Как работает кондиционер: устройство и принцип работы

09/03/2022
Время прочтения ≈ 7 минут
Понимание принципа работы кондиционера помогает определиться с выбором подходящей модели. Рассказываем, как работает кондиционер, как он устроен и из каких компонентов состоит. Подробно объясняем, какие процессы происходят в сплит-системе в режимах охлаждения, обогрева и осушения.
Содержание

Что такое кондиционер или сплит-система

По конструкции кондиционеры разделяют на моноблочные, двухблочные и многоблочные. Моноблочные состоят из одного устройства, к ним относят оконные и мобильные кондиционеры. Сплит-системы получили своё название от английского слова split — раздельный, так как они состоят из двух отдельных блоков — внутреннего и внешнего. Многоблочные состоят из одного внешнего и 3–9 внутренних блоков. Из всех этих видов в быту популярнее всего именно сплит-системы.
Сплит-система забирает воздух из комнаты, поглощает из него лишнее тепло и выводит эту тепловую энергию на улицу, а затем уже охлаждённый воздух подаёт обратно в помещение. За процесс поглощения тепла в кондиционере отвечает хладагент, который в процессе работы прибора меняет своё агрегатное состояние.
Сплит-система в интерьере
Сплит-система в интерьере
Кроме охлаждения, кондиционеры имеют функцию обогрева и осушения воздуха. Обогрев в сплит-системах обеспечивается не нагревательным элементом, а достигается за счёт четырехходового клапана, который разворачивает процесс охлаждения в обратную сторону. На режиме осушения прибор снижает влажность воздуха, выводя излишнюю влагу из помещения через дренажный шланг.
Весь подаваемый воздух кондиционер пропускает через фильтры, которые очищают внутренний воздух от пыли. Помимо этого, сплит-системы могут быть оборудованы встроенным ионизатором воздуха или системой увлажнения воздуха.
Сплит-системы способны охлаждать внутренний воздух в квартире, обогревать помещение, а также работать как осушитель воздуха. Кроме этого, кондиционер производит базовую очистку воздуха помещения, а некоторые модели также могут ионизировать и увлажнять воздух.

Устройство кондиционера

Сплит-система состоит из двух блоков: один монтируют на фасаде здания, второй — на стене внутри помещения.
Внутренний блок сплит-системы
Внутренний блок сплит-системы
Наружная и внутренняя части сплит-системы соединяются узкой трубкой, в которой циркулирует хладагент — обычно это фреон. Для прокладки фреоновой трассы в стене сверлится отверстие.
Внешний блок сплит-системы и трасса для хладагента
Внешний блок сплит-системы и трасса для хладагента
Есть мнение, что кондиционер подаёт воздух с улицы, однако обычно это не так. Большинство моделей сплит-систем лишь охлаждают внутренний воздух помещения, не забирая воздух с улицы, а по трубке между блоками перемещается только хладагент. Однако есть редкие модели сплит-систем, оснащённые отдельным шлангом для подачи свежего уличного воздуха. Таких моделей мало, они в 5−6 раз дороже классических кондиционеров и подают не более 30 м³ воздуха в час — этого хватит только для одного человека.
Подробнее о том, сколько свежего воздуха нужно для дыхания в квартире согласно нормативам, читайте в статье «Правила проветривания: как долго и как часто нужно проветривать комнату?».
Как правило, кондиционеры не подают воздух с улицы, а только охлаждают или нагревают воздух внутри помещения

Компоненты наружного блока сплит-системы

Компоненты наружного блока сплит-системы
Компоненты наружного блока сплит-системы
В наружный блок сплит-системы входит:
Компрессор — сжимает хладагент и задаёт ему движение.
Конденсатор — теплообменник уличного блока, он переводит хладагент в жидкое состояние.
Терморегулирующий вентиль (ТРВ) — понижает давление хладагента перед испарителем.
Вентилятор — обдувает конденсатор.
Плата управления — «мозг» кондиционера. Устанавливается в наружном блоке только в инверторных сплит-системах. В моделях без инвертора электронный блок обычно размещён во внутреннем блоке.
Четырехходовой клапан — разворачивает направление движения хладагента. Устанавливается в кондиционерах с функцией обогрева.

Компоненты внутреннего блока сплит-системы

Компоненты внутреннего блока сплит-системы
Компоненты внутреннего блока сплит-системы
Во внутренний блок сплит-системы входит:
Испаритель — теплообменник комнатного блока, он переводит хладагент из жидкого состояния в газообразное.
Вентилятор — отвечает за циркуляцию воздуха.
Фильтры — задерживают пыль.
Жалюзи — изменяют направление движения воздуха по горизонтали и по вертикали.
Индикаторная панель — показывает режим работы прибора и сообщает о возможных неисправностях.

Как работает кондиционер при охлаждении воздуха

Принцип работы кондиционера базируется на изменении состояния хладагента — его испарении и конденсации, при которых происходит поглощение и отдача тепла, соответственно. Так, в режиме охлаждения кондиционер поглощает тепло из воздуха в помещении и выводит его на улицу.
Принцип работы кондиционера в квартире при охлаждении воздуха
Принцип работы кондиционера в квартире при охлаждении воздуха
Процесс работы кондиционера при охлаждении воздуха состоит из нескольких этапов:
1
Хладагент в виде газа поступает в компрессор, где сжимается до 15–25 атмосфер, в результате чего нагревается до 70–90°С.
2
Под давлением хладагент движется к конденсатору, где остывает в процессе обдува вентилятором. Затем он превращается в жидкость и выделяет тепло. Выходящий из конденсатора воздух нагревается и выдувается на улицу при помощи вентилятора. Хладагент имеет температуру на 10–20°С выше температуры окружающего воздуха.
3
Тёплый хладагент поступает в терморегулирующий вентиль (ТРВ) — длинную и тонкую трубку, скрученную в спираль. Из-за прохождения через ТРВ давление и температура хладагента снижается, часть охлаждающей жидкости может испариться.
4
Жидкий и газообразный хладагент с низким давлением и температурой попадает в испаритель, который обдувается воздухом помещения. В испарителе охлаждающая жидкость полностью переходит в газообразное состояние, при этом забирает у воздуха тепло. Охлаждённый воздух подаётся обратно в комнату, а вентилятор распределяет его по помещению.
5
Газообразный хладагент с низким давлением вновь поступает в компрессор и цикл повторяется.
Кондиционер не вырабатывает холод, а лишь переносит тепло из помещения на улицу и возвращает в него воздух, лишённый излишнего тепла, — так и происходит охлаждение

Как работает кондиционер при обогреве

Большинство современных кондиционеров способны работать также и на обогрев помещения. Такие сплит-системы оборудованы четырехходовым клапаном, который разворачивает направление движения хладагента, меняя испаритель и конденсатор местами. В этом режиме сплит-система забирает тепло из уличного воздуха и передаёт его в помещение. Несмотря на низкую температуру уличного воздуха, он всё же содержит некоторое количество тепловой энергии — она и используется для обогрева.
Процесс работы сплит-системы при обогреве воздуха состоит из следующих этапов:
1
Хладагент поглощает тепловую энергию из уличного воздуха, сжимается в компрессоре наружного блока, в результате чего нагревается и двигается во внутренний блок.
2
Во внутреннем блоке хладагент отдаёт тепло воздуху комнаты.
3
Хладагент, остывший после передачи тепла, поступает в теплообменник наружного блока.
4
Фреон отдаёт остаточный холод уличному воздуху.
5
Хладагент достигает компрессора, и цикл повторяется.
Как мы видим, принцип работы кондиционера в режиме обогрева схож с механизмом режима охлаждения, однако все процессы развёрнуты в обратную сторону. Различия в работе сплит-системы в зависимости от выбранного режима показаны на схемах ниже.
Принцип работы кондиционера в режиме охлаждения
Принцип работы кондиционера в режиме охлаждения
На схеме видно, что при работе на охлаждение комнатный блок сплит-системы снижает температуру внутреннего воздуха помещения, а наружный блок выдувает на улицу излишнее тепло, вытянутое из воздуха комнаты.
Принцип работы кондиционера в режиме обогрева
Принцип работы кондиционера в режиме обогрева
В режиме обогрева внутренний блок кондиционера нагревает воздух за счёт тепла, полученного с улицы, а наружный блок выдувает на улицу вытянутый из комнатного воздуха холод.
При выборе сплит-системы нужно проверить минимальную температуру, при которой устройство способно работать в режиме нагрева: часть моделей корректно работает на обогрев при температуре не ниже -7°C, но есть и модели, которые допускается использовать при температуре -20°C или ниже
Важно понимать, что с понижением температуры на улице эффективность нагрева с помощью кондиционера снижается, так как количество тепловой энергии в наружном воздухе падает. В морозы подаваемого сплит-системой тепла может быть недостаточно. Таким образом, режим нагрева в сплит-системы можно рассматривать как решение для межсезонья, когда центральное отопление в квартире ещё не работает или же как дополнительный источник тепла в частном доме.
В режиме нагрева кондиционер не использует нагревательные элементы, повышение температуры воздуха происходит за счёт получения тепла из уличного воздуха

Различия принципов работы кондиционеров с инвертором и без инвертора

Различают два типа бытовых сплит-систем: инверторные и классические — ON/OFF кондиционеры. Принцип действия этих устройств кардинально не отличаются — в обоих случаях происходят все процессы, описанные выше. При этом между такими кондиционерами есть различие в методике поддержания выставленной пользователем температуры:
ON/OFF кондиционеры действуют по принципу «включение — выключение»: когда сплит-система охладила комнату до заданной температуры, она выключается и затем снова включается при повышении температуры на 1–2°C.
Инверторные сплит-системы меняют мощность работы в зависимости от температуры в комнате и выставленной пользователем температуры. Когда кондиционер охладил комнату до заданного уровня, он поддерживает температуру, работая на минимальной мощности. Благодаря этой особенности, инверторные модели плавно охлаждают помещение, без резких перепадов температур. Кроме того, наличие инвертора снижает расход электроэнергии на 30% по сравнению с ON/OFF моделями.
Различие принципа работы кондиционера без инвертора и с инвертором
Различие принципа работы кондиционера без инвертора и с инвертором
Принципы работы кондиционера с инвертором и без инвертора почти идентичны, различается лишь методика поддержания выставленной пользователем температуры

Как работает кондиционер при осушении воздуха

При осушении воздуха в кондиционере происходят почти те же процессы, что и при работе на охлаждение, за исключением того, что вентилятор внутреннего блока снижает число оборотов до минимума. Из-за слабого обдува теплообменник внутреннего блока не успевает быстро отдавать холод потоку воздуха, и температура в помещении практически не меняется — она снижается максимум на 1°С.
Важно понимать, что кондиционер снижает влажность в помещении не только на режиме осушения, но и при охлаждении воздуха. Это происходит из-за потери воздухом влаги при его охлаждении. Вытянутая из воздуха влага удаляется через дренажный шланг.
Процесс работы сплит-системы при осушении состоит из таких этапов:
1
Теплообменник внутреннего блока охлаждается.
2
Подаваемые вентилятором потоки воздуха соприкасаются со стенками теплообменника.
3
Воздух отдаёт тепло, и влага из него конденсируется на поверхности теплообменника.
4
Конденсат собирается специальными трубками и выводится через дренажный шланг.
5
Осушенный воздух поступает обратно в помещение, цикл повторяется.
Режим осушения в кондиционерах почти не отличается от режима охлаждения, за исключением того, что вентилятор внутреннего блока работает на минимальных оборотах

Выводы

Сплит-система не вырабатывает холод, а лишь переносит тепловую энергию на улицу, а в помещение возвращает воздух, лишённый излишнего тепла.
В режиме обогрева сплит-система переносит тепло с улицы в помещение. Несмотря на низкую температуру уличного воздуха, он всё же содержит небольшое количество тепловой энергии — она и используется для обогрева.
Для поддержания установленной температуры неинверторные модели работают по принципу «включение — выключение», тогда как кондиционеры с инвертором плавно корректируют температуру, без полного отключения системы.
Помимо принципа работы кондиционеров, при выборе сплит-системы важно знать, на какие характеристики и функции обратить внимание. Об этом читайте в статье «Как выбрать кондиционер для квартиры: все нюансы». Из статьи вы также узнаете об особенностях режимов работы кондиционера, полезных дополнительных опциях сплит-систем и об ограничениях, которые могут возникнуть при их монтаже.
Понравилась статья? Напишите комментарий
или поделитесь в социальных сетях:
Читайте также
Читайте также

Развеиваем основной миф о кондиционерах. Рассказываем, как на самом деле работает кондиционер, его принцип устройства и почему он не делает воздух свежим?

Купить кондиционер с притоком свежего воздуха кажется отличной идеей для того, чтобы сделать воздух в квартире или офисе свежим и чистым. Разберемся в том, как получить всё, что нужно для комфорта по доступной цене.

Рассказываем, как выбрать кондиционер для квартиры, на какие его характеристики и функции обратить внимание, какие ограничения учесть и что ещё умеет делать кондиционер, кроме охлаждения воздуха.

Рассказываем о самых продаваемых моделях кондиционеров Daikin, их особенностях, плюсах и минусах, а также о том, какую сплит-систему Daikin выбрать из всех вариантов.

Комментарии

Хотите избавиться от жары в квартире?
Получите консультацию прямо сейчас! Мы перезвоним и расскажем всё o кондиционерах, сориентируем по цене и организуем бесплатный выезд нашего инженера.
Нажимая на кнопку, вы даёте согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь c политикой конфиденциальности