Принцип работы кондиционера

Основной функцией первых кондиционеров счита­лось только охлаждение воздуха в помещениях. В наше время возможности кондиционеров заметно расшири­лись, впрочем, как и требования, которые к ним те­перь предъявляются потребителями. Теперь кондици­онеры могут и охлаждать, и обогревать помещения, могут фильтровать воздух и очищать его тем самым от пыли и химических соединений, которые вредят чело­веческому здоровью и снижают работоспособность лю­дей. Также с помощью кондиционеров регулируется уровень влажности, т. е. создается оптимальный мик­роклимат, находясь в котором, люди чувствуют себя максимально комфортно. Получается, что современные кондиционеры стали не просто агрегатами, висящими на стене и иногда обдувающими людей прохладным воздухом, а суперуниверсальным оборудованием, по мере работы которого в помещениях создаются наилучшие условия для жизни и рабочего процесса.

Чтобы вникнуть в хитрости устройства кондицио­неров и в то, каким образом такой небольшой агрегат может настолько облегчить жизнь в жару, не нужно прикладывать каких-то особых мозговых усилий. На самом деле все очень просто, а доказать это лучше всего на примере обычной сплит-системы.

Еще со школьных лет, а точнее, с уроков физики все знают, что, испаряясь, жидкость поглощает опре­деленное количество тепла. Например, если вылить на руку одеколон или спирт, то непременно будет чув­ствоваться холод. С другой стороны, во время конден­сации пара в каком-либо месте выделяется большое количество тепла. Как раз по такому принципу и рабо­тают все кондиционеры. Если присмотреться повнима­тельнее, хитростей в их устройстве не так уж и много.

Обычный кондиционер предстает перед нами в виде замкнутого герметичного контура, в котором, как из­вестно, движется так называемый хладагент — специ­альное вещество, на котором базируется вся работа аг­регата. Этот хладагент испаряется в одном из отделе­ний кондиционера и поглощает в процессе своей работы тепло, а в другом отделении он уже конденсируется, т. е. тепловая энергия, поглощенная им ранее, теперь выделяется. Обмен тепловой энергией, имеющейся в воздухе и в хладагенте, осуществляется вследствие фун­кционирования воздушных теплообменников. Это спе­циальные трубки из меди, которые снабжены некото­рым количеством алюминиевых пластин, располагае­мых поперек этих трубок. Чтобы теплообмен между воздухом и хладагентом происходил максимально быс­тро, в системы кондиционирования воздуха встраива­ют вентиляторы, функцией которых является проду­вание воздуха через теплообменники. Эти два вентиля­тора — для поглощения и отдачи тепла — называют соответственно конденсатором и испарителем.

Если кондиционер работает в режиме охлаждения, то роль испарителя будет исполнять внутренний теп­лообменник (т. е. тот, который устроен в помещении), а роль конденсатора — наружный. Если же кондици­онер используется для обогрева помещения, то венти­ляторы меняются ролями.

Интересен тот факт, что «холод» не вырабатывает­ся как таковой самой системой кондиционирования воздуха, а образуется посредством переноса тепловой энергии из одной части кондиционера в другую за счет циркуляции хладагента. Таким образом, появился так называемый тепловой насос. Вместе с тем кондицио­нер всегда производит «тепла» или «холода» в 2-3 раза больше, чем затрачивает на то электроэнергии. Такое явление вызывает искреннее удивление у людей, не знакомых с основами холодильной техники. Сразу возникает вопрос, может ли существовать такая ма­шина, чтобы ее КПД (коэффициент полезного действия) составлял около 300%?

Почему хладагент «выбрасы­вает» тепло на улицу, где температура выше +40 °С, в то время как в помещении она не превышает 20 С? Ответ на этот вопрос очень прост, даже в какой-то степени элементарен.

Во-первых, в курсе физике существует разумное объяснение: температура испарения и конденсации лю­бой жидкости (так называемый фазовый переход) за­висит изначально от давления, потому что под его воз­действием и происходит весь процесс. Это зависимость без каких-либо скачков и перепадов, т. е. чем выше показатель давления, тем большая температура необ­ходима для фазового перехода.

Во-вторых, для закипания жидкого хладагента, в процессе которого будет поглощаться и выделяться теп­ло, давление должно быть определенной величины, т. е. при нем температура испарения и конденсации дол­жна стать значительно ниже, чем температура воздуш­ных масс в окружающей среде. Есть и обратный эф­фект — испаренный хладагент сможет трансформиро­ваться обратно в жидкое состояние в том случае, если давление будет соответствовать величине, при которой температура фазового перехода будет больше, чем тем­пература воздушных масс в окружающей среде.

Но для полноценной работы кондиционера необхо­димы еще как минимум два дополнения. К ним отно­сятся компрессор, выполняющий функцию повышения давления до уровня конденсации (компрессор устанав­ливается в контуре перед конденсатором), и дроссели­рующее устройство, способное понижать давление для начала процесса испарения. Такое устройство устанав­ливается перед вентилятором-испарителем.

Итак, вот основные элементы, необходимые для работы кондиционера: замкнутый контур, внутри ко­торого есть хладагент; наружный и внутренний теп­лообменники; компрессор; дросселирующее устрой­ство. Эти составные части есть в любой модели конди­ционера — от самой простой до наиболее сложной комплектации.

Если в функции кондиционера входит не только охлаждение, но и нагрев, то в нем должен быть также установлен четырехходовой вентиль. Его назначение — трансформация вентилятора-конденсатора в испари­тель и обратное действие. Подобные модели кондици­онеров носят название «кондиционер с реверсивным циклом», а расшифровывается это следующим обра­зом: кондиционер, способный поставлять тепло и в помещение, и на улицу.