Как устроен кондиционер (сплит-система)

В основе работы устройства находится способность впитывать в себя тепло при испарении и выводить его при конденсации. Рассмотрим более наглядно, как происходит эта процедура в сплит – системе.

Принципиальная схема кондиционера

Главными составными частями данного агрегата является:

• Компрессор.
• Испарительный элемент.
• Вентиль терморегуляции.
• Вентиляторы.

Из чего состоит кондиционер? Устройство, схема и принцип работы кондиционера

Из чего состоит кондиционер?

Основные компоненты кондиционера

Печатная плата управления и индикации, датчики температуры, пульт дистанционного управления, фильтры, электродвигатели и крыльчатки вентиляторов, сервисные и 4-х-ходовые клапаны, контакторы и реле, термостаты, конденсаторы — это безусловно основные компоненты кондиционера, узлы и детали, из которых состоит любой кондиционер.

Типы кондиционеров

Устройство кондиционеров различных типов (например, кассетного, канального, потолочного и колонного) приведены в таблице. Как видно, функциональная схема одинакова для всех, отличие вызвано лишь конструктивными особенностями внутренних блоков.

Внутренний блок кондиционера

Передняя панель — пластиковая решетка, через которую внутрь блока поступает воздух. Панель легко снимается для обслуживания кондиционера (например, для чистки фильтров и т.п.)

Фильтр грубой очистки — представляет собой пластиковую электростатическую сетку и предназначен для задержки крупной пыли, шерсти животных и т.п. Для нормальной работы кондиционера фильтр необходимо чистить, как правило, не реже двух раз в месяц.

Испаритель — в результате продувки через радиатор воздух охлаждается, в нем происходит нагрев холодного фреона и его испарение.

Горизонтальные жалюзи — регулируют направление воздушного потока по вертикали с помощью электродвигателей, управляемых лишь с пульта.

Индикаторная панель (дисплей) — на передней панели кондиционера установлены светодиоды, показывающие не только режим работы кондиционера, но и сигнализирующие о возможных неисправностях.

Фильтр тонкой очистки — бывает различных типов. Как правило, используется угольный (удаляет неприятные запахи), электростатический (задерживает мелкую пыль) и т.п. Наличие дополнительных фильтров не оказывает влияния на работу кондиционера, однако, меняет качество воздуха.

Вентилятор — электродвигатель с турбиной, обеспечивает обдув испарителя и имеет, как правило, несколько скоростей вращения.

Вертикальные жалюзи — для регулировки направления воздушного потока по горизонтали. В бытовых кондиционерах положение этих жалюзи можно регулировать только вручную. Возможность регулировки с пульта ДУ есть только в некоторых моделях элитных кондиционеров.

Поддон — расположен под испарителем и служит не только для сбора, но и отвода наружу через дренажный шланг конденсата, образующегося на поверхности холодного испарителя.

Плата управления — блок электроники с центральным микропроцессором, как правило, располагается с правой стороны внутреннего блока. Если компрессор — «сердце» кондиционера, то платы управления (блок электроники) — его мозг.

Штуцерные соединения — расположены в нижней задней части внутреннего блока. К ним подключаются медные трубы, соединяющие блоки.

Внутренний блок комплектуется пультом управления для включения кондиционера, а также выбора режима работы и установки пользовательских настроек. Пульт управления может быть не только дистанционным, но и проводным.

Наружный блок кондиционера

Компрессор — бесспорно, сердце кондиционера: он сжимает фреон и поддерживает его движение по холодильному контуру. Подробнее с компрессорами к кондиционерам можно ознакомиться, например, в разделе компрессоры.

Четырехходовой клапан — устанавливается в кондиционерах с тепловым насосом для того, чтобы менять направление движения фреона в режиме обогрева. При этом внутренний и наружный блок как бы меняются местами: внутренний блок работает на обогрев, а наружный — на охлаждение.

Плата управления — устанавливается не только в инверторных и мульти-сплит-системах, но и в кондиционерах кассетного или канального типа. В обычных сплит-системах, как правило, всю электронику размещают только во внутреннем блоке.

Вентилятор — создает поток воздуха, обдувающего конденсатор. В моделях небольшой производительности электродвигатель вентилятора имеет только одну скорость вращения. Такой кондиционер может стабильно работать лишь в небольшом диапазоне температур наружного воздуха. В моделях более высокого класса и мощности, рассчитанных на широкий температурный диапазон, а также, во всех полупромышленных кондиционерах электродвигатель вентилятора имеет 2 — 3 фиксированных скорости вращения или же плавную регулировку. Электродвигатели используются вместе с пусковыми и рабочими конденсаторами.

Датчики температуры и давления, реле и контакторы — все это бесспорно важные электронные компоненты кондиционера, на показаниях которых постоен весь алгоритм работы системы.

Конденсатор — радиатор, в котором происходит охлаждение и конденсация фреона: продуваемый через конденсатор воздух в результате нагревается.

Фильтр фреоновой системы — устанавливается, как правило, перед входом компрессора и защищает его от медной крошки и других мелких частиц, которые могут попасть в систему при монтаже кондиционера. Разумеется, если монтаж выполнен с нарушением технологии и в систему попало большое количество мусора, то фильтр не поможет.

Штуцерные соединения — сервисные клапаны — к ним подключаются медные трубы, соединяющие наружный и внутренний блоки, а также манометры.

Защитная быстросъемная крышка — закрывает штуцерные соединения и клеммный разъем, используемый для подключения электрических кабелей. В некоторых моделях защитная крышка закрывает только клеммный разъем, а штуцерные соединения остаются снаружи.

Схема кондиционера

Так называемая взрыв-схема с обозначением абсолютно всех деталей и узлов, которые подлежат заказу у производителя, как правило, приводятся в сервис-мануалах на каждую конкретную модель. Знание партномера запчасти, безусловно, облегчает ее поиск при заказе у поставщика.

К примеру, можно посмотреть и скачать вырезки из сервисной инструкции SAMSUNG:
— внутренний блок кондиционера схема
— внешний блок кондиционера схема

Схема циркуляции хладагента

Электрическая схема сплит-системы

Для поиска и устранения неисправностей инженер безусловно должен уметь читать и понимать электрические функциональные и принципиальные схемы. Однако, не все производители приводят электрические принципиальные схемы в сервис-мануалах. Это может быть вызвано не только требованиями политики конфиденциальности, но и уходом от ремонта на компонентном уровне к замене неисправной платы или узла целиком. Поэтому иногда достаточно определить неисправность на функциональном уровне. К примеру, ниже представлены электрические схемы внутреннего и внешнего блоков сплит-системы DAEWOO DSB-187LH.

Принцип работы кондиционера

Компрессор, конденсатор, дроссель (капиллярная трубка, терморегулирующий аппарат) и испаритель соединены тонкостенными медными трубками и в результате образуют холодильный контур. Внутри контура циркулирует хладагент (скорее всего смесь фреона с небольшим количеством компрессорного масла). В современных кондиционерах прежде всего используются фреоны R22 и R410A.

1 — конденсатор, 2 — терморегулирующий вентиль, 3 — испаритель, 4 — компрессор.

Рассмотрим процесс работы кондиционера, использующего, например, фреон R22. На вход компрессора из испарителя поступает газообразный хладагент под низким давлением в 3—5 атмосфер и температурой от +10 до +20 °C. Компрессор кондиционера сжимает хладагент до давления 15—25 атмосфер, в результате чего хладагент нагревается до +70—90 °C, после чего он поступает в конденсатор.

Благодаря интенсивному обдуву конденсатора, хладагент остывает и вследствие чего переходит из газообразной фазы в жидкую с выделением дополнительного тепла: воздух, проходящий через конденсатор, нагревается. В результате на выходе конденсатора хладагент находится в жидком состоянии, под высоким давлением и с температурой на 10—20 °C выше температуры атмосферного (наружного) воздуха. Из конденсатора тёплый хладагент попадает в терморегулирующий вентиль, который в простейшем случае представляет собой капилляр (как правило, длинную тонкую медную трубку, свитую в спираль). На выходе терморегулирующего вентиля давление и температура хладагента существенно понижаются, часть хладагента при этом может испариться.

После дросселирующего устройства (капиллярной трубки или ТРВ) смесь жидкого и газообразного хладагента с низким давлением поступает в испаритель. В испарителе жидкий хладагент переходит в газообразную фазу с поглощением тепла. То есть, воздух, проходящий через испаритель, остывает и далее газообразный хладагент с низким давлением поступает на вход компрессора и весь цикл повторяется.

Подробное описание принципа работы системы кондиционирования на примере оконного кондиционера. На видео показано не только устройство кондиционера, но и описаны основные процессы протекающие в холодильном контуре, а также принцип фазового перехода хладагента.

Этот процесс лежит в основе работы любого кондиционера, причем, он не зависит от его типа, модели или производителя.

Внешняя часть кондиционера

Внешний блок устройства устанавливается снаружи помещения и включает следующие узлы:

1. Вентилятор. Его задача заключается в охлаждении конденсатора;
2. Конденсатор. Иными словами, это радиатор, который необходим для остужения и конденсации жидкости фреон. Воздушный поток, усваивающийся около конденсатора, подогревается, после чего выходит наружу;
3. Компрессор. Необходим для сжатия хладагента, а также он поддерживает его прохождение по холодильному конуру;
4. В современных инверторных кондиционерах имеется плата управления. Помимо нее, этот тип оборудования содержит множество других элементов электроники;
5. Некоторые модели оборудования, которые располагают функцией подогрева, имеют встроенный четырехходовый клапан. При работе оборудования в режиме на обогрев, клапан способен менять направление движения рабочей жидкости (фреона). В этот самый момент внутренняя и внешняя часть оборудования как бы меняются местами друг с другом и выполняют не свою работу;
6. Штуцерные соединения. Они предназначены для подсоединения медных трубок, которые связывают между собой внутреннюю и внешнюю части оборудования;
7. Фильтр, расположенный на выходе компрессора, необходим для защиты фреона и компрессора от частичек пыли и грязи, которые могут осесть в системе во время монтажных работ;
8. Защитная основа (или крышка), которая предназначена для защиты штуцерных соединений. Помимо того, они закрывают электрические разъемы устройства.

Особенности устройства кондиционера

Кондиционеры имеют в оснащении ряд элементов, обеспечивающих функциональность прибора. Рассмотрим составные части современных сплит-систем.

Внешний блок

Внешний модуль устанавливается с уличной стороны помещения. В этом блоке находится несколько важных составляющих.

Что входит во внешний модуль:

1. Компрессор – сжимает фреон и задает хладагенту определенное движение по контуру.
2. Конденсатор – преобразует хладагент в жидкое состояние.
3. Испаритель – преобразует фреон из водянистого состояния в газообразное.
4. Вентиль терморегуляции – снижает напор хладагента.
5. Вентилятор – обеспечивает интенсивный теплообмен.
6. Фильтры – защищают контур прибора от проникновения пыли, грязи и других чужеродных частиц.

Внутренний блок

Вторая составная часть сплит-системы – внутренний блок, устанавливаемый внутри помещения, который и обеспечивает распространение охлажденных потоков воздуха.

Составляющие внутреннего блока:

1. Испаритель (радиатор). Он сильно охлаждается фреоном. Через радиатор прогоняется воздух, который моментально становится холодным.
2. Вентилятор – обеспечивает циркуляцию охлажденного воздуха в помещении.
3. Фильтр грубой очистки, задерживающий грубую пыль.
4. Дополнительные фильтры, в зависимости от модели оборудования, выполняющие очистку воздуха от различных частиц, запахов и т. д. Это могут быть фильтры антибактериального, угольного и электростатического типа.
5. Жалюзи для регулировки направления воздушного потока.
6. Индикатор на панели показывает режим работы кондиционера.
7. Командный блок – панель управления прибором.
8. Ванночка-дренаж, где собирается конденсат, пыль и другие посторонние частицы.

Кроме этого, кондиционеры оснащены передней панелью, через которую внутрь поступает воздух, штуцерными соединениями и мотором вентилятора, обеспечивающим вращение крыльчатки.

Принцип работы и схема кондиционера

Все элементы кондиционера – единая система, соединенная медными трубками, образующими холодильный контур. Принцип работы основан на замкнутом цикле. Рассмотрим, как работает обычный кондиционер.

Принцип работы:

1. Газообразный фреон поступает в компрессор, где эта субстанция достигает давления 15-25 атм, одновременно повышается температура до +70-90 0 .
2. Под действием давления охлаждающий хладагент движется к конденсатору, где происходит его обдувание вентилятором и остывание. Далее он превращается в жидкость и выделяет тепловую энергию. Нагревается выходящий из конденсатора воздух. Охлаждающая жидкость выходит из теплообменника. Ее температура на 10-20 0 превышает температуру окружающего воздуха.
3. В медном дросселе, выполненном в виде спирали, давление и температура фреона снижается и происходит его частичное испарение.
4. Парообразная и жидкая фракция хладагента поступает в испаритель, который превращает фреон в газообразную форму и поглощает тепло.
5. Вентилятор прогоняет воздух через испаритель, охлаждает его и подает в помещение.
6. Фреон вновь засасывается компрессором. Процесс охлаждения воздуха повторяется.

Работа на охлаждение

Охлаждение воздуха – основная функция кондиционеров. Пользователь самостоятельно устанавливает оптимальные параметры температуры воздуха в помещении для обеспечения комфортного микроклимата. При повышении температуры воздуха выше заданных параметров прибор автоматически включается.

Рабочий диапазон климатического оборудования на охлаждение +1-30 0 .

Работа на обогрев

В режиме обогрева функционируют некоторые модели двухконтурных сплит-систем. Они выполняют нагрев воздуха до температуры, установленной пользователем. Нагретый воздух равномерно распределяется по помещению. Производительность работы невысокая, поэтому это оборудование нельзя применять в качестве основного источника обогрева.

Изучив особенности устройства кондиционера, принцип работы и его возможности, можно выбрать наиболее подходящий вариант для установки. Это также позволит правильно эксплуатировать климатическое оборудование, обеспечивая комфортный микроклимат в помещении в любую погоду.

Детализированная схема работы кондиционера

Теперь, когда вы знаете основные элементы, можно рассмотреть более подробно схему работы данной системы. Итак, при активации режима охлаждения с пульта управления в системе включается компрессор. Он нагнетает давление и гонит газ через радиатор. Пройдя радиатор (в наружном блоке), газ становится жидким и горячим (если помните, при конденсации он выделяет теплоту).

Теперь горячий жидкий фреон (который до радиатора был газом) поступает на терморегулирующий вентиль, где давление фреона понижается. В результате этого происходит испарение фреона, и на испаритель поступает газожидкостная холодная смесь (фреон становится холодным при испарении). Испаритель охлаждается, и вентилятор сдувает с него холод в помещение. Затем газообразный фреон снова попадает в конденсатор, и на этом этапе круг замыкается.

Эта принципиальная схема кондиционера справедлива для всех типов. Вне зависимости от модели, мощности и функционала системы все кондиционеры построены именно по такому принципу, включая автомобильные, промышленные и бытовые.

Принцип работы и устройство кондиционера

Вы удивитесь, но кондиционер работает очень просто. Для сравнения: достаточно капнуть на кожу воду, пока она испаряется, вы ощущаете холод. Принцип устройства бытового кондиционера такой же: хладогент, циркулируя, охлаждается и нагревается. Разбираемся, как работает кондиционер в квартире, что такое сплит-система и из чего она состоит.

Кондиционер иначе называется сплит-системой (от англ. split — разделение). Он состоит из двух блоков: наружного и внутреннего. Первый крепится на стене со стороны улицы, второй — в помещении. Вместе они составляют замкнутую систему движения хладагента — рабочего вещества кондиционера.

Внешний и внутренний блок сплит-системы (кондиционера)

Основные узлы кондиционера

компрессор. Сжимает хладагент, который в процессе сжатия нагревается, и поддерживает его движение по холодильному контуру;

конденсатор. Радиатор, находящийся в наружном блоке. В нём газообразный фреон,охлаждаясь за счет обдува уличным воздухом, конденсируется до жидкого состояния;

дросселирующее устройство. Понижает давление, уменьшая температуру хладагента;

испаритель. Радиатор, находящийся во внутреннем блоке. Противоположен по принципу действия конденсатору: в нем фреон при повышении температуры испаряется;

вентиляторы. Обеспечивают теплообмен внутреннего и внешнего блоков кондиционера с окружающей средой;

медные трубки, по которым циркулирует хладагент.

Устройство наружного блока

Наружная часть кондиционера размещается на стене со стороны улицы. Это позволяет обеспечить отведение тепла из помещения и снизить уровень шума в нем. Наружный блок состоит из нескольких базовых частей:

вентилятор. В простых моделях имеет одну скорость вращения. Дорогие варианты предполагают несколько скоростей либо плавную регулировку;

конденсатор. В домашних кондиционерах используются конденсаторы воздушного охлаждения;

компрессор. Встречаются классические роторные и двухроторные. Вторые отличаются практически полным отсутствием вибраций.;

дросселирующее устройство. В домашних кондиционерах имеет вид капиллярной трубки или электронного расширительного вентиля;

плата управления. Во внешнем модуле встречается лишь на инверторных кондиционерах.

Устройство внутреннего блока

Внутренний блок — часть сплит-системы, которая располагается в комнате. В него входят:

декоративная передняя панель корпуса. За ней скрываются воздушные фильтры и испаритель (теплообменник).

фильтр грубой очистки. Сетка, которая ловит на входе во внутренний блок крупные частицы: шерсть, волосы, пыль;

фильтры тонкой очистки;

вентилятор. В отличие от вентилятора наружного блока, как правило, имеет несколько скоростей;

испаритель. Представляет собой медную трубку с алюминиевым оребрением;

горизонтальные жалюзи. Подвижные элементы блока, которыми можно управлять при помощи пульта. Они направляют поток воздуха в нужную сторону по вертикали;

вертикальные жалюзи. Почти во всех бытовых сплит-системах их можно регулировать лишь вручную. Направляют воздушный поток по горизонтали;

блок управления. В защищенном пластиковом боксе установлена плата управления, к которой подключены пусковые элементы двигателей и датчиков;

индикаторная панель. Располагается на передней панели кондиционера и демонстрирует состояние работы оборудования;

дренажная ванночка. Лоток, в который стекает конденсат с поверхности теплообменника. Затем конденсат отводится в канализацию или на улицу по дренажной трубке.

Внутренних блоков в квартире можно установить несколько. При этом они могут быть подключены к одному наружному блоку.

Принцип работы кондиционера

Основа процесса — особенность жидкостей поглощать тепло при испарении и отдавать его при конденсации. В кондиционере циркулирует хладагент, который в зависимости от температуры и давления меняет агрегатное состояние, то есть становится то газом, то жидкостью.

Четыре базовых узла – компрессор, конденсатор, дросселирующее устройство и испаритель – объединены между собой трубками, создающими холодильный контур, внутри которого движется хладагент.

Принцип работы кондиционера

Из испарителя в компрессор поступает газообразный хладагент с низкой температурой. В компрессоре производится сжатие газа, одновременно повышаются и давление, и температура газообразного хладагента. Далее горячий хладагент под большим давлением поступает в конденсатор.

В конденсаторе газ остывает, т.к. обдувается потоком более холодного воздуха и превращается в жидкость, отдавая тепло. А выходящий из конденсатора воздух нагревается за счет тепла, отданного сжатым хладагентом.

Далее хладагент поступает в дросселирующее устройство. На этом участке он несколько теплее атмосферного воздуха, находится в жидком состоянии и под высоким давлением. В процессе прохождения через дросселирующее устройство давление хладагента резко снижается. Это сопровождается понижением его температуры.

В завершении цикла хладагент возвращается в испаритель, где на него воздействует комнатный воздух. Хладагент вновь становится газом, забирая тепло из комнаты. И такой цикл повторяется до тех пор, пока кондиционер включен.

Как избежать поломок?

Пожалуй, одна из самых сложных проблем при работе сплит-системы – это не успевший перейти в газ хладагент. Из испарителя жидкость попадает на вход компрессора, а поскольку жидкость – несжимаемое вещество, происходит гидроудар. Основная причина поломки – в загрязнении фильтров внутреннего блока, засорении тополиным пухом поверхности конденсатора внешнего блока. Поэтому нужна профилактика: регулярная очистка и плановые осмотры специалистом.

Если соблюдать простые правила, сплит-система прослужит долгие годы, обеспечивая надежное и безупречное кондиционирование воздуха.

Принцип действия

Рассмотрим, как работает кондиционер, принцип действия которого основан на изменении фазового состояния носителя, достигаемого за счет охлаждения теплообменника и последующего пропускания воздуха с улицы через него.

Процесс кондиционирования воздуха включает в себя несколько этапов, среди которых специалисты выделяют:

1. Подачу рабочего вещества, находящегося под низким давлением 3–5 бар в газообразном состоянии и имеющего температуру от +10 до +20 °C из внешнего блока через фильтр в компрессор.
2. Сжатие в компрессоре, при котором давление фреона возрастает до 15–25 бар, что закономерно ведет к увеличению температуры вещества до +70—90 °C.
3. Подачу хладагента в охлаждаемый при помощи воздуха, подаваемого вентилятором конденсатор, в результате чего при взаимодействии с охлажденными поверхностями теплообменника происходит переход рабочей среды в жидкое состояние.
4. Прохождение находящегося под высоким давлением хладагента через медную трубку, выполненную в виде спирали. После терморегулирующего вентиля рабочее вещество имеет низкое давление и температуру, этот этап необходим для понижения температуры кипения хладагента, которое вместе с испарением частично наблюдается в самом дросселирующем устройстве.
5. Поступление фреона, имеющего низкое давление и температуру в испаритель-теплообменник. В нем впитывая теплый воздух из помещения, хладагент переходит из жидкой формы в газообразную фазу, попутно отдавая холодный воздух, направляемый вентилятором в комнату.

Описанный цикл завершается тем, что фреон в форме газа, имеющего низкое давление, подается к входному патрубку компрессора и процесс повторяется.