Единственный бытовой прибор, с которым можно сравнивать кондиционер - это холодильник. Внутри холодильника продукты охлаждаются, а тепло отводится в окружающее пространство.
В кондиционере происходит нечто подобное, но роль отсека для продуктов выполняет охлаждаемое помещение, а тепло отводится на улицу. Если же требуется прогреть помещение, то наоборот - кондиционер берет тепло с улицы и несет его в дом.
Каким же образом кондиционер переносит тепло с холодной улицы в прогретую комнату? Законы физики здесь не нарушаются - кондиционер способен вытворять подобные фокусы благодаря двум законам природы.
Во-первых, при испарении любая жидкость поглощает тепло. Для того, чтобы убедиться в справедливости этого утверждения, достаточно капнуть на руку бензином, спиртом или ацетоном. Вы тут же почувствуете холод. И, наоборот, при конденсации пара тепло выделяется. Осталось только сделать так, чтобы жидкость закипала при низкой температуре, поглощая тепло, а конденсировалась при высокой. Чтобы добиться такого эффекта, нужно просто изменять давление. Убедиться в справедливости этого утверждения можно, забравшись высоко в горы. Из-за низкого давления там мяса не сваришь - вода кипит уже при 70-75 градусах.
В сплит-системе роль "гор" выполняет компрессор, который создает разряжение, заставляющее фреон двигаться по замкнутому кругу, испаряясь во внутреннем блоке и снова превращаясь в жидкость во внешнем. Если же помещение необходимо не охлаждать, а греть, блоки меняются ролями.
Примерно так же работает и оконный кондиционер, только все его агрегаты размещены в одном корпусе, часть которого выглядывает на улицу. А вот мобильный моноблок, полностью находящийся в помещении, сбрасывает тепло через гофрированный шланг, который выводят в форточку, приоткрытое окно или дверь.
Кондиционер охлаждает ваш дом посредством холодного блока, который находится в помещении и называется испарителем.
Конденсатор (внешний блок) выбрасывает накопленное тепло на улицу.
Испарительный и конденсаторный блоки представляют из себя трубопроводы в форме серпантина, обернутые аллюминевыми пластинами.
Обычно они делаются из меди.
Насос, называемый компрессором, перемещает теплопереносящую жидкость (охладитель) между испарителем и конденсатором.
Он прогоняет охладитель по трубопроводу и через пластины в блоках.
Жидкий охладитель испаряется во внутреннем блоке, аккумулируя тепло из воздуха и таким образом охлаждает помещение.
Горячий воздух выкачивается на улицу.
В основе работы кондиционера лежит перемещение тепла сжиженным газом, который называют хладагентом, в процессе перехода его из жидкости в пар и обратно.
Основными узлами любого кондиционера являются:
- компрессор,
- испаритель (радиатор, расположенный во внутреннем блоке кондиционера),
- конденсатор (радиатор, расположенный во внешнем блоке)
- и два вентилятора, служащих для обдува испарителя и конденсатора.
Компрессор, испаритель и конденсатор соединены медными трубами, внутри которых циркулирует хладагент (фреон).
В процессе работы кондиционера происходит следующее: на вход компрессора подается газообразный фреон под низким давлением в 3-5 атмосфер.
Компрессор сжимает его до давления 10-15 атмосфер, в результате хладагент нагревается, после чего поступает в конденсатор.
Благодаря интенсивному обдуву конденсатора фреон остывает и переходит из газообразной формы в жидкую с выделением дополнительного тепла.
При этом воздух, проходящий через конденсатор, нагревается. Из конденсатора жидкий фреон через понижающий давление клапан поступает в испаритель.
В испарителе давление хладагента уменьшается и начинается процесс испарения, сопровождающийся поглощением тепла.
Таким образом, температура испарителя понижается, что в свою очередь приводит к охлаждению потока воздуха, проходящего через испаритель и поступающего в кондиционируемое помещение.
Затем газообразный фреон возвращается на вход компрессора и весь цикл повторяется
Температура кипения хладагента намного ниже температуры кипения воды.
Например, температура кипения наиболее часто используемого хладагента - фреона R-22 составляет 5-10°С.
Из хладагентов наибольшее распространение получили фторсодержащие вещества — фреоны.
Марку фреона обозначают буквой R и несколькими цифрами, отражающими его химический состав.
Хладагент должен обеспечить высокую тепло- или холодопроизводительность кондиционера, измеряемую в киловаттах и характеризующую эффективность системы.
Если при этом максимальное рабочее давление фреона не превышает 30 атмосфер, то для трубопровода можно использовать стандартную медную трубку с толщиной стенки 0,8 мм.
Кроме того, хладагент должен быть достаточно распространенным и допускать возможность дозаправки системы кондиционирования, чтобы без необходимости не перезаправлять аппарат полностью.
К сожалению, большинство фреонов содержит хлор, который под воздействием ультрафиолетовых солнечных лучей может выделяться в свободном состоянии.
Такой процесс приводит к разрушению озонового слоя стратосферы Земли путем образования в ней озоновых дыр.
Через эти дыры ультрафиолетовое излучение легче достигает поверхности Земли и оказывает вредное влияние на человека, а также приводит к изменению климата нашей планеты.
Согласно международной Монреальской декларации 1992 года об уменьшении выбросов в атмосферу хлорфторуглеродов, к 2020 году должно быть прекращено использование ряда фреонов, в том числе Р22.
В связи с этим одной из тенденций производства современных кондиционеров является переход к холодильным агентам без хлора.
Рассмотрим работу кондиционера в режиме охлаждения
Благодаря работе компрессора, размещенного в наружном блоке (конденсатор), во внутреннем блоке (испаритель) создается пониженное давление.
Температура хладагента в этот момент равна 5-10°С, поэтому он начинает кипеть и переходит в пар.
Необходимая для этого энергия поступает от теплого воздуха помещения, отдающего часть своего тепла хладагенту.
Охлажденный таким образом воздух возвращается вентилятором обратно в помещение.
В то же время парообразный хладагент, проходя через компрессор, сжимается под воздействием высокого давления и температура его увеличивается до 50-60°С.
Далее горячий пар охлаждается в наружном блоке и снова превращается в жидкость, отдавая тепло окружающему воздуху при помощи вентилятора наружного блока.
И даже если температура окружающей среды достигает 40-45°, она все же ниже температуры хладагента.
После конденсатора жидкий хладагент пропускается через капиллярную трубку.
Давление при этом резко падает и температура хладагента вновь опускается до 5-10°С, в результате чего жидкость снова начинает кипеть в испарителе, поглощая тепло из охлаждаемого помещения.
