Кондиционирование — важная инженерная система современного дома, которая обеспечивает комфорт жителям. Важно знать, как работает кондиционер, чтобы выбрать лучшее оборудование или вовремя заметить неисправность.

В этой статье рассмотрим принцип работы кондиционера, а также особенности данного оборудования, которое используется для охлаждения и обогрева. 

Кондиционер и его система

Любой холодильный контур состоит из основных узлов и агрегатов. Сердцем системы кондиционирования является компрессор, который работает с помощью электронного клапана — так называемого ТРВ (терморегулирующего вентиля). Раньше клапаны были механические — работающие под давлением. Сейчас такие детали практически не встречаются, их заменил электронный тип ТРВ.

Также обязательные элементы кондиционера — испаритель и конденсатор, об их роли в работе кондиционера поговорим далее. Более эффективную работу испарителя и конденсатора обеспечивает вентилятор. 

Наружный блок

В наружном блоке кондиционера находятся:

Наружные блоки кондиционеров могут предназначаться для сплит-систем (с возможностью подключения только одного внутреннего блока) и для мультисплит-систем (имеют порты для нескольких внутренних).

Внутренний блок

Для начала рассмотрим популярные классификации внутренних блоков.

По месту расположения и конструкции различают такие типы: 

Также внутренние блоки различают по типоразмерам. 

Типоразмер кондиционера указывается числами в названии модели. Цифры 07, 09, 12 или 18 — это единицы BTU, соответствующие определенной мощности охлаждения или отопления. Сплит-система с типоразмером 09 (9000 BTU) обладает мощностью 2,7 кВт. Если в названии модели есть 12 — это кондиционер с 12000 BTU, и его мощность — 3,6 кВт. 

Отдельные производители (например, бренды Daikin и Mitsubishi Electric) придумали другой принцип классификации своих кондиционеров. Они указывают в названиях моделей сплитов холодопроизводительность (в кВт). В Daikin FTXJ25MW цифры 25 означают, что он выдает 2,5 кВт холода. 

Что находится во внутреннем блоке? 

В каждом есть: 

Любой внутренний блок, работающий в системе охлаждения, должен обязательно иметь дренажную систему. Объясним, для чего она нужна.

Теплообменник кондиционера, ввиду специфики и принципа своей работы, всегда будет иметь температуру ниже +14℃, тогда как в комнате температура выше. Теплообменник обдувается комнатным теплым и влажным воздухом, и поэтому на нем образовывается конденсат. Для отвода этого конденсата под теплообменником стоит приемный желоб. Вода может отводиться:

Конечно, первый вариант менее предпочтителен.

Принцип работы кондиционера на холод

Рассмотрим принцип работы холодильного контура на примере обычного бытового кондиционера, работающего в режиме охлаждения. 

Компрессор сжимает пары хладагента. Перегретые пары поступают в конденсатор наружного блока кондиционера.

Вентилятор продувает атмосферный воздух уличной температуры, температура паров фреона снижается и происходит конденсация — фреон переходит из газообразного в жидкое состояние. Приблизительная температура конденсации фреона — 36-40℃, однако для разных фреонов температура разная. Также температура конденсации зависит от давления, которое идет после компрессора в испаритель.

Задача любого конденсатора — превратить газообразный фреон в жидкость.

Дальше жидкостная фракция фреона поступает в клапан ТРВ. Клапан дает ему пространство, расширение, и жидкая фракция хладагента за счет резкого перепада давления переходит в газообразное состояние. Происходит процесс кипения. 

Температура кипения для всех фреонов разная, и колеблется от +5 до -40℃. Именно в момент кипения мы получаем холод. Кипение фреона происходит в теплообменнике внутреннего блока (испарителя). Комнатный воздух с помощью вентилятора проходит через фильтрующие элементы и поступает в испаритель внутреннего блока. Там воздух снимает холодильную мощность, отдавая ее в помещение. В комнате происходит отдача энергии и холода, естественно, температура хладагента повышается за счет отобранного холода, и пары фреона, отдавшие холод и энергию кипения, возвращаются в компрессор. Там они опять сжимаются, фреон попадает в конденсатор, охлаждается, конденсируется в жидкость, попадает в ТРВ. Цикл повторяется.

Принцип работы на тепло

Прежде чем рассмотреть принцип работы холодильного контура или бытового кондиционера в режиме отопления, отметим, что основной режим для бытового кондиционера — охлаждение. Обогрев — всегда вспомогательный режим. 

В первую очередь это связано с тем, что кондиционер устанавливается под потолком. Когда теплый воздух подается сверху вниз, невозможно добиться равномерного и комфортного обогрева помещения. Да, комната будет обогреваться, но если бы кондиционер висел на высоте 10 см от пола, обогрев был бы значительно эффективнее. Конечно, так его никто не повесит, поскольку основная задача кондиционера — охлаждение, и монтируется он обычно в 10 см от потолка, чтобы холодный воздух стелился вниз. 

Итак, функция обогрева — вспомогательная и эффективно работает только в межсезонье, когда отопление еще не включили или уже выключили, но в квартире прохладно.

Режимы охлаждения и обогрева функционируют в режиме теплового насоса воздух-воздух, то есть, 1 кВт электроэнергии позволяет получить около 3 кВт холода или тепла. Воздушный тепловой насос производит отбор энергии из окружающей среды и передачу ее в систему, повышая тем самым ее энергоэффективность. В режиме отопления кондиционер с помощью 4-ходового клапана просто меняет местами работу внутреннего и наружного блоков.

Во внутреннем происходит конденсация фреона, мы получаем тепло и отводим его в комнату. Кипение хладагента происходит в наружном блоке — холод выбрасывается на улицу.

В зимний период, если кондиционер работает в режиме обогрева, ему периодически нужно переключаться в так называемый режим разморозки. Все потому, что холодные соты конденсатора соприкасаются с влажным атмосферным воздухом. В результате они покрываются инеем, со временем иней превращается в лед, и теплоотдача сводится к нулю.

В режиме разморозки блоки меняются местами, через конденсатор пропускаются пары перегретого фреона, он нагревается приблизительно до 40℃, но может и больше. Лед тает, и водой вытекает из наружного блока. 

Если вы зимой видите, как из наружного блока выливается 5-10 литров воды — это и есть режим разморозки. В летний период (когда кондиционер работает в режиме охлаждения) с наружного блока кондиционера вода не течет, поскольку производится не в нем, а во внутреннем блоке, и уходит в дренажную систему. 

Отличия инверторного кондиционера и его принципов работы 

Для начала кратко расскажем о принципе работы традиционной сплит-системы. После включения такой кондиционер быстро обогревает или охлаждает комнату. Датчик во внутреннем блоке сплита контролирует температуру внутри комнаты. Когда она отличается на 1 градус — компрессор включается, когда нужная температура достигнута — выключается, и этот цикл продолжится, пока сплит-система не будет отключена. 

Стандартный кондиционер всегда работает на 100% производительности, что приводит к высокому энергопотреблению. Микроклимат в комнате не будет постоянным, — особенно когда за окном очень жарко.

Теперь рассмотрим работу сплит-системы инверторного типа. Благодаря способности управлять частотой тока, инвертор может регулировать вращение компрессоров в кондиционере. 

Работа компрессора в инверторном кондиционере не отличается от его работы в обычном сплите: выполняется сжимание фреона, его транспортировка, нагрев или охлаждение воздуха. Однако, когда нужный температурный уровень устанавливается в комнате, инверторная сплит-система не выключается, а снижает обороты и поддерживает эту температуру.

Ее компрессор постепенно достигает необходимой производительности. И это, как правило, не ее максимальная мощность. 

При работе инверторного кондиционера нет бесконечных включений/выключений. Электроэнергии тратится меньше, а уровень комфорта — выше. 

Отметим, что эффективная работа инверторных кондиционеров обеспечивается за счет частоты вращения компрессора и переменного давления. Для этого компрессор всегда работает в паре с ТРВ электронного типа. Увеличивается работа компрессора — приоткрывается ТРВ, если нужна меньшая производительность — клапан призакрывается, снижаются обороты компрессора. 

Развитие техники не стоит на месте, меняется технология производства компрессоров. Изначально компрессоры были поршневые, сейчас производится 4 вида роторных компрессоров, из них 3 применяется в холодильной технике. Меняется качество и размеры компрессоров, соответственно, меняется фреон, на котором они работали. 

Изначально использовался самый вредный R12 фреон, потом тип R22. Частично применялся R134A (до сих пор он широко используется в автомобилях), R410A. Сейчас тип R410A вытесняется новейшим R32, который, на данный момент, самый безопасный для окружающей среды.

Распространенные неисправности кондиционера

Самые популярные причины поломок — это:

 Выделим основные неисправности кондиционеров и пути решения проблем.

1. Кондиционер не работает из-за того, что нарушена подача электроэнергии.

Проблемы могут возникнуть с межблочной связью, электрическими контактами, с подачей питания, а также случается выключение автомата из-за короткого замыкания. 

В таких случаях нужна диагностика, восстановление связи, проводов или контактов. 

2. Утечка хладагента. 

В этом случае нужно найти и устранить утечку, заправив кондиционер. 

3. Поломка компрессора.

Как правило, в таком случае лучше покупать новый кондиционер. Если же сплит-система новая и поломка произошла по внештатной причине — можно поменять компрессор. Сам компрессор ремонту не подлежит.

4. Поломка вентилятора наружного блока.

Может поломаться двигатель вентилятора или его плата управления. В первом случае меняется двигатель. Если проблема в плате, диагностика может обнаружить поломку платы внутреннего блока, проблемы с межблочной связью, нарушение контактов или неисправность модуля наружного блока. Соответственно, понадобится восстановить межблочные связи, заменить плату, отремонтировать или заменить модуль.

5. Неисправность четырехходового клапана.

Клапан может начать подклинивать, в таком случае его нужно заменить.

Кондиционирование — это сложная инженерная система, без которой невозможно обеспечить комфорт в доме. Современные инверторные кондиционеры отлично справляются с задачами охлаждения и обогрева, при этом обеспечивают минимальное энергопотребление. 

Специалисты «Альтер Эйр» не только помогут подобрать кондиционеры для вашего помещения, но также проводят профессиональное сервисное обслуживание. 

Наши видеообзоры