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

Залогом длительной и эффективной работы кондиционера является его правильная эксплуатация и регулярное обслуживание. Согласны? Но чтобы не допустить поломок этого совсем недешевого оборудования, желательно изучить устройство, а также рассмотреть принцип работы кондиционера.

Именно эти вопросы мы и обсудим в нашем материале — подробно разберем основные конструкционные элементы типового климатического оборудования. А также поговорим о принципе и особенностях его функционирования, приведем типовую схему. Дополним статью наглядными фото и полезными видеорекомендациями.

Устройство типичного кондиционера

Сложно представить комфортную жизнь современного человека без кондиционера. И чтобы при его эксплуатации у пользователя не возникало проблем и поломок, желательно в общих чертах ознакомиться с устройством и принципом работы этого типа климатического оборудования. Об основных узлах и элементах конструкции кондиционера мы и поговорим далее.

Основные конструкционные элементы оборудования

Если бы пользователь увидел кондиционер, который повышает комфортность его проживания, в разрезе, то нашел бы там достаточно много конструкционных элементов и узлов. Часть из них служит для управления агрегатом, помогает штатной электронике и пользователю контролировать ситуацию.

А основными, влияющими на функциональность, являются такие элементы конструкции, как:

• испаритель, который находится во внутреннем блоке кондиционера и предназначен для обеспечения поглощения используемым хладагентом тепла при превращении в газообразное состояние;
• конденсатор — этот элемент конструкции размещается во внешнем блоке кондиционера и предназначен для обеспечения перехода имеющегося хладагента в жидкое состояние, причем с одновременным выделением тепла.

По своей сути оба элемента представляют собой радиаторы. Которые занимают значительную часть в конструкции блоков кондиционера. Это необходимо для обеспечения эффективного теплообмена между хладагентом и воздухом.

На схеме изображен внутренний блок типичного кондиционера, причем независимо от марки, модели и производительности. А основным его элементом всегда является испаритель, который занимает большую часть корпуса

Испаритель и конденсатор представляют собой конструкцию, состоящую из медных труб небольшого диаметра с надетыми на них поперечными алюминиевыми пластинами, которые призваны повысить скорость теплообмена.

Что еще влияет на работоспособность кондиционеров?

Кроме перечисленных выше испарителя и конденсатора есть еще несколько элементов конструкции, которые обеспечивают эффективность климатического оборудования.

К ним относятся:

• вентиляторы;
• компрессор;
• терморегулирующий вентиль (клапан).

Такие изделия, как вентиляторы, установлены в каждом блоке кондиционера. Их задача состоит в усилении воздушных потоков, которые обдувают испаритель или конденсатор. Что существенно повышает производительность системы в целом.

Компрессор вполне возможно назвать сердцем любого современного кондиционера. Причина в том, что именно он обеспечивает перемещение хладагента по холодильному контуру. Который обычно состоит из медных трубок.

На схеме изображен внешний блок современного кондиционера. Причем основным его элементом традиционно является конденсатор, который обозначен синим цветом. Рядом с указанным элементом конструкции расположен вентилятор, без которого добиться эффективной работы системы не получится

Кроме того, компрессор предназначен для сжатия хладагента за испарителем. Что также повышает производительность любого кондиционера.

О диагностике компрессора и особенностях устранения поломок мы говорили в этом материале.

Терморегулирующий вентиль предназначен для снижения давления хладагента перед испарителем. Эта особенность обеспечивает более лучший теплообмен.

Роль хладагента в работе климатического оборудования

Любой современный кондиционер — это техническая система, состоящая из ряда узлов и частей. Но все они будут бесполезны без хладагента, представляющего собой вещество, которое легко переходит с жидкого состояния в газообразное и наоборот. При этом выделяя или поглощая значительное количество тепла.

Существует более 4 десятков видов фреона, но в качестве хладагента используются только некоторые из них. При этом наиболее востребованным на сегодня является R-22 — именно ним заправляют более 98% кондиционеров. Но следует помнить то, что его дни уже сочтены и это следует учитывать при покупке климатического оборудования

В качестве хладагента уже много десятилетий применяют различные виды вещества под названием фреон — это, главным образом, смесь этана и метана. Главной особенностью указанной субстанции является низкая температура кипения. Что происходит при 5-10 °С. При этом фреон во время испарения может нагреваться до 70-90°. Эти его особенности позволяют отводить огромное количество тепла, причем достаточно быстро.

А еще указанный хладагент бесцветный, без запаха и, самое главное, безвредный для здоровья пользователей. В то же время наиболее востребованный на сегодня вид фреона (R-22) оказывает негативное воздействие на озоновый слой атмосферы. Поэтому, если вы неравнодушны к проблемам экологии, тогда следует приобретать кондиционеры, работающие на хладагенте R-410. Который не разрушает защитные слои атмосферы.

На фото изображена заправка кондиционера фреоном. Но следует помнить, что согласно, так называемого, Монреальского протокола использование фреона R-22 должно быть прекращено к 2030 г. И это очень важный момент. Так как, чем меньше времени остается до указанного срока, тем менее целесообразно приобретать кондиционеры, работающие на вредном хладагенте

На практике заправка кондиционера фреоном выполняется достаточно редко. К примеру, после ремонта, обслуживания, утечки. И в любом из случаев указанный хладагент (R-410) не навредит здоровью пользователей и их питомцев.

Принцип работы и схема кондиционера

Кондиционер кажется довольно простым оборудованием, основные конструкционные узлы которого не представляют особой сложности. Поэтому разберем детально его принцип работы, который также крайне прост.

Как работает типовой кондиционер?

Испаряясь жидкости поглощают тепло, причем активно, а при конденсации (перехода с газообразного состояния обратно в жидкое) выделяют его. И указанные физические явления традиционно являются основой принципа работы кондиционеров.

Удостовериться, что указанный способ отвода тепла эффективный, можно даже в домашних условиях. К примеру, нанеся на поверхность своей кожи любой спиртосодержащий раствор, который, быстро испаряясь, оставляет после себя чувство холода. Так как тепло с поверхности тела поглощается и отводится в сторону.

Если просто, то основой работы любого современного кондиционера являются процедуры кипения (с поглощением тепла) и конденсации (с выделением тепла). При указанных процессах происходит поглощение/выделение тепла согласно изображенных на графике формул. Где Q является количеством тепла, L — удельная теплота парообразования, а m обозначает массу вещества

Точно так происходит и в помещении. Причина в том, что жидкий хладагент, попав во внутренний блок кондиционера, активно и в больших количествах поглощает излишки тепла, при этом его температура существенно повышается.

В результате он испаряется и перемещается во внешний блок (обычно размещенный за пределами здания). Где под воздействием более холодного воздуха, в значительных количествах нагнетаемого вентилятором, происходит обратный процесс.

На фото изображен испаритель кондиционера. Который своим видом напоминает обычный радиатор. Собственно так оно и есть. Так как конструкция этого элемента обеспечивает максимально эффективный его обдув теплым комнатным воздухом, из которого хладагент и поглощает тепло, поэтому в комнате становится прохладней

То есть осуществляется конденсация, в результате которой хладагент становится опять жидким, при этом, соответственно, выделяется тепло. А дальше последует новый цикл и так до бесконечности.

Принципиальная схема работы оборудования

Независимо от вида, типа и названия кондиционера процесс охлаждения воздуха всегда одинаков. Так после включения хладагент подается в испаритель. При этом его давление составляет 3-5 атмосфер, а температура находится в пределах 10-20 °С.

Далее в газообразном состоянии фреон перемещается в компрессор. И тут же сжимается до 15-20 атмосфер. Кроме того, происходит нагревание хладагента до 70-90 °С.

На схеме, в упрощенном виде, изображен принцип работы любого современного кондиционера. Так на рисунке показано, что охлажденный в конденсаторе хладагент поступает в регулятор потока (терморегулирующий вентиль). Где уменьшается его давление, что позволяет жидкости еще больше остыть. А дальше хладагент транспортируется в испаритель, где и происходит основной процесс. То есть охлаждение воздуха с одновременным нагревом хладагента

После чего газ транспортируется в конденсатор, активно обдуваемый вентилятором. В результате воздействия нагнетаемого воздуха с более низкой температурой фреон выделяет тепло, что приводит к его переходу в жидкое состояние.

Но все же его температура остается на 10-20 °С выше, чем аналогичный показатель окружающего воздуха. Эта проблема решается в момент перемещения жидкости через терморегулирующий вентиль. Где давление хладагента снова снижается до небольших 3-5 атмосфер. Что дает возможность фреону дополнительно остыть и он готов к новому циклу поглощения тепла, поэтому снова подается в испаритель.

На рисунке изображена принципиальная схема кондиционера. При этом один блок, оснащенный испарителем, находится внутри помещения. А второй, с конденсатором, — снаружи. Что позволяет сделать процедуру теплообмена максимально эффективной. Кроме того, в блоке, который находится на улице, всегда размещается компрессор, который является самой шумной частью конструкции

Особенности функционирования кондиционера

Для работы кондиционера нужна электроэнергия, но это выгодно, так как у него достаточно высокий КПД.

Но если в сети регулярные перепады напряжения, то, чтобы избежать поломки этого вида климатического оборудования, следует сразу же установить и стабилизатор.

Несмотря на простой и эффективный способ теплообмена, следует всегда помнить о том, что кондиционер будет соответствовать заявленным характеристикам только при регулярном техническом обслуживании.

Выводы и полезное видео по теме

Приложенный ниже видеоролик поможет углубить и закрепить полученные по теме знания:

Принцип работы любого кондиционера, независимо от марки, типа, достаточно прост. Так как в его основе простейшие физические явления. В тоже время следует помнить, что климатическое оборудование имеет различные технические характеристики. Кроме того, кондиционеры отличаются надежностью, эффективностью, удобством в управлении. Что нужно учитывать, как и будущий переход на безопасный фреон, так как эта особенность может привести к финансовым потерям.

Хотите дополнить изложенный выше материал полезными сведениями или замечаниями? Или у вас остались вопросы по теме нашей статьи? Задайте их нашим экспертам и другим посетителям сайта в блоке обратной связи, расположенном ниже.