Устройство кондиционера и принцип его работы простыми словами

Коротко

Устройство кондиционера сводится к замкнутому контуру с фреоном и четырем узлам: компрессор, конденсатор, дроссель и испаритель. Холода кондиционер не производит, он перекачивает тепло из комнаты наружу. Каждый потраченный киловатт электричества переносит 2,5–3,5 кВт тепла, а прочие узлы обслуживают этот перенос.

Из каких блоков и элементов состоит сплит-система

Элементы кондиционера разнесены по двум корпусам не наугад. Внутри остается то, что имеет дело с воздухом, а наружу выносится то, что шумит, греется и создает давление. Состав кондиционера у настенной модели и у кассетной почти совпадает, различаются форма кожуха и способ раздачи холода.

Разбор кондиционера по узлам объясняет практику, вплоть до того, почему из него капает вода и что чистит мастер на обслуживании.

Внутренний блок и его элементы

Комнатная часть сплит-системы собрана вокруг теплообменника-испарителя. Рядом с ним стоят вентилятор с несколькими скоростями, поддон для конденсата, плата управления, жалюзи с сервоприводами и фильтры грубой и тонкой очистки. Крыльчатка прогоняет комнатный воздух через холодные пластины, а жалюзи разворачивают струю по горизонтали и вертикали.

Функция I feel опирается на датчик внутри пульта, и температуру кондиционер держит там, где пульт лежит. Забытый под подушкой или на солнечном подоконнике пульт поэтому заставляет технику морозить комнату или наоборот недодавать холода.

Из всего перечня владелец кондиционера обслуживает сам только фильтры. Сетки грубой очистки промывают теплой водой раз в 2–4 недели в сезон, а в пыльной комнате и при животных вдвое чаще.

Поддон и дренаж проверяют раз в сезон, перед летом, а полное обслуживание с промывкой теплообменников заказывают раз в год.

Наружный блок и его агрегаты

Снаружи собрано все, что делает холодильный цикл возможным: компрессор, конденсатор, вентилятор обдува, дроссель, фильтр-осушитель и отделитель жидкости. В реверсивных моделях к ним добавляется четырехходовой клапан: он меняет направление потока и превращает кондиционер из охладителя в обогреватель, у аппаратов «только холод» этого узла нет.

Фильтр-осушитель очищает хладагент от влаги и загрязнений, а отделитель жидкости не пускает в компрессор невыкипевший фреон.

Дроссель встречается в трех исполнениях. Капиллярная трубка гасит давление за счет узкого сечения, терморегулирующий вентиль (ТРВ) дозирует подачу хладагента по температуре на выходе испарителя, а электронный расширительный вентиль (ЭРВ) делает то же самое по команде платы управления и чаще стоит в инверторных моделях.

Компрессор вынесен на улицу, и в помещении слышен только вентилятор, а вибрация и гул передаются на фасад. Уличный корпус кондиционера крепят к стене, ставят на крышу или на незастекленный балкон, на первых этажах закрывают коробом, а сверху ставят скошенный навес от снега.

Фреоновая трасса, дренаж и кабель питания

Фреоновая трасса кондиционера состоит из двух медных трубок в теплоизоляции. По тонкой внутрь подается жидкий хладагент, по толстой возвращается газ, а рядом прокладывают кабель питания и управления.

Третьей линией прокладывают дренаж. Дренажная трубка отводит конденсат из поддона наружу или в канализацию самотеком, и укладывают ее с постоянным уклоном вниз и без петель.

Пайку, вакуумирование, заправку системы и высотный монтаж выполняют только специалисты со снаряжением и оборудованием.

Экономия на этих работах оборачивается ремонтом, ведь оставшиеся в контуре воздух и влага выводят компрессор из строя.

Как работает холодильный контур на охлаждение

Вещество внутри кондиционера в технической литературе зовут по-разному, то фреоном, то хладагентом, то холодильным агентом. Внутри оно не расходуется, а ходит по кругу, меняя состояние с газа на жидкость и обратно.

Тепло переносится просто: при кипении фреон его поглощает, а при конденсации отдает.

Сжатие фреона в компрессоре

Из испарителя приходит холодный газообразный фреон, и на охлаждении у распространенного R410A давление всасывания держится в пределах 7–9 бар. Компрессор поджимает его до 20–28 бар в зависимости от уличной температуры, и при сжатии газ разогревается до 70–90 °C, то есть в жаркий день он горячее улицы.

Именно этот перепад между нагнетанием и всасыванием служит двигателем системы и гоняет рабочее вещество по замкнутому кругу.

Конденсация и отвод тепла на улицу

Дальше горячий газ попадает в наружный конденсатор с принудительным обдувом. Наружный воздух холоднее газа, тепло уходит к нему через стенки, и хладагент сжижается.

Это тепло и чувствует рука рядом с наружным корпусом. Наружу уезжает все, что забрано из помещения, плюс энергия, потраченная компрессором, а дальше жидкость проходит фильтр-осушитель.

Дросселирование и кипение в испарителе

Перед входом в комнатную часть жидкий фреон проходит дроссель наружного блока. За капиллярной трубкой или ТРВ давление резко падает, и хладагент превращается в холодную газожидкостную смесь температурой 5–10 °C.

В испарителе смесь кипит и забирает тепло у комнатного воздуха, который прогоняют через пластины. Струя из жалюзи холоднее входящего потока на 8–12 °C, так что при +30 °C в комнате она дает +18…+22 °C. Заодно на пластинах оседает влага, ведь охлажденный воздух не удерживает прежнее количество пара.

Газ возвращается в компрессор, и круг замыкается.

Теплообменники и материалы, из которых делают кондиционеры

Теплообменник кондиционера устроен одинаково в обоих корпусах, комнатном и уличном. Это медный змеевик, на который плотно насажены тонкие алюминиевые пластины. Медь хорошо проводит тепло и держит рабочее давление, алюминий легок и дешев, а пластины увеличивают площадь контакта с воздухом в десятки раз.

Из чего делают кондиционеры помимо теплообменников, показывают остальные узлы. Трассу ведут медью в теплоизоляции, комнатный корпус формуют из ударопрочного пластика, наружный кожух собирают из окрашенной стали, а дренаж выводят гибким полимерным шлангом.

Алюминиевые пластины легко заминаются жесткой щеткой или струей под напором, а забитый пылью зазор между ними ухудшает теплообмен раньше, чем владелец замечает падение холода.

Чем инверторный кондиционер отличается от обычного on/off

Разница между инверторным и обычным кондиционером не в холодильной части, а в управлении компрессором. Мотор on/off имеет только два состояния. Он включается на полную мощность, доводит помещение до заданного значения и выключается, затем запускается снова.

Инверторный компрессор после запуска работает постоянно, плавно меняя обороты под нагрузку.

Ниже четыре оси, по которым разница заметна владельцу в быту.

• Характер работы. Инвертор крутится непрерывно на пониженных оборотах, on/off циклами «пуск и стоп».
• Шум. У инвертора он ровный, у второго слышны пусковые рывки.
• Ресурс. Пусковые токи изнашивают компрессор сильнее, поэтому плавный ход продлевает его срок службы.
• Комфорт. Инвертор держит заданное значение почти без колебаний, у обычной модели оно колеблется вокруг заданной температуры.

Стоит такой кондиционер дороже сопоставимого on/off из-за силовой электроники модуля. Насколько разница отражается на счете за электричество, разобрано в отдельной статье о расходе.

Как кондиционер обогревает и осушает воздух

На обогреве устройство кондиционера остается прежним, меняется лишь направление хладагента. Четырехходовой клапан разворачивает его, и корпуса меняются ролями. Наружный теплообменник начинает кипятить хладагент и забирать тепло снаружи, а комнатный превращается в конденсатор и отдает его помещению.

Такую схему зовут тепловым насосом.

По ГОСТ 22270-2018 тепловой насос переносит тепловую энергию от источника с низкой температурой к потребителю с более высокой. Так же устроен холодильник, только сбрасывает ее на решетку сзади. Нижнюю границу для обогрева задает паспорт модели: обычные аппараты рассчитаны примерно до −5…−7 °C, ниже нужен зимний комплект или специальная серия. Прочитать паспорт стоит до покупки.

Осушение идет попутно. Пластины испарителя холоднее точки росы, поэтому пар из воздуха оседает на них каплями, стекает в поддон и уходит в дренаж. В режиме осушения кондиционер крутит вентилятор медленнее, чтобы влаги выпадало больше, а температура почти не падала.

Держать влажность в заданном диапазоне бытовой кондиционер, как правило, не умеет.

Влажность в комнате проверяют гигрометром, а поддерживают проветриванием и отдельным осушителем.

Типы внутренних блоков и особенности мобильных моделей

Внутренние блоки кондиционеров делят по одному признаку, по способу установки. Настенные вешают под потолком и берут для квартир и небольших офисов. Кассетные встраивают в подвесной потолок и раздают холод на четыре стороны, а канальные прячут за потолком и разводят воздух воздуховодами.

Напольно-потолочные ставят у пола или под потолком, когда струю нельзя направлять на людей, а колонные стоят на полу в залах.

Напольные консольные кондиционеры размещают на высоте около полуметра от пола, их берут, когда высокий монтаж невозможен. Напольно-потолочные и колонные модели относятся к полупромышленной серии и производительнее бытовых.

Мобильный кондиционер устроен иначе: компрессор, испаритель и конденсатор собраны в одном корпусе внутри комнаты, а наружу выводится гибкий воздуховод. Самый шумный узел стоит рядом с человеком. Через гофру наружу уходит уже охлажденный воздух из комнаты, а на его место через щели затягивается уличный, и сама горячая гофра греет помещение изнутри.

Тип блока влияет на стоимость монтажа сильнее, чем на цену оборудования. В стандартную установку входят трасса обычной длины, крепеж и пусконаладка, а ее удлинение, алмазное бурение и автовышка считаются отдельно — именно эти работы и решают, насколько итог вырастет над стартовой суммой. Кассетный и канальный дороже из-за потолочных работ.

Чего кондиционер не может и зачем нужна вентиляция

Бытовой кондиционер живет на рециркуляции, то есть гоняет по кругу тот воздух, что уже есть в комнате. Свежего снаружи он не приносит, и углекислый газ при закрытых окнах накапливается так же, как и без кондиционера.

Кондиционеры с подмесом свежего воздуха существуют, но встречаются редко и стоят заметно дороже обычных.

Приток дают отдельные приборы: приточная установка, бризер или проветриватель, которые берут воздух снаружи, фильтруют и подают в помещение. Кондиционер и бризер решают разные задачи и уживаются вместе, а там, где люди сидят весь день, нужны оба.

Есть и другие границы класса. Кондиционер не заменяет очиститель воздуха, потому что штатные сетчатые фильтры держат пыль и шерсть, а запахи и мелкую взвесь снимают только дополнительные угольные, HEPA и фотокаталитические фильтры, которые ставят не во все модели. Кондиционер не спасает при неисправной вытяжке и не сушит помещение после протечки.

Эти задачи закрывают вентиляция, отдельный осушитель или очиститель, и дело тут в устройстве кондиционера, а не в настройке.

Чек-лист перед покупкой и разговором с монтажниками

Устройство кондиционера пригождается в разговоре с продавцом и монтажниками. Перед заказом полезно пройти по пунктам и записать ответы.

Тип внутреннего блока: настенный для жилой комнаты, кассетный или канальный при подвесном потолке, напольно-потолочный, если струю нельзя направлять на людей. Подобрать модель под площадь помогает каталог кондиционеров.

Компрессор: инверторный, если техника идет по многу часов подряд, on/off при редких включениях.

Место под наружный блок: фасад, крыша или незастекленный балкон, с доступом для обслуживания.

Куда уйдет конденсат: наружу или в канализацию и с каким уклоном.

Приток свежего воздуха: есть ли вентиляция или бризер, ведь кондиционер их не заменит.

Что спросить у монтажников: длина трассы и входит ли она в цену, как выполняется вакуумирование, какая гарантия на монтаж и на оборудование.

Плохой ответ узнается сразу: «трасса как получится», «вакуумировать не обязательно, продуем фреоном», «дренаж выведем на стену». Последствия проявляются через сезон, от потеков на фасаде и льда в трубке зимой до падения холода из-за влаги в системе.

За недостигнутый результат отвечает исполнитель, и нормой считается гарантия 12 месяцев на монтаж и 36 месяцев на оборудование — мы даем именно такую. Переделка после чужого некачественного монтажа дороже первичной работы, ведь стену вскрывают заново.

Что встанет в конкретное помещение и куда ляжет трасса, понятнее на месте. Выезд инженера на замер в Чите бесплатный.

Частые вопросы

Почему из внутреннего блока капает вода в комнату и с чего начинать проверку?

Почти всегда виноват дренаж: трубка забита слизью, перебита или уложена без уклона. Проверяют, течет ли вода из дренажа на улице, и чистые ли фильтры: забитый фильтр обмерзает, лед тает и переполняет поддон.

Можно ли включать кондиционер на охлаждение зимой и чем это грозит компрессору?

Без зимнего комплекта нельзя. На морозе масло в компрессоре густеет, а фреон конденсируется в картере, и пуск идет с сухим трением. Нижняя граница по наружной температуре указана в паспорте модели.

Почему наружный блок гудит и вибрирует сильнее внутреннего и нормально ли это?

В нем стоит компрессор, единственный узел с движущимися частями под высоким давлением, и вентилятор большего диаметра. Ровный гул нормален, а дребезг и биение означают ослабший крепеж или изношенные виброопоры.

Как понять по работе сплит-системы, что в контуре стало меньше фреона, чем нужно?

Холод слабеет при исправном вентиляторе, разница температур на входе и выходе падает ниже 8 °C, на тонкой трубке наружного блока появляется иней. Замер и дозаправку делает мастер с манометрами.

Можно ли повесить наружный блок на застекленном балконе или внутри самого помещения?

Нет: конденсатору нужен уличный воздух, иначе тепло сбрасывать некуда и кондиционер уходит в защиту по давлению. Незастекленный балкон подходит, застекленный нет; при остеклении блок выносят на фасад.