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

Электрическая схема кондиционера

Существует два типа установки кондиционеров в помещениях: стандартные и нестандартные. Стандартная установка – наиболее распространена установка кондиционера возле окна, так как компрессор находится снаружи. Возможен монтаж в помещениях с законченным ремонтом. Такой монтаж стоит недорого и не занимает много времени.

Нестандартная установка кондиционера – достаточно дорогая и кропотливая работа, которую рекомендуется делать только в процессе ремонта помещения, так как она предполагает штробление стен. Вне зависимости от того, какой вариант установки вы выберете, во избежание всех негативных последствий стоит выяснить важные моменты перед началом установки кондиционера и светильников.

Например, такие как внешнее подключение и схема подключения, электрическая система устройства, расположение вводных устройств, сечение проводов и будущие кабельные трассы, узнать характеристики стен, участвующих в трассе проводов .

Электрическая схема кондиционера должна соответствовать правилам устройства электроустановок и нормативным документам. Немаловажно и участие профессиональной команды специалистов с необходимым оборудованием.

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. Кондиционирование воздуха является общей концепцией климатического охлаждения.

На сегодняшний день существует множество моделей кондиционеров. Кондиционером можно назвать как бытовой прибор для охлаждения воздуха, например оконный кондиционер или мобильный кондиционер, так и охладитель — высокоэффективное промышленное оборудование для кондиционирования воздуха.

Для более точного определения существуют названия систем кондиционирования, например сплит-система. Сплит-система представляет собой кондиционер, состоящий из двух блоков – внешнего и внутреннего. В состав внутреннего блока входит система управления – автоматика, фильтры для очистки воздуха, вентилятор для обдува теплообменника испарителя и сам испаритель.

Наружный блок включает в себя компрессор, конденсатор, четырехходовой клапан, капиллярную трубку и систему автоматики.

Бытовая сплит-система чаще всего устанавливается на относительно небольших площадях, например бытовая настенная сплит-система предназначена для создания оптимального микроклимата в помещениях площадью от 10 до 70 м2 в зависимости от мощности оборудования.

Поэтому такие общие системы чаще всего устанавливаются в квартирах или небольших офисных помещениях. Один внутренний блок способен поддерживать температуру в одной комнате, если вам нужно поддерживать температуру в нескольких комнатах одновременно, для этого существуют многоблочные системы.

Такая система предполагает одновременное подключение нескольких внутренних блоков к наружному блоку. Существуют и другие виды сплит-систем, более подходящие для просторных больших площадей – торговых центров, ресторанов, бизнес-центров и т д.

Все эти сплит-системы также имеют внутренний и внешний блок, отличаются они только внутренними блоками и производительностью. Внутренние блоки делятся по типу установки – кассетные, канальные, колонные, напольно-потолочные, колонные.

Общие системы могут различаться по опциям и функциям, это зависит от модели и производителя. Например, сплит-системы могут иметь разное количество фильтров очистки воздуха.

Количество режимов также может различаться — в некоторых кондиционерах есть следующие популярные режимы — «Я чувствую», ночной режим, самоочистка, автоматический перезапуск, автоматическое отключение, самодиагностика, турборежим, интеллектуальная разморозка и т д.

Как выбрать сплит-систему для дома

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

Учитывайте стоимость электроэнергии и выбирайте энергосберегающие модели А++, потребление примерно 700-800 Вт. Если позволяет бюджет, можно купить кондиционер А+++ с потреблением 500-600 Вт.

Учитывайте уровень шума. Если есть возможность, послушайте, как работает система, ведь вам нужно находиться в помещении во время работы кондиционера. Допустимое значение шума внутреннего блока — 19-32 дБ.

Преимущества и недостатки кондиционеров

Если вы собираетесь купить кондиционер или сплит-систему, вам будет интересно узнать плюсы и минусы.

Преимущества

• Обеспечьте комфортную температуру в помещении. Вне зависимости от погоды на улице сплит-система создаст в помещении благоприятную атмосферу. Летом кондиционер будет охлаждать воздух, а осенью или весной согревать. В любом случае находиться в номере будет приятно.
• Чистый воздух в помещении. Особенно это актуально для жителей крупных городов, проживающих в промышленных зонах. Использование кондиционера позволяет получать прохладный чистый воздух, не открывая окна.
• Поддерживайте оптимальную влажность. Некоторые модели имеют функцию осушения, которая создает в помещении оптимальный уровень влажности.

Недостатки

Обратите внимание, что кондиционер может нанести вред человеку только при неправильном использовании. Если устройство не очищать регулярно, в нем могут начать размножаться вредные бактерии и вирусы.

Из-за особенностей работы кондиционера воздух в помещении становится более сухим, поэтому мы рекомендуем использовать отдельные блоки, повышающие уровень влажности в помещении.
Во время работы компрессоры издают некоторый шум. Обычно компрессор находится на улице, и в помещении не слышно, как он работает.

Схема подключения кондиционера

Схема электропроводки кондиционера включает в себя прокладку наружных проводов, закрепляемых через каждые 50 см специальными хомутами. Электрический провод, который укладывается в коробки, крепится к стене с помощью клея и шурупов, а скрытый электрический провод размещается в углублениях в стене в гофрированных трубах, фиксируемых хомутами.

При выборе места для установки кондиционера необходимо в первую очередь позаботиться об эстетических характеристиках: дизайне и интерьере. Кондиционер рекомендуется устанавливать в мансардном помещении в месте, где он не используется длительное время, так как прямые потоки холодного воздуха могут привести к простудным заболеваниям.

Схема холодильного контура

Ниже представлена ​​схема контура охлаждения кондиционера.

Схема взята не из учебника, а из сервисной документации производителя, поэтому обозначения даны на английском языке.

Compressor — компрессор, «сердце кондиционера». Компрессор сжимает хладагент и прокачивает его по контуру.

Теплообменник — теплообменник,

• наружный блок — внешний блок, то есть конденсатор, охлаждает сжатый фреон ниже температуры конденсации
• внутренний блок — внутренний блок — испаритель, где испаряется рабочее вещество, понижая температуру

Расширительный клапан — расширительный клапан

В другом смысле TRV представляет собой термостатический расширительный клапан. Обеспечивает необходимое количество хладагента.

В простых кондиционерах его роль выполняет капиллярная трубка, без всякой регулировки, в инверторных системах – электронный расширительный клапан.

2-ходовой клапан — двухходовой клапан, то есть обычный клапан, с двумя положениями — открыто и закрыто

3-ходовой клапан — трехходовой клапан, в кондиционере это сервисный штуцер, к которому подсоединяется шланг манометра для измерения давления или дозаправки.

4-ходовой клапан — четырехходовой клапан, обеспечивающий реверсирование хладагента для кондиционера в режиме обогрева

Сетчатый фильтр — фильтр, на данной схеме это фильтр-осушитель, так как он устанавливается до расширительного клапана (и после, так как система может работать в реверсивном режиме и хладагент меняет направление движения).

Его работа заключается в том, чтобы не допустить попадания влаги в тонкий канал расширительного клапана — так как влага будет забивать его, не давая пройти хладагенту.

Глушитель — глушитель

Стрелками указано направление движения фреона по контуру:

• сплошная стрелка — в режиме охлаждения
• пунктирная стрелка — в режиме обогрева

В более сложных и продвинутых кондиционерах также устанавливают:

• датчики давления
• сепараторы жидкого хладагента
• линии объезда
• системы впрыска (впрыска) в компрессор
• маслоотделители

 

Схема мульти сплит системы

Мульти сплит-система – это кондиционер с наружным блоком и несколькими внутренними блоками

В этом случае добавляется еще несколько внутренних блоков, а также:

Распределители – распределитель, разделяющий поток хладагента и направляющий его на несколько внутренних блоков.

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

Ресиверный бак — ресивер.

Ресивер имеет несколько назначений — защита от гидроудара компрессора, слив фреона при ремонте и тд

В данном случае это линейный ресивер, препятствующий попаданию фреонового газа в расширительный клапан

Электрическая схема кондиционера

Схема электрических соединений внешнего блока общей системы:

Терминал — клеммная колодка для подключения межблочного кабеля для соединения с внутренним блоком.

N — электрическая нейтраль

2 — питание компрессора от платы управления внутреннего блока

3 — подать питание на двигатель вентилятора для работы на 1 скорости

4 — подайте питание на двигатель вентилятора для двухскоростной работы

5 — питание привода четырехходового клапана для перехода в режим обогрева

Компрессор

C — common — общий вывод обмоток компрессора

R — рабочая — рабочая обмотка компрессора

S — пуск — фазовращательная обмотка двигателя компрессора, пуск

Внутренняя защита от перегрузки — внутренняя защита от перегрузки

Конденсатор компрессора — конденсатор электрический, в данном случае рабочий (есть и пусковые, на данный момент в кондиционерах не используются)

Мотор вентилятора — двигатель, двигатель вентилятора

Термопротектор — защита от перегрева, обычно находится непосредственно на обмотках двигателя и разрывает цепь при превышении температуры.

Конденсатор двигателя вентилятора — рабочий конденсатор двигателя вентилятора

SV — электромагнитный клапан — электромагнитный клапан, приводящий в действие четырехходовой клапанный механизм.

Устройство типичного кондиционера

Сложно представить комфортную жизнь современного человека без кондиционера. А чтобы в процессе эксплуатации у пользователя не возникло проблем и поломок, желательно в общих чертах ознакомиться с устройством и принципом работы данного вида климатического оборудования. Об основных узлах и конструктивных элементах кондиционера мы поговорим далее.

Основные конструкционные элементы оборудования

Если бы пользователь увидел в секции кондиционер, повышающий комфорт пребывания, он бы нашел там множество конструктивных элементов и узлов. Некоторые из них служат для управления устройством, помогают штатной электронике и пользователю контролировать ситуацию.

И самые важные из них, влияющие на функциональность, это такие элементы дизайна, как:

• испаритель, который находится во внутреннем блоке кондиционера и предназначен для того, чтобы используемый хладагент поглощал тепло при переходе в газообразное состояние;
• конденсатор – этот конструктивный элемент находится во внешнем блоке кондиционера и предназначен для обеспечения перехода имеющегося хладагента в жидкое состояние, и с одновременным выделением тепла.

По своей сути оба элемента являются излучателями. Который занимает значительную часть в конструкции кондиционера. Это необходимо для обеспечения эффективного теплообмена между хладагентом и воздухом.

На схеме показан внутренний блок типичного кондиционера, независимо от марки, модели и производительности. А основным элементом всегда является испаритель, занимающий большую часть корпуса

Испаритель и конденсатор представляют собой конструкцию, состоящую из медных трубок малого диаметра с расположенными на них поперечными алюминиевыми пластинами, которые предназначены для увеличения скорости теплопередачи.

Что еще влияет на работоспособность кондиционеров?

Кроме испарителя и конденсатора, перечисленных выше, есть еще несколько конструктивных элементов, обеспечивающих эффективность работы кондиционерного оборудования.

К ним относятся:

• фанаты;
• компрессор;
• клапан термостата (клапан).

Такие элементы, как вентиляторы, устанавливаются в каждом кондиционере. Их задача – увеличить поток воздуха, который обдувает испаритель или конденсатор. Это значительно повышает производительность системы в целом.

Компрессор вполне можно назвать сердцем любого современного кондиционера. Причина в том, что именно он обеспечивает движение хладагента по контуру охлаждения. Который обычно состоит из медных труб.

На схеме показан наружный блок современного кондиционера. Также основным элементом традиционно является конденсатор, который обозначен синим цветом. Рядом с указанным конструктивным элементом находится вентилятор, без которого не удастся добиться эффективной работы системы

Кроме того, компрессор предназначен для сжатия хладагента за испарителем. Что также улучшает работу любого кондиционера.

О диагностике компрессора и особенностях устранения неполадок мы рассказали в этой статье.

Расширительный клапан предназначен для снижения давления хладагента перед испарителем. Эта функция обеспечивает лучшую теплопередачу.

Роль хладагента в работе климатического оборудования

Любой современный кондиционер – это техническая система, состоящая из множества узлов и деталей. Но все будет бесполезно без хладагента, который представляет собой вещество, которое легко переходит из жидкого состояния в газообразное и наоборот. При этом он выделяет или поглощает значительное количество тепла.

Существует более 4 десятков видов фреонов, но лишь немногие из них используются в качестве хладагентов. При этом наибольшей популярностью сегодня пользуется R-22 – именно им заправляется более 98% кондиционеров. Но следует помнить, что дни его уже сочтены, и это следует учитывать при покупке климатической техники

На протяжении многих десятилетий в качестве хладагента используются различные виды вещества под названием фреон – в основном это смесь этана и метана. Главной особенностью этого вещества является его низкая температура кипения.

Что происходит при 5-10°С. При этом фреон при испарении может нагреваться до 70-90°. Эти особенности позволяют отводить огромное количество тепла, причем достаточно быстро.

Причем этот хладагент бесцветен, не имеет запаха и, самое главное, безвреден для здоровья пользователей. В то же время наиболее востребованный на сегодняшний день тип фреона (R-22) оказывает негативное влияние на озоновый слой атмосферы.

Поэтому, если вы неравнодушны к вопросам экологии, вам стоит покупать кондиционеры, работающие на хладагенте R-410. Который не разрушает защитные слои в атмосфере.

На фото показана заправка кондиционера фреоном. Но следует помнить, что согласно так называемому Монреальскому протоколу использование фреона R-22 должно быть прекращено к 2030 году. И это очень важный момент. Так как чем меньше времени осталось до указанного срока, тем менее целесообразно покупать кондиционеры, работающие на вредном хладагенте

На практике довольно редко кондиционер заправляют фреоном. Например, после ремонта, технического обслуживания, утечки. И в любом случае указанный хладагент (R-410) не нанесет вреда здоровью пользователей и их питомцев.

Читайте также: Схема реверса с описанием подключения

Принцип работы и схема кондиционера

Кондиционер представляет собой достаточно простое оборудование, основные конструктивные элементы которого не представляют особой сложности. Поэтому подробно разберем его принцип работы, который к тому же предельно прост.

Как работает типовой кондиционер?

Испаряющиеся жидкости поглощают тепло, причем активно, а при конденсации (переходе из газообразного состояния обратно в жидкое) выделяют его. И эти физические явления традиционно лежат в основе принципа работы кондиционеров.

Вы можете убедиться, что этот метод отвода тепла эффективен даже в домашних условиях. Например, нанеся на поверхность кожи спиртовой раствор, который быстро испаряется и оставляет ощущение холода. Так как тепло поглощается с поверхности тела и отводится в сторону.

Проще говоря, в основе работы любого современного кондиционера лежат процессы кипения (с поглощением тепла) и конденсации (с выделением тепла). В ходе этих процессов происходит поглощение/выделение тепла по формулам, приведенным на графике. Где Q — количество теплоты, L — удельная теплота парообразования, а m — масса вещества

Именно это и происходит в помещении. Причина в том, что жидкий хладагент после попадания во внутренний блок кондиционера активно и в больших количествах поглощает лишнее тепло, при этом температура значительно повышается.

В результате он испаряется и перемещается в наружный блок (обычно расположенный снаружи здания). Там под воздействием более холодного воздуха, в значительных количествах продуваемого вентилятором, происходит обратный процесс.

На фото показан испаритель кондиционера. Который по своему внешнему виду напоминает обычный радиатор. Собственно так оно и есть. Так как конструкция этого элемента обеспечивает наиболее эффективный обдув помещения теплым воздухом, из которого хладагент поглощает тепло, делая помещение более прохладным

Это означает, что происходит конденсация, в результате которой хладагент снова становится жидким, при этом выделяется тепло. А потом последует новый цикл, и так до бесконечности.

Принципиальная схема работы оборудования

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

Далее в газообразном виде фреон движется к компрессору. А потом сжимается до 15-20 атмосфер. Кроме того, охлаждающая жидкость нагревается до 70-90 °С.

На схеме в упрощенном виде показан принцип работы любого современного кондиционера. Так на рисунке видно, что хладагент, охлажденный в конденсаторе, поступает в регулятор расхода (ТРВ). Где давление снижается, что позволяет жидкости еще больше охладиться.

А затем хладагент транспортируется в испаритель, где и происходит основной процесс. То есть охлаждать воздух при нагреве хладагента

Затем газ транспортируется в конденсатор, который активно продувается вентилятором. В результате воздействия нагнетаемого воздуха с более низкой температурой фреон выделяет тепло, что приводит к переходу в жидкое состояние.

Но температура все равно остается на 10-20°С выше, чем окружающий воздух. Эта проблема решается в тот момент, когда жидкость проходит через расширительный клапан. Там давление хладагента снова падает до небольших 3-5 атмосфер. Это позволяет фреону еще больше остыть, и он готов к очередному циклу поглощения тепла, поэтому он снова подается в испаритель.

На рисунке показана принципиальная схема кондиционера. В этом случае агрегат оснащается испарителем, расположенным внутри помещения. А другой, с конденсатором, снаружи. Это позволяет сделать процедуру теплообмена максимально эффективной. Кроме того, в наружном блоке всегда находится компрессор, который является самой шумной частью конструкции

Особенности функционирования кондиционера

Для работы кондиционера необходимо электричество, но это выгодно, так как он имеет достаточно высокий КПД.

Но если в сети наблюдаются регулярные перепады напряжения, следует сразу же установить стабилизатор во избежание выхода из строя данного типа кондиционерного оборудования.

Несмотря на простой и эффективный метод теплообмена, всегда следует помнить, что кондиционер будет работать так, как рекламируется, только при регулярном обслуживании.

Составляющие части внутреннего и наружного блока

Согласно закону сохранения энергии, чтобы обеспечить охлаждение воздуха в помещении, необходимо обеспечить отвод тепла, полученного в результате фазового перехода. Чтобы понять, как работает кондиционер, необходимо рассмотреть основные компоненты, входящие в состав внутреннего и наружного блоков агрегата.

Современные кондиционеры оснащены электронным блоком управления, который позволяет обеспечить необходимый температурный режим и задать необходимые технические характеристики кондиционера. Рассмотрим блок наружного блока кондиционера.

Наружный блок

В него входят такие узлы и механизмы, как:

1. фреоновый фильтр;
2. компрессор;
3. поклонник;
4. конденсатор;
5. четырехходовой клапан, устанавливаемый для изменения направления движения фреона в моделях, работающих как на охлаждение, так и на обогрев;
6. плата управления, которая в инверторных моделях блоков находится во внешнем блоке, в остальных модификациях электроника находится во внутреннем блоке;
7. фитинги для соединения труб из меди, обеспечивающие соединение внешнего и внутреннего блоков;
8. крышка для защиты электрических соединений и фитингов.

Размеры наружного блока кондиционера зависят от мощности и производительности, например, при мощности 2,7 кВт высота блока будет в пределах 42-60 см, при ширине 66-80 см и глубина 23-30 см. А вот более точные параметры, учитывая размеры соединения, лучше уточнять у консультанта при покупке изделия.

Ниже приводится описание конструкции внутреннего блока кондиционера.

Внутренний блок

В него входят такие узлы, как:

1. Передняя панель, которую легко разобрать для обслуживания, представляет собой пластиковую решетку, из которой кондиционер забирает воздух для направления в блок.
2. Вентилятор, обеспечивающий циркуляцию очищенного, нагретого или охлажденного воздуха.
3. Пластиковая сетка, выполняющая роль фильтра, разделяющего механические и биологические примеси в воздухе.
4. Фильтры тонкой очистки, обеспечивающие удаление из подаваемого воздуха болезнетворных микроорганизмов, пыли и неприятных запахов.
5. Испаритель для передачи тепла холодному фреону и его испарения, где воздух, подаваемый через конструкцию, нагревается или охлаждается.
6. Плата управления с микропроцессором.
7. Горизонтальные и вертикальные планки, обеспечивающие движение воздуха в нужном пользователю направлении.
8. Соединения от светильников, на которых монтируются медные трубы, обеспечивают связь между внутренней и наружной частями.

Размеры внутреннего блока кондиционера определяются площадью помещения, где необходимо обеспечить охлаждение воздуха. Для помещения площадью 25 м², например, достаточно использовать блок мощностью 2,7 кВт, где средняя длина внутреннего блока составляет 77 см, а высота может варьироваться в пределах 25-29 см.

Таким образом, создание комфортных условий осуществляется во внутреннем блоке, который устанавливается в подготовленную нишу из гипсокартона или подвесного потолка в помещении.

Принцип работы кондиционера на отопление отличается тем, что в этом режиме обеспечивается движение фреона в обратном направлении. Это может быть реализовано в конструкции сплит-системы или во многих моделях тепловых насосов.

Специалисты подчеркивают, что сам по себе кондиционер не создает ни холода, ни тепла, он обеспечивает движение энергии из внешней среды в помещение, охлаждая или нагревая его.

Основными характеристиками кондиционеров являются их холодопроизводительность и холодопроизводительность, выраженная в количестве кВт, которое необходимо использовать для обогрева помещения в помещении. При этом для помещения с высотой потолков 2,5–3 м 1 кВт способен обеспечить холодом помещение площадью 10 м².