Принцип работы кондиционеров на охлаждение и обогрев, устройство, особенности ВСЕХ видов

Обновлено: 15 июня 2022.

Какой принцип работы кондиционера знают немногие, но все ими пользуются. Чтобы грамотно использовать климатическую технику, нужно знать, как она устроена и работает. Как работает кондиционер на обогрев и холод?

В этой статье мы разберем принцип работы кондиционеров всех видов. А именно: сплит-систем, мультизональных, канальных, мобильных (3 типов), колонных, кассетных, напольных и потолочных. Для начала рекомендуем ознакомиться с устройством кондиционера, его принципом работы на обогрев и охлаждение.

Устройство кондиционера, назначение узлов

В кондиционере есть 7 основных элементов:

1. Компрессор;
2. Испаритель;
3. Конденсатор;
4. Терморегулирующий вентиль (ТРВ);
5. Капиллярная трубка;
6. Датчик температуры;
7. Магистраль с фреоном (хладагентом).

В зависимости от типа кондиционера эти узлы могут быть расположены по-разному. Но выполняют они одну и ту же функцию.

Компрессор – необходим для сжатия фреона и его прокачки по медным трубкам. Он повышает давление газообразного хладагента так, что он переходит в состояние жидкости.

Испаритель – в него попадает жидкий фреон под давлением.  Внутренний объем узла и сечение трубок большие, поэтому хладагент закипает и испаряется.

Конденсатор – в нем компрессор сжимает фреон, сжижая его.

ТРВ – терморегулирующий вентиль, регулирует количество фреона, попадающего в испаритель.

Капиллярная трубка – служит для перекачки фреона между входом и выходом компрессора для уравнивания давления.

Датчик температуры – отслеживает температурный режим в помещении чтобы управлять скоростью работы компрессора, его включением и отключением.

Магистраль – медная трубка в теплоизоляции, связывающая все элементы системы, по которой циркулирует фреон.

Принцип работы кондиционера на охлаждение

Когда кондиционер работает на холод, фреон циркулирует по такому циклу: испаритель – компрессор – конденсатор. Охлаждение хладагента происходит в наружном блоке. Принцип работы таков:

1. Хладагент походит через ТРВ, который регулирует его количество;
2. Фреон в жидком состоянии попадает в испаритель, где его давление понижается за счет большого свободного объема;
3. При понижении давления хладагент начинает кипеть и активно испаряться;
4. В процессе перехода из жидкого в газообразное состояние, температура газа сильно падает;
5. Фреон попадает в радиатор, через него с помощью вентилятора продувается воздух, который охлаждается;
6. Фреон переходит в конденсатор, где его давление повышается компрессором;
7. Газ переходит в жидкое состояние, его температура сильно повышается;
8. Конденсатор обдувается внешним воздухом, температура фреона опускается;
9. Цикл повторяется снова.

В большинстве моделей кондиционеров конденсатор и компрессор находятся в наружном блоке. Испаритель – во внутреннем. Если вы посмотрите на заднюю стенку внешнего блока вашей сплит-системы, вы увидите змеевик с ламелями. Этот радиатор и есть конденсатором.

В процессе работы фреон в конденсаторе может нагреваться до температур выше 70 градусов. Поэтому, даже когда на улице +45, он будет охлаждаться за счет внешнего воздуха. Температура нагрева хладагента зависит от его типа и мощности компрессора.

При переходе жидкого фреона в газообразное состояние в испарителе, он может охлаждаться до минусовых температур. Из-за этого может обмерзать внутренний блок при неисправном датчике температуры или других поломках.

Принцип работы кондиционера на обогрев

В режиме работы на тепло, кондиционер начинает работать в обратном цикле. Испаритель и конденсатор меняются ролями. Для наглядности приведем примерные значения температуры. Вот принцип работы кондиционера на обогрев:

1. Фреон температурой -5 градусов проходит через ТРВ, который пропускает только его часть:
2. Он попадает в испаритель, где его давление повышается компрессором;
3. Из газообразной фазы он переходит в жидкую, его температура повышается до +60 градусов;
4. Хладагент попадает в радиатор;
5. Вентилятор продувает воздух через радиатор, фреон отдает тепло и охлаждается до +40;
6. Жидкий хладагент попадает в конденсатор, где давление падает;
7. Жидкость испаряется и переходит в газообразную фазу, температура газа падает до -25;
8. Вентилятор продувает воздух через конденсатор и нагревает фреон до -5;
9. Цикл повторяется снова.

Приведенные выше значения температур – только для наглядности. На самом деле не все кондиционеры могут эффективно работать на обогрев при низких температурах. Максимальные и минимальные рабочие температуры зависят от мощности компрессора и типа фреона.

Принцип работы сплит-системы кондиционера

Сплит-система – самый распространенный тип кондиционеров. Их ставят в частных домах и квартирах в 95% случаев. С английского слово split переводится как «раздельный». Обычная сплит-система состоит из двух блоков – наружного и внутреннего.

Наружный блок обеспечивает охлаждение или нагрев хладагента (в зависимости от режима) и его сжатие. В наружном блоке находятся:

• Компрессор;
• Конденсатор;
• ТРВ;
• Испаритель;
• Вентилятор обдува.

Внутренний блок отвечает за режимы работы кондиционера, скорость и направление обдува. Через него проходит воздух, который нагревается или охлаждается при продуве через испаритель. В состав внутреннего блока входят:

• Цилиндрический вентилятор;
• Радиатор;
• Электроника, управляющая режимами работы;
• Фильтр.

Между блоками проложена фреоновая магистраль, по которой циркулирует хладагент. Она состоит из двух медных трубок в теплоизоляции. По ним фреон проходит в противоположных направлениях, образуя замкнутый цикл.

Из внутреннего блока наружу устанавливается дренажная трубка для стока конденсата. В моделях с подмесом свежего воздуха используется небольшой воздуховод. Также от внутреннего к наружному блоку прокладывается кабель питания.

Что такое мульти-сплит?

Для обеспечения микроклимата в разных помещениях были разработаны мультизональные кондиционеры или мультисплит-системы. Первые модели были представлены компанией Daikin в 1982 году. Технология была зарегистрирована под торговой Variable Refrigerant Volume, VRV, что переводится с английского как «изменяемый объем хладагента».

Мульти-сплит кондиционер состоит из:

1. Наружного блока;
2. Нескольких внутренних блоков;
3. Системы регулирования.

Наружный блок отвечает за охлаждение или подогрев фреона за счет воздуха с улицы. Внутренние блоки регулируют скорость и направление обдува, в них находится электроника, отвечающая за режим работы.

Общий принцип работы мультизонального кондиционера основан на циклах конденсации и испарения хладагента. Подробнее об этом читайте в разделах Принцип работы кондиционера на охлаждение и Принцип работы кондиционера на обогрев. Отличия кроются в распределении фреона на несколько потоков.

Система регулирования представляет собой узел управления, связанный с наружным и внутренними блоками. Он отвечает за распределение фреона, обработку сигналов. Работает система следующим образом:

1. Узел управления получает сигнал о скорости обдува и температуре от каждого внутреннего блока;
2. Процессор определяет, какое количество фреона нужно подавать на каждый отдельный блок;
3. После подсчетов узел дает сигнал внешнему блоку, с какой скоростью должен работать компрессор (или как часто включаться);
4. При прокачке хладагента узел управления распределяет его между внутренними блоками.

Существуют базовые комплектации, которые включают внутренние блоки одного типа в определенном количестве, обычно 3-5 шт. (см. иллюстрацию). Многие компании предлагают нестандартные решения – вы можете подобрать необходимое количество внутренних блоков разных типов. Такие решения дороже, но практичнее.

Принцип работы канального кондиционера

Канальные кондиционеры можно отнести к сплит-системам. Но внутренний блок у них не похож на другие типы, хоть и связан с внешним фреоновой магистралью. Эти кондиционеры обычно используют в помещениях с приточной вентиляцией. Внутренний блок канального кондиционера устанавливают в систему вентиляции. Принцип работы канального кондиционера следующий:

• Воздух проходит через него и охлаждается или нагревается (в зависимости от режима работы);
• После этого он подается в помещение;
• Охлажденный или нагретый воздух покидает помещение через вытяжную вентиляцию.

Мощные канальные кондиционеры можно устанавливать для обеспечения температурного режима в нескольких помещениях. Для этого на входе приточной вентиляции монтируют один внутренний блок. После него вентиляционный канал расходится на несколько отдельных, по одному на каждое помещение.

Недостатком канального кондиционера является большое потребление электроэнергии. Дело в том, что он охлаждает воздух, поступающий с улицы. А уже охлажденный уходит из помещения за счет вытяжной вентиляции.

Существует другой способ использования канального кондиционера. Пи нем внутренний блок устанавливается в вентиляционном коробе, через который он прогоняет воздух. Вход и выход этого воздуховода находятся в разных конах помещения. При этом обеспечивается эффективное кондиционирование всей площади. Но в помещении создается устойчивый поток воздуха от выхода ко входу в воздуховод.

Принцип работы мобильного (напольного) кондиционера

Мобильные кондиционеры выполнены в виде моноблока. Компрессор, конденсатор и испаритель у них находятся в одном корпусе. Как у других типов, подогрев или охлаждение воздуха происходит за счет циклов конденсации и кипения хладагента.

Для охлаждения или нагрева фреона необходим поток воздуха, который должен проходить через конденсатор. Существуют два типа мобильных кондиционеров:

1. С одним воздуховодом;
2. С двумя воздуховодами.

Мобильный кондиционер с одним воздуховодом втягивает воздух из помещения, продувает его через конденсатор и выдувает наружу. Воздуховод выводится через любое отверстие в стене, перегородке и т.д. Лучший вариант – использовать специальные заглушки в окнах с вертикальной рамой.

У такой системы с одним воздуховодом есть большой недостаток. Она выкачивает воздух и создает тягу. Поэтому поступает воздух из других помещений через двери, систему вентиляции, проемы. Поступающий извне воздух обычно более теплый. За счет этого повышается энергопотребление.

Система с двумя воздуховодами лишена этого недостатка. У нее есть два шланга, которые выводятся наружу. Мобильный кондиционер через один воздуховод забирает воздух, пропускает его через конденсатор и выдувает через другой воздуховод.

Принцип работы мобильного кондиционера с двумя воздуховодами позволяет не выкачивать воздух из помещения. Поэтому охлаждение происходит эффективнее. Потребление электроэнергии у него ниже.

Современные мобильные кондиционеры могут работать на обогрев. Но возникают проблемы при монтаже. Места установки воздуховодов необходимо утеплять. Сами шланги желательно защитить теплоизоляцией.

Мобильный кондиционер без шлангов

Существуют мобильные напольные кондиционеры без шлангов. В их системе не используется хладагент, они работают за счет принудительного испарения воды. Принцип работы такого мобильного кондиционера следующий:

1. Воздух втягивается из помещения вентилятором;
2. Он проходит через фильтр, задерживающий пыль и грязь;
3. Поток воздуха продувается сквозь мембрану, смоченную водой;
4. Частички влаги испаряются с мембраны, ее температура падает и охлаждает воздух;
5. Увлажненный и охлажденный воздух попадает в помещение.

Существуют большие, вполне функциональные модели. Их стоимость ниже, чем у обычных мобильных кондиционеров, использующих для производства холода фреон. Но эффективность гораздо ниже.

В зависимости от мощности испарительного кондиционера и объема помещения, он может снизить температуру на 1-5 градусов за 1 час. С поддержанием температуры в охлажденном помещении он хорошо справляется.

Недостаток таких кондиционеров – постоянное увлажнение воздуха. Из-за низкой эффективности, они должны постоянно работать. За счет этого повышается влажность. Это может негативно сказаться на самочувствии, капли воды конденсируются на предметах мебели и обихода.

В последние годы появились мини-кондиционеры, такие как Arctic Air. Производители и продавцы говорят об их эффективности, но на практике это обман. При небольших размерах и малой мощности они могут охлади помещение не больше 2 кв.м. площадью. Подробнее про их «эффективность» читайте в статье: Мини кондиционер Arctic Air: отзывы, обман продавцов и принцип работы.

Существуют модели большой мощности, которые используются для централизованного охлаждения. Они также выполняют функцию вентиляционной системы. Такой испарительный кондиционер забирает воздух снаружи дома, охлаждает его и подает внутрь.

Как работает оконный кондиционер

Оконные кондиционеры – одни из самых дешевых и не требуют сложного монтажа. Они выполнены в виде моноблока. Все их узлы находятся в одном корпусе, который разделен на два отсека. Принцип работы оконного кондиционера основан на циркуляции, испарении и конденсации под давлением фреона.

В той части, которая находится со стороны помещения, расположен конденсатор и компрессор. Во внутренней части, обращенной в кондиционируемую комнату, установлен испаритель и терморегулируемый вентиль (ТРВ). Между собой две эти камеры разделены перегородкой с шумоизоляцией.

Два раздельных отсека выполняют роль внутреннего и наружного блока, объединенных в одном корпусе. С внешней стороны происходит забор воздуха, который проходит через конденсатор и забирает или отдает тепло фреону. Во внутренней части воздух из помещения продувается через испаритель и нагревается или охлаждается (в зависимости от режима).

Современные оконные кондиционеры отличаются от старых моделей. Они:

• Практически бесшумно работают;
• Оснащаются инверторными компрессорами;
• Могут работать на холод и тепло;
• Имеют большой диапазон мощности.

Колонный кондиционер – принцип работы

К сплит-системам также можно отнести колонные кондиционеры. Их внешний блок не отличается от обычного, а внутренний выполнен в виде вертикального цилиндра. Между собой они соединены фреоновой магистралью и кабелем питания.

Внутренние блоки колонных кондиционеров могут иметь разный дизайн. Но они делятся на три типа по направлению обдува. Выдуваемый воздух может распространяться:

1. Горизонтально в стороны;
2. Вертикально вверх;
3. Вертикально и горизонтально.

В современных моделях можно переключать направление потока воздуха. У моделей с двумя направлениями обдува можно отключать одно из них. Это удобно при переключении режимов работы.

Когда кондиционер работает на холод, воздух лучше направить вверх. Он эффективно распространится по площади помещения, а потом за счет естественной конвекции опустится вниз. За счет этого достигается равномерная температура по всему помещению.

При обогреве помещения колонным кондиционером, лучше отключить вертикальное направление. Тогда теплый воздух будет дуть во все стороны, равномерно заполняя весь объем. Это более эффективно, чем отопление обычной сплит-системой или другим типом кондиционера.

У колонных кондиционеров есть два недостатка. Во-первых, они устанавливаются на пол и уменьшают полезную площадь помещения. Во-вторых, необходимо прятать фреоновую магистраль в пол, специальный короб и т.д.

Кассетный кондиционер

Кассетные кондиционеры внешне похожи на традиционные фанкойлы. Но имеют существенное отличие. Между внешним и внутренним блоком циркулирует фреон, а не вода. Во внутреннем блоке установлен испаритель, через который проходит воздух.

Установить кассетный кондиционер можно только в том помещении, где есть подвесные или натяжные потолки. Причем расстояние от декоративного до настоящего потолка должно быть не меньше высоты внутреннего блока.

Большое преимущество кассетных кондиционеров – равномерное охлаждение помещения. Холодный воздух не направляется в определенную сторону, а равномерно распространяется по площади во всех направлениях. Забор осуществляется в центральной части через решетку.

Напольно-потолочные сплит-системы

Такой тип кондиционеров – обычная сплит-система, но с особенным дизайном внутреннего блока. Он выполнен таким образом, что его можно установить на полу, или подвесить на потолке. В первом случае он лучше обогревает помещение, работая аналогично конвектору. Во втором – равномерно охлаждает всю площадь.

Внутренний блок напольно-потолочного кондиционера можно сделать несъемным. Но есть возможность сделать дополнительную разводку и подключать его в нужном месте. Например, ставить его под потолком летом, и на полу возле стены зимой.

Эффективность работы потолочного кондиционера на холод такая же, как у обычной сплит-системы. Благодаря особенности конструкции, он выдувает воздух строго горизонтально, а не под углом. Внутренний блок при монтаже под потолком располагается выше, чем у обычной сплит-системы. Поэтому поток дальше распространяется и нет больших перепадов температуры в помещении.

При напольной установке, внутренний блок работает как конвектор. Он забирает холодный воздух в нижней части, нагревает его и выдувает вертикально. Основное отличие от конвектора – КПД кондиционера. У конвектора он порядка 99-100%, а у напольно-потолочного более 100% и зависит от модели, мощности, температуры на улице и внутри помещения.

В публикации мы разобрали принцип работы кондиционеров на тепло и холод. Рассказали о разных видах кондиционеров, их особенностях, плюсах и минусах. Надеемся, статья была полезной. В комментариях вы можете оставить свои вопросы. Не забудьте поделиться статьей с друзьями!