, оснащались системами охлаждения воздуха. В нашей стране такие опции ставились лишь на авто членов правительства. Первый отечественный кондиционер устанавливался на отечественный ЗИЛ-111. В 60-х годах некоторые примитивные модели устанавливали на грузовики. И лишь в 1976 году по указу правительства этими системами стали комплектовать комбайны, грузовики, самосвалы.
Компрессор кондиционера автомобиля: принцип работы
Итак, это основной узел системы. Он необходим, чтобы сжимать хладагент, находящийся в газообразном состоянии, а также для обеспечения процессов циркуляции хладагента по системе. Существует около 40 видов этих деталей. Но сегодня распространены и пользуются популярностью лишь роторно-лопастные и поршневые устройства.

Говоря об автомобильных кондиционерах, нужно понимать, что это целая система. Она состоит из нескольких основных узлов, как и многие другие устройства в машине. Мы кратко пройдем по всем деталям и узнаем устройство кондиционера, принцип действия, особенности эксплуатации.
Компрессор
Это устройство является сердцем всей системы кондиционирования. Его функция – прокачивать хладагент по всем магистралям и трубопроводам. Устройство вытягивает пары фреона из испарителя и отправляет хладагент в конденсатор. На многих современных системах компрессор является единственным подвижным механизмом.
Компрессор – это единственный узел, который позволяет разделить контуры высокого и низкого давления. Специалисты называют сторону высокого – нагнетательной, а низкого – всасывающей стороной. Многие современные компрессоры могут разделять зоны давления благодаря специальному пластинчатому клапану.

Автомобильный кондиционер работает по тому же принципу, что и обычный бытовой кондиционер.
Основа работы устройства — способность жидкостей поглощать тепло при испарении и выделять при конденсации. То есть автомобильный кондиционер поглощает тепло испарителем (охлаждает салон потоком охлажденного воздуха) и выделяет его в окружающую среду, там где находится конденсатор.

Автомобильный кондиционер представляет собой герметичную систему, заполненную фреоном и компрессорным маслом, осуществляющем смазку трущихся деталей компрессора с целью уменьшения трения, снижения износа сопрягаемых деталей и уплотнения зазоров. Кроме того масло отводит часть выделившейся в процессе трения теплоты и удаляет мелкие частицы, образовавшиеся в процессе трения сопрягаемых деталей . Циркулируя в системе кондиционирования масло смешивается с холодильным агентом.

Основные элементы автокондиционера:

1. Компрессор
2. Конденсатор
3. Вентилятор
4. Ресивер-осушитель
5. ТРВ (расширительный клапан)
6. Испаритель
7. Вентилятор испарителя
8. Предохранительный клапан

Красное — Высокое давление жидкости

Синее — Низкое давление жидкости

Голубое — Низкое давление газа

Розовое — Высокое давление газа

Систему кондиционирования условно разделяют на всасывающую (сторона низкого давления — НД) и нагнетающую (сторона высокого давления — ВД) части. Граница проходит через компрессор и дросселирующий элемент, в данном случае расширительный клапан ТРВ.

Когда компрессор НЕ работает — давление в обеих частях одинаковое и находится в прямой зависимости от температуры или окружающей среды или подкапотного пространства автомобиля.

Давления в обеих частях измеряют, подключая манометрический блок к сервисным штуцерам. В системе кондиционирования измеряют давление насыщенного пара хладагента, то есть давление в системе не будет зависеть от количества хладагента в системе (в этом состоит основная сложность определения количества хладагента в системе), а зависит только от температуры.

На всасывающей стороне находятся испаритель и трубопровод по которому хладагент поступает на всасывание в компрессор. На нем же расположены сервисный штуцер НД (низкого давления) и датчик давления.

На нагнетающей стороне находятся конденсатор, ресивер — осушитель, расширительный клапан с баллоном термодатчика, расположенным на испарителе, трубопровод с сервисным штуцером ВД (высокого давления) и датчиками давления.

При включении электромагнитной муфты газообразный хладагент всасывается и сжимается компрессором до высоких температур и давления и поступает в конденсатор, где газ высокого давления и температуры переходит из газообразного состояния в жидкость, отдавая "скрытое тепло конденсации" воздуху, проходящему через конденсатор. Температура холодильного агента на входе и выходе конденсатора составляет 80 и 50 °С соответственно .

Теплый жидкий хладагент поступает в ресивер — осушитель, где происходит его фильтрация от мелких частиц и пыли, удаление влаги. Далее жидкий хладагент высокого давления поступает в расширительный клапан ТРВ, где он испаряется и переходит в состояние жидкость — пар с низкой температурой и давлением (-2 °С, 2 бар). Далее этот хладагент попадает в испаритель, где переходит из жидкого в газообразное состояние (жидкий хладагент при низком давлении кипит, охлаждая стенки испарителя) и всасывается компрессором для повторного цикла .

Через испаритель вентилятором отопителя прогоняется либо наружный воздух, либо воздух из салона . Воздух, проходя через разветвленную поверхность испарителя охлаждается, при этом на испарителе конденсируется влага из воздуха, которая стекает в поддон под испарителем и удаляется из салона .

Таким образом воздух, проходя через испаритель охлаждается и становится суше. Компрессор в этой схеме работает непрерывно .

Несмотря на некоторые отличия между кондиционерами на автомобилях разных производителей, принципиальная их схема одинакова. Мы рассмотрим самый распространенный вариант. Итак, вы нажали на кнопку включения кондиционера. Сработала электромагнитная муфта, стальной прижимной диск <3>, издав характерный щелчок, примагнитился к шкиву <2>. Шкив приводится в движение ремнем и, когда кондиционер выключен, крутится вхолостую. Теперь заработал компрессор <1>. Компрессор сжимает газообразный фреон, отчего тот сильно нагревается, и гонит его по трубопроводу в конденсор <4>. В народе этот самый конденсор часто называют радиатором кондиционера. В конденсоре сильно нагретый и сжатый фреон охлаждается.

Охладиться ему помогает вентилятор <5>, который включился на первую скорость одновременно с компрессором. Если автомобиль едет — еще лучше, конденсор дополнительно обдувается набегающим потоком воздуха. Охладившись, сжатый фреон начинает конденсироваться, и выходит из конденсора уже жидким. После этого жидкий фреон проходит через ресивер-осушитель <6>. Здесь от него отфильтровываются продукты износа компрессора и прочая грязь.

Где-то в районе ресивера-осушителя, часто на нем самом, есть смотровой глазок <9>. Через него на жидкий фреон можно полюбоваться воочию. Вообще-то, ничего интересного, выглядит как газ в зажигалке. Впрочем, глазок сделан не для удовлетворения любопытства. Через него можно визуально оценить, насколько система полна. Если часть фреона утекла в атмосферу, то при работе компрессора в глазке будет видна молочно-белая пена. К сожалению, глазки есть далеко не на всех автомобилях.

Очистившись в ресивере-осушителе, фреон течет в сторону салона автомобиля, чтобы выполнить свое основное предназначение. Кульминация наступает, когда жидкий фреон проходит через ТРВ <10>. ТРВ, он же терморегулирующий вентиль, представляет собой специальное устройство, регулирующее перегрев пара, выходящего из испарителя. (Перегрев — разница температур на выходе из испарителя и кипения хладагента). ТРВ устанавливают на трубопроводе, по которому жидкий фреон поступает в испаритель. Если испаритель полностью заполнен жидким фреоном, то из него выходит насыщенный пар, температура которого равна температуре кипения. Регулирующий орган ТРВ закрывается. Если из испарителя выходит пар, перегрев которого превышает установку ТРВ, то регулирующий орган ТРВ открывается настолько, чтобы площадь его проходного сечения соответствовала допустимой величине. По сути, ТРВ является автоматически регулируемым дросселем. Не вдаваясь в термодинамику, можно сравнить ТРВ с соплом аэрозольного баллончика.

Проходя через ТРВ и попадая в испаритель, фреон переходит в газообразное состояние (кипит) и при этом сильно охлаждается. Испаритель <12> — это тот же радиатор, только маленький. Ледяной фреон охлаждает испаритель, а вентилятор <13> сдувает с испарителя холод в салон автомобиля. Пройдя через испаритель, все еще достаточно холодный фреон попадает снова в компрессор.

Круг замыкается. Часть системы от компрессора до ТРВ называется напорной магистралью. Ее всегда можно определить по тонким трубкам, которые теплые или горячие. Часть же от испарителя до компрессора называется обратной магистралью, или магистралью низкого давления. Она делается из толстых трубок и на ощупь ледяная. Если в напорной магистрали во время работы компрессора давление колеблется от 7-ми до 15-ти атмосфер (в аварийных случаях и до 30-ти), то в обратной магистрали давление не превышает 3.5 атмосфер. Когда кондиционер выключен, давление в обеих магистралях уравнивается и составляет около 5-ти атмосфер.

За правильной работой системы следят несколько датчиков. Количество их варьируется. В нашем случае на ресивере-осушителе <6> стоит датчик <7> включения второй скорости вентилятора. Когда охлаждение конденсора <4> недостаточно (вы стоите в пробке, например), давление в напорной магистрали начинает стремительно расти, а фреон в конденсоре перестает конденсироваться. Датчик реагирует на скачок давления и включает вентилятор <5> на полную мощность. Датчик <8> выключает компрессор, если давление в напорной магистрали достигает запредельных величин. Датчик <11> выключает компрессор, если температура испарителя становится слишком низкой.

основные неисправности: причины и следствия

Компрессор – один из наиболее сложных и самых дорогостоящих элементов системы автокондиционера. Его выход из строя требует проведения ряда работ, поэтому важно вовремя обнаружить неисправность. Один из признаков неисправности – шум, возникающий в месте установки компрессора автомобильного кондиционера.

Если компрессор автомобильного кондиционера зашумел, это может означать либо износ подшипника муфты, либо проблему в самом компрессоре. Шумы от подшипника и компрессора различаются. Первый раздается независимо от того, включен ли компрессор. Второй возникает при включении кондиционера.

В случае своевременного обнаружения неисправности компрессор автомобильного кондиционера можно отремонтировать. Но если возникли серьезные проблемы или компрессор автомобильного кондиционера заклинило — он подлежит замене. В некоторых случаях из-за негерметичности компрессора автокондиционера происходит утечка хладагента. Виной этому может быть сальник компрессора автокондиционера либо уплотнения между его частями. Их замена, как правило, сопряжена со снятием компрессора. После установки нового сальника необходимо отрегулировать зазор между шкивом и прижимной пластиной с помощью регулировочных шайб. Для замены резиновых уплотнителей также следует демонтировать и разбирать компрессор автокондиционера.

компрессор

Наиболее часто встречающаяся неисправность автомобильного кондиционера бывает вызвана несвоевременной заменой подшипника шкива компрессора. Этот подшипник вращается независимо от того, включен автокондиционер или нет. Из-за процесса естественного износа подшипник перестает работать должным образом. Очень важно вовремя заметить первые признаки неисправности, так как заклинивание подшипника приводит к выходу из строя других деталей муфты компрессора автомобильного кондиционера.

Для замены подшипника необходимо удалить фреон из системы, демонтировать компрессор кондиционера, снять шкив с помощью специальных съемников. Затем нужно выпрессовать неисправный подшипник и установить новый. Существует несколько десятков видов подшипников, однако в большинстве автомобилей используется всего несколько (5-7) основных размеров. Чтобы избежать такого рода поломок, требуется производить диагностику автокондиционера (желательно раз в полгода).

Основная проблема конденсатора (радиатора кондиционера) в его расположении: как правило, в легковых автомобилях он всегда стоит впереди радиатора двигателя, в силу чего летом забивается пылью, насекомыми и т. п., а зимой грязью и антигололедными реагентами. Грязь оседает между ламелями, скапливается в пространстве между конденсором и радиатором охлаждения двигателя, а также на других элементах системы. Кроме того, антигололедные реагенты ускоряют процессы коррозии. Также следствием скопившегося мусора становится снижение теплоотдачи, что приводит к нарушениям в работе системы автокондиционера. Повышенное давление внутри системы увеличивает износ клапанной группы.

Радиатор изготавливается из алюминия – из-за высокой теплоотдачи этого металла. Однако алюминий весьма чувствителен к реагентам. Коррозия приводит к разрушению металла радиаторакондиционера: ламели начинают крошиться, металл истончается, появляются источники утечки хладагента. Последствием коррозии также становится разрушение самого радиатора: он рассыпается как труха.

Зачастую конденсатор можно отремонтировать. Поломки, связанные с механическими повреждениями или с небольшими очагами коррозии (а также фреонопроводов, испарителей и других узлов, выполненных из алюминия), встречаются достаточно часто и устраняются при помощи сварки. Однако ремонтировать конденсатор можно лишь в том случае, если очагов коррозии не так много и они находятся в доступном для горелки месте. Если же конденсатор во многих местах пострадал от коррозии и иных повреждений сварка надолго не поможет.

Фильтр-осушитель (аккумулятор, либо ресивер) автомобильного кондиционера подлежит периодической замене, как и любой другой фильтрующий элемент. Желательно производить такую замену раз в год – весной. Недопустима установка б/у фильтров.

Так выглядит новая расширительная трубка Прошедшая через ресивер грязь частично задерживается фильтром расширительной трубки

Если система была разгерметизирована, то влагопоглощающий элемент насыщается влагой атмосферного воздуха, такой осушитель непригоден для дальнейшей эксплуатации

Терморегулирующий вентиль автомобильного кондиционера регулирует подачу фреона и ломается крайне редко. Однако, если долго не менять фильтр-осушитель, то он теряет фильтрующие способности, грязь циркулирует по системе и добирается до вентиля. Тонкий шток терморегулирующего вентиля забивается. Состояние терморегулирующего вентиля автомобильного кондиционера определяется диагностическим путем. Вентиль требует замены только в случае поломки, ремонту он не подлежит.

Испаритель автомобильного кондиционера представляет собой теплообменник из алюминия или меди, расположенный, как правило, под лицевой панелью салона авто. При прохождении через испаритель воздух охлаждается, влага конденсируется на поверхности теплообменника и удаляется за пределы автомобиля через дренаж.

Система кондиционирования требует периодической очистки испарителя и воздуховодов. Если нет салонного воздушного фильтра, то вместе с воздухом в салон автомобиля попадают органические частицы, пыль, грязь, опавшие листья, несгоревшие частицы топлива. Большая часть этих веществ оседает на поверхности испарителя автомобильного кондиционера. Автовладельцы часто обращаются с жалобой на неприятный болотный запах в салоне. Дело в том, что повышенная влажность и загрязнения на поверхности испарителя – благоприятная среда для различных микроорганизмов, в том числе и болезнетоврных. Они захватываются проходящими через испаритель воздухом и попадают через воздуховоды в салон автомобиля. Это отрицательно отражается на здоровье водителя и пассажиров.

Для антибактериальной процедуры предлагается большое количество различных антисептических средств. Поверхность испарителя со всех сторон обрабатывается антисептиком.

Также необходимо следить за состоянием фильтра салона автомобильного кондиционера и производить его своевременную замену.

Все узлы и агрегаты системы автокондиционера связаны между собой алюминиевыми или резиновыми трубками. Часто встречаемая неисправность – механическое повреждение трубки автомобильного кондиционера. Небольшое повреждение алюминиевой трубки автомобильного кондиционера можно исправить с помощью аргонной сварки. Однако, это не всегда возможно. У некоторых автомобилей фреонопроводна испаритель автомобильного кондиционера часто бывает конструктивно заложен в раму автомобиля и чтобы добраться до него необходим серьезный демонтаж.

Шланг ни в чем не уступает по своим характеристикам фреонопроводам, выполненным из алюминия. Фреоно- и маслостойкий шланг рассчитан на то, чтобы выдерживать высокое давление хладагента в системе автомобильного кондиционера. Изготавливается он из специальной резины с оплеткой и пластиковыми вставками и представляет собой довольно сложную конструкцию. Нередко оригинальная трубка автомобильного кондиционера стоит дороже или ее необходимо заказывать и долго ждать. Резиновый шланг обходится, как правило, дешевле.

Герметичность системы обеспечивают уплотнительные кольца. Уплотнители входят в число наиболее часто используемых при ремонте расходных материалов. При каждом монтаже/демонтаже шлангов уплотнительные кольца следует менять.

Принцип работы кондиционера

Компрессор — сжимает фреон и поддерживает его движение по холодильному контуру.
Конденсатор — радиатор, расположенный во внешнем блоке. Название отражает процесс, происходящий при работе кондиционера — переход фреона из газообразной фазы в жидкую (конденсация).
Испаритель — радиатор, расположенный во внутреннем блоке. В испарителе фреон переходит из жидкой фазы в газообразную (испарение).
ТРВ (терморегулирующий вентиль) — понижает давление фреона перед испарителем.
Вентиляторы — создают поток воздуха, обдувающего испаритель и конденсатор. Они используются для более интенсивного теплообмена с окружающим воздухом.

В компрессор из испарителя поступает газообразный фреон под низким давлением в 3 — 5 атмосфер и температурой 10 — 20°С.
Компрессор сжимает фреон до давления 15 — 25 атмосфер, в результате чего фреон нагревается до 70 — 90°С и поступает в конденсатор.
Конденсатор обдувается воздухом, имеющим температуру ниже температуры фреона, в результате фреон остывает и переходит из газообразной фазы в жидкую с выделением дополнительного тепла. При этом воздух, проходящий через конденсатор, нагревается. На выходе из конденсатора фреон находится в жидком состоянии, под высоким давлением, температура фреона на 10 — 20°С выше температуры атмосферного воздуха.
Из конденсатора теплый фреон поступает в терморегулирующий вентиль (ТРВ), который в бытовых кондиционерах выполняется в виде капилляра (длинной тонкой медной трубки, свитой в спираль). В результате прохождения через капилляр давление фреона понижается до 3 — 5 атмосфер и фреон остывает, часть фреона может при этом испариться.
После ТРВ смесь жидкого и газообразного фреона с низким давлением и низкой температурой поступает в испаритель, который обдувается комнатным воздухом. В испарителе фреон полностью переходит в газообразное состояние, забирая у воздуха тепло, в результате воздух в комнате охлаждается. Далее газообразный фреон с низким давлением поступает на вход компрессора и весь цикл повторяется.

Этот процесс лежит в основе работы любого кондиционера и не зависит от его типа, модели или производителя. В «теплых» кондиционерах в холодильный контур дополнительно устанавливается четырехходовой клапан (на схеме не показан), который позволяет изменить направление движения фреона, меняя испаритель и конденсатор местами. В этом случае внутренний блок кондиционера нагревает воздух, а наружный блок охлаждает его.

Отметим, что одна из наиболее серьезных проблем при работе кондиционера возникает в том случае, если в испарителе фреон не успевает полностью перейти в газообразное состояние. Тогда на вход компрессора попадает жидкость, которая, в отличие от газа, несжимаема. В результате происходит гидроудар и компрессор выходит из строя. Причин, по которым фреон может не успевать испариться, может быть несколько. Самые распространенные — загрязненные фильтры (при этом ухудшается обдув испарителя и теплообмен) и работа кондиционера при низких температурах наружного воздуха (в этом случае в испаритель поступает переохлажденный фреон).

Принцип работы кондиционера от А до Я

Кондиционер, как оборудование для обеспечения комфортного температурного режима в помещениях отличается сложным электронным устройством. Нормальная эксплуатация таких приборов без дорогостоящих ремонтов возможна только при условии профессионального монтажа и квалифицированного обслуживания. Чтобы в процессе работы климатического оборудования не возникало сложностей и непредвиденных поломок, будет полезно знать принцип работы кондиционера. В этой статье мы рассмотрим технологические особенности разных видов кондиционеров и возможности их использования.

Общий принцип работы кондиционера

Конструкционно все существующие модели кондиционеров похожи. В каждом таком приборе присутствуют такие агрегаты, как:

компрессор. Принцип работы компрессора кондиционера построен на повышении давления специального вещества, которое называют хладагентом (фреоном), и обеспечению его перемещения по контуру охлаждения;
конденсирующий теплообменник. Этот элемент располагается в наружном блоке и выполняет функцию конденсатора хладагента, когда кондиционер работает на выработку холода;
испаритель. Так называют теплообменник внутреннего блока, обеспечивающий переход хладагента из жидкого состояния в газ;
дросселирующее приспособление (регулятор давления). Эту функцию выполняет капиллярный патрубок, повышающий давление фреона в системе высокого давления, включающей теплообменник, расположенный во внутреннем блоке;
вентилятор. Создает воздушный поток, направленный на конденсатор и испаритель.

Итак, с чего же начинается процесс работы кондиционера

Процесс охлаждения воздуха начинается во внешнем блоке кондиционера, где хладагент фреон находится в газообразном состоянии.
После этого хладагент перемещается в компрессор, где под давлением сжимается и повышается его температура.
Фреон переходит в конденсатор, расположенный во внешнем блоке, где всасываемый воздух с помощью вентилятора продувает его, при этом охлаждая. Данное действие привод к переходу фреона из газообразного в жидкое состояние.
Затем в виде жидкости попадает в терморегулирующий вентиль, который уменьшает давление в системе и тем самым понижает температуру кипения фреона. Это провоцирует начало кипения и испарения.
После фреон попадает в испаритель внутреннего блока, где фреон поглощает теплый воздух из комнаты и отдает холодный. Поглощая теплый воздух, фреон переходит из жидкого состояния в газообразное.
Хладагент в виде газа перемещается опять во внешний блок и цикл работы кондиционера повторяется.

Если в результате продолжительной эксплуатации или некачественной сборки в магистрали происходит утечка холодильного вещества, то происходит падение производительности климатического устройства. При интенсивных утечках возможно обмерзание испарителя. При попадании в магистраль капель воды или влажного воздуха происходит закупорка капилляров льдов, что приводит к поломкам компрессора. В качестве профилактики таких неисправностей во время установки и обслуживания кондиционера производится вакуумация трассы хладагента. Эта процедура выполняется с помощью профессионального компрессора.

В современных моделях кондиционеров предусмотрено выключение устройства после того, как температурный режим в помещении достигает заданных параметров. Если оборудование с такой функцией продолжает работать после охлаждения воздуха до установленной температуры, необходимо обратиться в специализированный сервисный центр для устранения неисправности.

Общие рекомендации по использованию кондиционера

Компрессор кондиционера может быстро сломаться, если испаритель не успевает преобразовать весь проходящий фреон в газ. В этом случае, жидкий холодильный агент приводит к неправильной работе компрессора и последующей поломке. Такая ситуация может быть обусловлена некачественной сборкой, несовершенной конструкций или неправильным использованием кондиционера (к примеру, включение оборудование при сильном морозе). Несмотря на то, что некоторые современные модели устройств для кондиционирования могут использоваться для обогрева помещений, их работа возможна только при температурах, превышающих нижние пределы, установленные производителем. Как правило, кондиционеры используют в качестве обогревателей в период межсезонья, до начала отопительного сезона.

Для снижения нагрузки на климатическое оборудование следует держать закрытыми окна и двери, а также обеспечить нормальную теплоизоляцию помещения. Снизить энергопотребление кондиционера поможет такая мера, как установка на оконные проемы жалюзи или завешивание их плотными шторами. Во время проветривания помещений климатическое оборудование следует выключать.

В каждом кондиционере предусмотрена фильтрационная система, которая со временем забивается пылью и мелкодисперсными частичками, находящимися в воздухе. Своевременная очистка и замена фильтров не только продлит срок службы климатического оборудования, но и сделает более чистым воздух в помещении.

Не нужно задавать минимальную температуру для охлаждения помещения. Это приведет к перегрузке компрессора, высоким затратам на электроэнергию и может стать причиной болезни. Ориентируйте кондиционер на достижение комфортного температурного режима, который, обычно, немного выше 20 °C. Интенсивная работа компрессора в очень жаркую погоду может привести к обмерзанию теплообменника. Ускорить процесс охлаждения воздуха в комнате можно, увеличив частоту оборотов вентилятора.

Принцип работы канального кондиционера

Канальная сплит система или канальное климатическое оборудование представляет собой стандартное устройство, внутренний блок которого имеет канальную конструкцию.

Рассматривая такой кондиционер (устройство и принцип работы) можно отметить, что у него все основные функциональные элементы (дросселирующий регулятор, компрессор, воздушный конденсатор) размещены в наружном блоке. Такие приборы используются для обеспечения комфортной температуры путем нагрева\охлаждения воздуха, а также для очистки воздуха от пыли и микрочастиц. Для нагревания воздуха в помещении могут использоваться модели, которые могут работать по принципу тепловых насосов. Канальные сплит-системы состоят из 2-х отдельных элементов (внешний и внутренней блоки, которые соединены магистралями для хладагента). Кондиционирование помещений осуществляет внутренний блок. Он может встраиваться в подвесной потолок или ниши из гипсокартона.

Принцип работы кондиционера в квартире предполагает перемещение тепловой энергии из помещения в окружающую среду с помощью холодильного контура, в котором находится холодильный агент — фреон. Основными элементами этого контура являются теплообменники (испаритель\конденсатор). В блоке, который устанавливается в помещении, находится испаритель, забирающий тепло из помещения, а конденсирующий теплообменник располагается в наружном блоке (он отдает тепловую энергию в окружающую среду). В качестве вещества транспортирующего тепловую энергию выступает холодильный агент – фреон.

Таким образом, основными устройствами наружного блока канальных систем кондиционирования являются:

контур охлаждения. Он состоит из капиллярного патрубка, компрессора и конденсирующего теплообменника. Основная функция этого контура состоит в перемещении тепловой энергии из помещения в окружающую среду. С помощью магистралей хладагента соединены уличный и внутренний блоки. Контур охлаждения внешнего блока объединен с холодильным контуром, расположенным во внутреннем блоке, в одну систему.
вентилятор конденсирующего теплообменника направляет воздушные потоки через конденсатор;
управляющая автоматика обеспечивает контроль функционирования всех улов наружного блока и защищает их от поломок, вызванных перегрузкой и другими факторами.

Монтаж внешнего блока производится с учетом требований, которые описываются производителем в сопровождающей документации. Особое внимание следует уделить расстоянию между внешним и внутренним блоком, а также их высоте друг относительно друга. Поскольку внутренний блок располагается непосредственно в помещении, то его работа должна сопровождаться минимальным шумом, поэтому количество элементов холодильной магистрали в нем также минимизируется. Здесь находятся:

— испаритель с теплообменником;

— приемник сигналов пульта д/у (в некоторых моделях может предлагаться, как дополнительная опция.

Использование канальных кондиционеров для бытовых целей возможно в том случае, если в помещениях достаточно высокие потолки.

Основные преимущества:

Один внутренний блок может осуществлять кондиционирование нескольких комнат.
Для увеличения процентного содержания кислорода внутри помещений можно добавлять свежий воздух.
Монтаж оборудования (включая воздушные магистрали) может выполняться скрытым способом, что позволяет устанавливать кондиционер без нарушения дизайна интерьеров.
Управление оборудованием может выполняться, как проводным, так и ИК пультом.

Отрицательные аспекты:

При использовании одного блока для кондиционирования нескольких комнат, возможно обеспечение исключительно одинакового температурного режима для всех помещений.
Для монтажа такого оборудования необходима достаточная высота потолков.
Составление проекта разводки и расчет параметров оборудования могут выполнять только высококвалифицированные специалисты.

Принцип работы инверторного кондиционера

Разберемся, каков принцип работы кондиционера инверторного типа. Основным элементом такого оборудования является инвертор. Это устройство позволяет увеличить эксплуатационный срок климатического оборудования в 1,5 раза и экономит до 30 средств на оплату электроэнергии в сравнении с линейными кондиционерами.

Принципиальная схема электропитания инверторного оборудования выглядит следующим образом:

— переменный ток преобразуется в постоянный;

— параметры постоянного тока регулируются в зависимости от необходимой мощности охлаждения;

— постоянный ток трансформируется обратно в переменный.

Такой принцип работы кондиционера (схема преобразования напряжения) обеспечивает непрерывную работу кондиционера с выбором необходимой мощности компрессора.

Схема работы традиционных кондиционеров (вкл.\выкл.) заключается в том, что компрессор работает на охлаждение до достижения в помещении необходимого температурного режима, после чего происходит его отключение. Когда температура в помещении увеличивается на несколько градусов, происходит включение компрессора и т.д. В результате такой цикличной работы оборудование испытывает большие пусковые нагрузки и потребляет больше электроэнергии. Эти моменты ускоряют износ компрессора, так как в период отключения масло компрессора стекает в картер и в момент старта он работает с малым количеством смазывающего материала.

Описанные выше перегрузки несвойственны для инверторного оборудования, так как принцип его работы не предполагает частых пусков. Инвертор после достижения нужных температурных параметров в помещении переходит в режим работы на минимальной мощности. Это продлевает срок службы компрессора, снижает уровень шума и потребление электроэнергии. К тому же, инверторное климатическое оборудование обеспечивает более комфортный микроклимат в помещении, так как точнее поддерживает температурные параметры.

Учитывая более высокую производительность инверторного кондиционера при экономичном потреблении электрической энергии, можно сделать вывод об экологичности такого оборудования.

Принцип работы прецизионных кондиционеров

Разновидность климатического оборудования, обеспечивающая поддержание температурных параметров и влажности в помещениях специального назначения получила название прецизионные кондиционеры. Такое оборудование используется:

Для помещений, где необходимо обеспечить заданную температуру с погрешностью в полградуса.
Если необходимо обеспечить гарантированную бесперебойную работу климатического оборудования круглый год.
Если необходимо обеспечить быстрый старт резервных блоков в аварийных ситуациях.
Если нужно обеспечить высокий приток тепла (превышающий возможности обычных кондиционеров более чем в 5 раз).

Как правило, такие кондиционеры используют для серверных комнат и помещений, где размещается электронно-вычислительное оборудование.

Работают такие прецизионные кондиционеры по следующей схеме:

Газообразный фреон сжимается компрессором и подается к конденсатору, где он преобразуется в жидкую форму, а образующееся тепло отводится наружу.
После этого хладагент происходит через дросселирующие трубки, в которых происходит снижение его давления и температуры.
Затем фреон подается к испарителю и после преобразования в газ, снова поступает к компрессору.
Воздух, продуваемый через испаритель, охлаждается и поступает в помещение.

Блок, который расположен внутри помещения, может выполнять разные задачи (в зависимости от назначения данной модели):

охлаждение;
устройство с электроподогревом и охлаждением с автоматическим регулированием температуры;
увлажнение воздуха и охлаждение;
устройство с доп. опциями (охлаждение, увлажнение и др.).

Этот блок климатической системы может иметь конструкцию с разным вариантом забора\подачи воздуха:

подача воздушных потоков в верхней части через воздуховод и отбор воздуха в фронтальной части устройства между основным и ложным потолком;
нижняя подача под ложный пол и верхний отбор через воздуховод между ложным и основным потолком;
отбор воздуха выполняется сверху (непосредственно из помещения, а подача снизу (под ложный пол);
подача воздуха проводится сверху через воздуховод между основным и ложным потолком, а забор снизу под ложным полом и сзади;
отбор воздуха снизу под ложным полом и сзади, подача проводится сверху непосредственно в помещение.

Конструкция прецизионной системы кондиционирования по принципу работы идентична любой сплит-системе. При подключении устройства к сети электропитания начинает работать вентилятор, нагнетая воздух из серверной. Подача воздуха может осуществляться в верней части устройства или в нижней, а выдуваться — из системы воздуховода в полу или в потолке.

В прецизионных моделях регулирование температуры воздуха в помещении осуществляется с помощью термодатчика, методом определения температуры и передачей показаний на электронный контролер. После поступления сигнала, автоматически включается система охлаждения воздуха.

Электронный контролер автоматически включает компрессор, который, сжимая холодильный агент, подает его на конденсатор. В конденсаторе температура фреона снижается вентиляторами, и он преобразуется в жидкость.

С помощью терморегулирующего вентиля в прецизионном кондиционере давление фреона для серверной снижается до 4 атмосфер. В итоге фреон закипает и переходит в газ с температурой 4 градуса по Цельсию. Таким образом происходит охлаждение фреона. Холод от холодильного агента подается на испаритель внутреннего блока где снижает температуру воздушного потока.

Принцип работы оконного кондиционера

Оконный кондиционер представляет собой моноблочную систему, которая устанавливается в оконный проем или в стену. Если сравнивать моноблочный кондиционер со сплит-системой, то можно заметить ряд недостатков:

— производит много шума;

— ограничивает выбор места для установки устройства;

— ухудшает доступ солнечного света в помещение;

— не очень эстетичный способ монтажа.

Основным преимуществом оконного кондиционера является низкая стоимость устройства. Модель оконного кондиционера по принципу работы идентична передвижной моноблочной системе.

После процесса конденсации хладагент переходит в жидкое состояние.
Под действием компрессора хладагент еще больше сжимается и продвигается в дросселирующий модуль для повышения давления.
При комнатной температуре под высоким давлением хладагент закипает в испарителе и переходит в газообразное состояние, выделяя при этом холод.
Образовавшиеся холодные массы охлаждают поток воздуха, подаваемый вентилятором.
Холодильный агент в газообразном состоянии проходит через фильтр и подается к конденсатору, где снова трансформируется в жидкость. Перемещаясь по замкнутому контуру, хладагент выводит тепло из помещения и обеспечивает охлаждение воздушных потоков, направляемых внутрь помещения.

Таким образом, можно отметить ошибочность мнения, что климатическое оборудование производит холод. Принцип действия таких устройств заключается в отборе и перемещении холода их окружающей среды внутрь помещения, даже, если температура снаружи поднимается выше тридцати градусов с плюсом. Исходя из этого, можно отметить, что предназначение кондиционера заключается не в охлаждении воздуха внутри помещений, а в формировании требуемого микроклимата. Нужно учесть, что процесс кондиционирования способствует снижению уровня влажности воздуха. Это может быть полезным для комнат с высокой влажностью, но в других случаях может понадобиться установка оборудования, увлажняющего воздух.

Аналогично с разными моделями сплит-кондиционеров, некоторые устройства, предназначенные для установки в оконные проемы, также могут использоваться и для отопления помещений. Такое оборудование называют оконными моноблоками реверсированного цикла. Такие кондиционеры особенно практичны в периоды межсезонья. Оконное оборудование обязательно имеет встроенную систему фильтрации, которая предотвращает попадание внутрь помещений пыли, пуха и других элементов.

Принцип работы мобильного кондиционера без воздуховода

Для съемной квартиры, дачи и других объектов, где нет возможности устанавливать стационарное климатическое оборудование оптимальным вариантом является мобильный кондиционер. Он представляет собой автономную напольную переносную конструкцию. Принцип работы мобильного кондиционера заключается в том, что через сильно увлажненный фильтр пропускается поток воздуха, из которого вода при испарении отбирает тепло. Этим эффектом еще в древности пользовались погонщики верблюдов. Кондиционер на воде принцип работы имеет аналогичный мокрой чалме, которая спасала погонщиков в жаркой пустыне. Поскольку вода их фильтра испаряется непосредственно в помещение, увлажняя его, то прохладная зона может формироваться только около водяного кондиционера. Общий температурный режим внутри помещения при этом не меняется. Так как вода из кондиционера постепенно испаряется, то ее объем нужно постоянно восполнять. Можно встретить «советы» по увеличению эффективности водных климатических устройств за счет предварительного охлаждения воды в холодильнике, но вот только последний при работе сам нагревает воздух. При всех неудобствах мобильные кондиционеры в некоторых ситуациях могут быть единственным практичным решением, поэтому они также пользуются спросом у потребителей.

На этом всё! Надеемся, что данный материал вам понравился.

P.S. Вы всегда можете позвонить в компанию «Формула Климата», и наши специалисты проконсультируют вас по всем возникшим вопросам.

Если вам понравился материал, поделитесь им пожалуйста в социальных сетях;)

История кондиционирования воздуха. Принцип работы кондиционера

С самого начало истории человечества люди хотели жить в комфортных условиях: спать по ночам и не просыпаться от невыносимой жары или не стучать зубами, закутавшись в шкуру мамонта. Современные условия жизни дают такую возможность. И во многом этим мы обязаны кондиционерам.

В данной статье я бы хотел рассказать вам историю создания бытового кондиционера, принцип его работы и поделиться интересными фактами. И быть может, утром, придя на работу и налив себе свежего горячего кофе, вы отвлечетесь от рутинных дел и найдете для себя что-то новое и интересное в этой статье.

Перед тем как начать, дорогой читатель, я хотел бы представиться. Меня зовут Роман, и я работаю техническим специалистом в области кондиционирования воздуха. Я не претендую на звание эксперта, а просто хочу поделиться информацией. Возможно, вы дополните меня и поделитесь своим опытом и знаниями. Это моя первая статья на ХАБР, и я буду рад любой обратной связи

Кондиционирование воздуха в Персии

Бадгир представляет из себя башню, проходящую через всё здание от самых нижних помещений и возвышающуюся высоко над крышей. Внутренняя часть бадгира разделена двумя перпендикулярными и параллельными стенками. Бадгиры бывают разных видов: одно-, двух-, четырех- и восьминаправленные. Могут иметь в своём составе ёмкости с водой или каналы, в которых она протекает. Конструкция бадгира зависит от местности и направления движения ветра.

Но все конструкции имеют один тип работы: ветер попадает в верхние отверстия, которые идут внутрь здания. Под давлением ветра с наветренной стороны поток воздуха опускается в комнаты и вытесняет нагретый в этих помещениях воздух. Появляется постоянная естественная циркуляция воздуха, и она помогает создать более комфортные условия даже в условиях знойной пустыни. Отверстия в верхней части бадгира могут закрываться, когда температура днем становится невыносимой или надвигается песчаная буря.

В Египте её ещё называют «малькаф», а в ОАЭ — «барджиль».

Первые попытки создания кондиционера

Многие люди пытались создать устройство, которое бы охлаждало воздух в помещении. Например, Джон Горри, американский врач, изучавший тропические болезни, охлаждал больничные комнаты при помощи таза со льдом, подвешенного к потолку. Тяжелый холодный воздух направлялся в низ комнаты, к пациенту, а затем уходил через отверстие возле пола. Так изучали влияние воздуха на человека. Дело в том, что в то время существовала гипотеза, что причиной малярии является «плохой» воздух (от итальянского mala aria – «плохой воздух»). Джон Горри использовал труды Оливера Эванса, который работал с паровыми двигателями и заметил, что газ, расширяясь, «охлаждается». В то же время Джейкоб Перкинс продолжил совершенствовать эту идею и, улучшив конструкцию двигателя, получил патент на «Аппарат и средства для производства льда и охлаждающих жидкостей» в 1835 году. Поэтому Джон Горри смог получить патент на «улучшенную технологию производства искусственного льда» в 1851 году (https://patents.google.com/patent/US8080).

Однако все вышеперечисленные попытки большим успехом не увенчались. Настоящий прорыв произошел в 1902 году в Америке. И, как часто это бывает в жизни, создание кондиционера произошло не специально. Дело в том, что инженер-изобретатель Уиллис Кэрриер в типографии Бруклина собрал машину для борьбы с влажностью воздуха. Высокая влажность воздуха в помещении отрицательно влияла на качество печати: летом бумага сохла или разбухала при изменении влажности, цветные чернила при этом расплывались, и изображение получалось размытым.

Знакомое нам слово кондиционер происходит от англ. Air conditioning («to condition» — «улучшать что-либо до желаемого состояния»). Использовал его инженер текстильной промышленности Стюарт Крэмер на съезде текстильных производителей в г. Шарлотта штата Северная Каролина в мае 1906 года по отношению к машине Уиллис Кэрриер: «Я использовал термин «кондиционирование воздуха», чтобы включить в него общие понятия в обработке воздуха — увлажнение , очистку , обогрев и вентиляцию воздуха».

1915 году Уиллис Кэрриер и шесть его друзей создали компанию Carrier Engineering, которая работает и по сей день. Они сделали настоящие первые шаги по созданию комфорта в помещениях. В 1924 году была установлена система кондиционирования воздуха в одном из крупных универмагов штата Детройта. В этом же году системы кондиционирования также были установлены в кинотеатрах г. Хьюстона в штате Техас. Поток людей в кинотеатры был просто умопомрачительным, в считанные дни оборот кинотеатров вырос более чем в три раза. В период с 1922 по 1930 год были кондиционированы уже свыше 300 кинотеатров по всей Америке.

Уиллис Кэрриер с холодильной машиной

1929 году не менее известная компания General Electric (GE), основанная Томасом Эдисоном, выпускает первую сплит-систему (Split-system от анг. Split — разделять). В этом устройстве использовался АММИАК, пары которого небезопасны для здоровья человека, вследствие чего компрессор и конденсатор кондиционера были вынесены на улицу.

Сплит-система– это система кондиционирования воздуха, которая состоит из двух частей: одного внешнего и одного внутреннего блоков, соединенных между собой медными трубками, в которых находится хладагент.

Первые кондиционеры использовали токсичные газы, такие как аммиак и метилхлорид, которые были не безопасны при их утечке. Томас Мидгли Младший первым предложил в качестве хладагента использовать дифторхлорметан, названный впоследствии фреоном. К слову, FREON — это торговая марка компании Dupont для всех CFC, HCFC или HFC хладагентов. Правильнее называть хладагент R (Refrigerant — охладитель, хладагент) В те годы Томас Мидгли Младший работал в компании General Electric, поэтому первая сплит-система, работающая на фреоне, появилась в 1931 году от компании General Electric.

Давайте рассмотрим холодильный контур холодильной машины:

Данный цикл применим для каждого кондиционера

Вентиляторы – располагаются во внутреннем и внешнем блоке кондиционера, создают потоки воздуха, обдувающие конденсатор и испаритель.

Дроссель – устройство для ограничения подачи жидкости или регулирования потока рабочего материала.

Испаритель – теплообменник, в котором хладагент переходит из жидкого состояния в газообразное за счет теплоты воздуха в помещении; располагается он во внутреннем блоке кондиционера. Воздух, продуваемый через испаритель, охлаждается, когда кондиционер работает в режиме охлаждения, и нагревается, когда кондиционер работает в режиме обогрева (тогда испаритель становится конденсатором).

Компрессор – поддерживает движение хладагента по холодильному контуру путем его сжатия и подачи под давлением.

Конденсатор – теплообменник, в котором за счет охлаждения наружным воздухом конденсируется хладагент; располагается он во внешнем блоке кондиционера. Воздух, продуваемый через конденсатор, нагревается, когда кондиционер работает в режиме охлаждения, и охлаждается, когда кондиционер работает в режиме обогрева (тогда конденсатор становится испарителем).

Хладагент — переносит тепло из помещения на улицу за счёт своих свойств.

Как это работает?

Компрессор сжимает газообразный хладагент. Далее хладагент попадает на конденсатор (теплообменник наружного блока), где, обдуваясь вентилятором, охлаждается и конденсируется. Далее жидкая фаза хладагента попадает на дросселирующее устройство, уменьшает свое давление и дозируется. Затем попадает в испаритель (теплообменник внутреннего блока), где, обдуваясь вентилятором, хладагент испаряется, поглощая тепло из воздуха. После этого уже газообразный хладагент снова попадает в компрессор, где цикл повторяется. Так работает каждый кондиционер.