Устройство и принцип работы сплит-системы. Сплит система как работает.

Давайте начнем с углубленного анализа терминологии. Согласно определению, системы кондиционирования воздуха могут быть охарактеризованы как все разновидности вентиляционных установок, способные обрабатывать воздух и приводить его в необходимое состояние. Такие устройства могут выполнять разные функции, в зависимости от их конструкции и назначения.

Принцип работы кондиционера

Сегодня на рынке представлено неожиданно широкое разнообразие кондиционеров, что предоставляет покупателям возможность выбирать модели для самых различных задач и типов помещений. Чтобы правильно ориентироваться в этом многообразии и избежать ошибок при покупке, необходимо не только изучить марки и виды кондиционеров, но и понимать базовые принципы, на которых они основаны. Это включает в себя знание о том, что представляет собой кондиционер, как именно он работает, его плюсы и минусы, а также важные функции, что поможет избежать переплаты за ненужные дополнительные опции.

Сначала мы рассмотрим конструкцию кондиционера, а затем перейдем к его принципу работы.

Устройство и принцип функционирования сплит-системы

Большинство современных сплит-систем функционируют на основе хладагентов, из которых наиболее распространен фреон. Стоит отметить, что многие модели способны не только охлаждать воздух, но и обогревать его в холодные зимние месяцы. В данной статье мы сосредоточимся в основном на процессе охлаждения воздуха в помещении, а также разберем работу домашних и мобильных кондиционеров.

Кондиционер представляет собой технически сложное устройство, которое является полноценной системой кондиционирования воздуха. В его состав входят такие ключевые компоненты, как компрессор, испаритель, вентилятор, дросселирующее устройство (обычно это капиллярная трубка) и конденсатор. Эти элементы составляют основу системы. Важно упомянуть, что сама система разделения воздуха состоит из двух блоков: внешний (наружный) блок и внутренний блок.

Процесс охлаждения воздуха в кондиционере работает следующим образом:

Сначала компрессор, находящийся в наружном блоке, сжимает хладагент (фреон) и направляет его под высоким давлением в конденсатор. Внутри конденсатора происходит процесс конденсации, при котором фреон выделяет тепло в окружающую среду за счет теплообмена с наружным воздухом. Затем жидкий фреон попадает в дроссельный узел, где происходит понижение как давления, так и температуры хладагента. В процессе дросселирования часть хладагента (примерно от 5 % до 15 %) переходит в газообразное состояние. Далее холодный фреон проникает в испаритель, размещенный во внутреннем блоке. В этом теплообменнике испаритель поглощает тепло из теплого воздуха помещения, и в результате жидкий хладагент начинает испаряться, тем самым охлаждая воздух, который затем выбрасывается в помещение с необходимым температурным режимом. После этого хладагент возвращается в компрессор, и цикл повторяется.

Чтобы предотвратить накопление избыточной влаги, которая образуется в трубах теплообменника испарителя при его работе, в системе предусмотрены специальные дренажные трубы для отвода конденсата. Конденсат может выводиться наружу или в дренажную систему, в зависимости от способа установки кондиционера.

После подключения кондиционера пользователи могут установить направление воздушного потока, мощность и воспользоваться различными функциями, предусмотренными в оборудовании. Доступные опции сплит-системы зависят от производителя и конкретной модели.

В сплит-системах типа on/off кондиционер периодически включает и выключает компрессор в процессе своей работы; при этом скорости работы не меняются.

Как работают инверторные кондиционеры

Инверторные кондиционеры функционируют по другому принципу. В отличие от систем on/off, инверторный кондиционер включает компрессор только один раз, и его обороты могут изменяться. Это позволяет значительно сократить потребление энергии. Снижение количества старотов компрессора снижает его износ, что в конечном счете продлевает срок службы кондиционера. Однако по другим аспектам работа инверторного кондиционера не отличается от работы традиционного. Он состоит из тех же основных компонентов (с некоторыми отличиями в системе управления) и также состоит из двух блоков — наружного и внутреннего.

Устройство и принцип работы сплит-системы

Среди всех типов кондиционеров сплит-система заслуженно считается наиболее популярной, так как она появилась на рынке и завоевала признание среди потребителей. Сплит-системы являются одними из самых энергоэффективных и бесшумных (в помещении) устройств, которые вытеснили собой громоздкие оконные кондиционеры из повседневного использования.

Составные части

Сплит-система состоит из наружного блока и внутреннего блока, которые разделены наружной стеной построенного здания или сооружения. Обычно такие кондиционеры содержат компрессор, конденсатор, испаритель, распределитель воздуха и два вентилятора.

Компрессор

Компрессор — это двигательное устройство, ответственное за перемещение хладагента через теплообменники. Он помещен в корпус, который надежно защищает его от внешнего воздействия воздуха и водяного пара, и содержит резервуар с моторным маслом, способствующим уменьшению трения и, следовательно, износа компонента. Компрессоры бывают поршневыми и спиральными. Поршневые модели стоят, как правило, дешевле, но их надежность явно ниже, особенно в условиях низких температур, достигнув отметки -20 градусов Цельсия.

Конденсатор

Конденсатор, работающий с фреоном, включает в себя теплоотводящий змеевик, где сжиженный хладагент отдает свое тепло, которое затем выбрасывается с помощью встроенного вентилятора. Конденсатор еще именуется теплоотводом, одновременно происходит конденсация водяного пара из вдуваемого воздуха, который переходит в капли воды. Собранная вода затем уходит в резервуар, а после отводится наружу через специальный сливной шланг.

Испаритель

Блок испарителя, находящийся внутри помещения, включает в себя теплообменник и нагревательный элемент. В испарителе жидкий фреон конвертируется в газ, поглощая тепло из помещения. Тем временем испаритель отдает подаваемый вентилятором теплоохлажденный воздух внутрь помещения.

ТРВ

Теплорегулирующий клапан (ТРВ) или четырехходовой клапан позволяет кондиционеру менять режим работы — например, переключаться из режима охлаждения на режим обогрева. При этом направление хладагента меняется на противоположное, что облегчает переход между режимами.

Вентиляторы

Вентиляция играет важную роль в системе. Без нее теплоотведение от нагревательного змеевика наружного блока и охлаждение воздуха во внутреннем блоке осуществлялись бы крайне медленно и неэффективно. В лучшем случае блоки постоянно останавливались бы, контролируемые автоматической системой. В худшем случае это могло бы привести к перегреву компрессора и, как следствие, поломке системы. Внутренний вентилятор нагнетает охлажденный воздух, создаваемый в радиаторе, в помещение, а наружный блок способствует удалению избыточного тепла.

Другие детали и узлы

Ранее использовавшиеся советские и российские оконные кондиционеры имели не только мотор-компрессор и теплообменники, но также вентиляторы и регулирующие клапаны использовали электромеханические системы для управления (термостаты, реле и примитивные транзисторные переключатели). Такие системы обеспечивали надежное ограничение нагрузки на вентиляторы и компрессоры, тем самым предотвращая их перегрев и износ.

Плата электронного управления

В современных кондиционерах управление осуществляется посредством электронных панелей, которые содержат в себе процессоры, заменившие реле и мощные диоды с транзисторами. Эти панели читают программы, заложенные в микрочипах, что не только предотвращает перегрузку базовых узлов кондиционера, но также дает возможность работать в различных режимах, идеально адаптируя функционирование устройства к потребностям пользователей.

Основные функции

Наиболее заметной функцией кондиционера является охлаждение воздуха, что особенно актуально в летние месяцы. Современные модели кондиционеров помимо основной функции могут обладать рядом дополнительных функций, например:

• нагрев воздуха в помещении в холодный зимний период;
• очистка воздуха в комнате от пыли и удаление различных запахов с помощью угольных фильтров;
• аэроионизация, которая обогащает воздух в помещении отрицательными ионами, полезными для здоровья;
• сушка излишне влажного воздуха, что способствует комфорту.

В наиболее современных моделях кондиционеров могут быть предусмотрены мини-озонаторы, которые создают статическое электричество, необходимое для генерации озона. Этот процесс осуществляется под воздействием коронного разряда, приводящего к преобразованию свободного кислорода в озон, который, находясь в малых концентрациях, будет полезен для человека. Включение и выключение озонатора совершается через программное обеспечение устройства.

Устройство внутреннего блока

Внутренний блок представляет собой часть сплит-системы, которая устанавливается в помещении, и в его состав входят:

• декоративная передняя панель корпуса, за которой располагаются фильтры и испаритель (теплообменник);
• фильтр грубой очистки, который удерживает крупные частицы, такие как шерсть, волосы и пыль;
• фильтры тонкой очистки;
• вентилятор, имеющий в большинстве случаев несколько скорости работы;
• испаритель, представляющий собой медную трубку с алюминиевыми ребрами;
• горизонтальные жалюзи, которые можно регулировать с помощью пульта, направляющие поток воздуха вертикально;
• вертикальные жалюзи, которые в большинстве бытовых систем регулируются вручную и помогают направлять воздух горизонтально;
• блок управления, находящийся в защищенном пластиковом корпусе с установленной платой управления, где подключены элементы для пуска двигателей и датчиков;
• индикаторная панель, размещаемая на передней стороне кондиционера, отображающая состояние работы устройства;
• дренажная ванночка, куда стекает конденсат с теплообменника, который затем отводится в канализацию или наружу через дренажный шланг.

В зависимости от условий эксплуатации в одном доме может быть установлено несколько внутренних блоков, обеспечивая равномерное распределение температуры.

Как работает кондиционер

Основной принцип работы кондиционера основан на способности жидкостей поглощать тепло во время испарения и выделять его при конденсации. Внутри системы циркулирует хладагент, который переходит из жидкого в газообразное состояние и обратно в зависимости от температуры и давления.

Ключевыми компонентами, которые составляют холодильный контур, от компрессора, конденсатора, дросселя до испарителя, являются связующими элементами, соединяющими хладагент через трубы.

Процесс работы кондиционера включает в себя следующие этапы:

• Диагностика испарителя: газообразный хладагент с низкой температурой поступает в компрессор, подвергаясь сжатиям, что приводит к повышению как температуры, так и давления газа. Затем горячий и сжатый хладагент попадает в конденсатор.
• Стадия конденсации: в конденсаторе газ охлаждается из-за прохождения сквозь поток холодного воздуха и превращается в жидкость, отдавая свое тепло. В результате воздух, выходящий из конденсатора, нагревается за счет теплообмена с хладагентом.
• Дросселирование: жидкий хладагент, находящийся при высокой температуре и давлении, попадает в дросселирующее устройство, где происходит резкое снижение давления, что в свою очередь приводит к температурному колебанию.
• Испарение: хладагент вновь возвращается в испаритель, где под действием теплого воздуха он превращается обратно в газ, забирая при этом тепло из комнаты. Цикл повторяется до тех пор, пока кондиционер остается включенным.

Как избежать поломок?

Одной из серьезных проблем, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации сплит-системы, является попадание жидкого хладагента в компрессор. Дело в том, что жидкость как несжимаемое вещество вызывает гидравлический удар, что может привести к выходу системы из строя. Основные причины таких неисправностей часто заключаются в засорениях фильтров внутреннего блока и поверхности конденсатора наружного блока. Поэтому настоятельно рекомендуется проводить регулярное профилактическое обслуживание, которое включает в себя чистку и осмотр устройства профессиональными специалистами.

Следуя простым рекомендациям, вы сможете продлить срок службы своей сплит-системы, обеспечив надежное кондиционирование в течение многих лет.

В чем отличие кондиционера от сплит-системы

Кондиционер — это сложный технический прибор, созданный для создания и поддержания комфортной температуры в помещениях различного назначения. Он не только охлаждает воздух, но и может его нагревать, если это предусмотрено разработчиком. Под термином «кондиционер» понимается широкая категория устройств, которые производят охлаждение воздуха. В настоящее время существует множество типов кондиционеров. Они могут быть как небольшими, такими как оконные или мобильные кондиционеры, так и промышленными моделями большой мощности, например, чиллерами. Для более точного понимания функционала устройства используются определенные классификации, такие как «сплит-система».

Сплит-система представляет собой кондиционер, который состоит из двух частей: наружного и внутреннего блока. Внутренний блок включает системы управления — автоматические устройства, фильтры, вентиляторы для обдува испарителя и сам испаритель. Наружный блок, в свою очередь, включает в себя компрессор, конденсатор, четырехходовой клапан, капиллярную трубку и систему автоматики.

Сплит-системы, используемые в домашнем хозяйстве, как правило, устанавливаются в небольших помещениях. Например, настенные сплит-системы предназначены для создания оптимальных условий в помещениях площадью от 10 до 70 м², в зависимости от мощности блока. Они часто используются в квартирах или малых офисах.

Внутренний блок систем поддерживает заданную температуру в помещении. Для одновременного поддержания температуры в нескольких комнатах существуют мультисплит-системы, в которых несколько внутренних блоков подключены к одному внешнему блоку.

Существуют также другие типы сплит-систем, которые идеально подходят для больших пространств, таких как торговые центры, рестораны и бизнес-центры. Все эти учреждения включают один внешний и один внутренний блок, различия которых заключаются в мощности и типе установленных внутренних блоков — кассетных, канальных, колонных, напольно-потолочных.

Сплит-системы могут отличаться по функционалу и возможностям, что зависит от конкретной модели и производителя. Например, некоторые устройства могут обладать разным числом фильтров для очистки воздуха. Также имеется много различных функций, таких как режим «ощущение», ночной режим, функция самоочистки, автоматические включение, отключение, самодиагностика, турборежим, автоматическая разморозка и прочие.

Как выбрать сплит-систему для дома

При выборе кондиционера для бытового использования важным фактором является размер помещения. Для комнаты площадью до 15-20 м² подойдет модель мощностью 7000 BTU. Для помещений площадью до 25 квадратных метров рекомендуется выбирать более мощный вариант — 9000 BTU.

Не забывайте учитывать цену на электроэнергию и стремитесь выбрать энергосберегающую модель класса А++ с расходом около 700-800 Вт. Если ваш бюджет позволяет, рассмотрите возможность покупки кондиционера класса А+++ с потреблением от 500 до 600 ватт.

Также важно оценить уровень шума работы устройства. По возможности, постарайтесь понять, как работает устройство, ведь в момент его функционирования вы будете находиться в помещении. Допустимый уровень шума для внутреннего блока кондиционера варьируется от 19 до 32 дБ.

Преимущества и недостатки кондиционеров

Если вы планируете приобретение кондиционера или сплит-системы, вам стоит знать о их достоинствах и недостатках.

Преимущества

• Поддержание комфортной температуры в помещении. Сплит-система позволяет создавать благоприятные климатические условия независимо от погодных условий на улице. В летнее время кондиционер поможет освежить воздух, а в осенне-весенний период может его нагревать, что создает удобные условия пребывания.
• Обеспечение чистоты воздуха в помещении. Это особенно важно для жителей больших городов и промышленных зон, так как кондиционеры позволяют поддерживать прохладу и чистоту воздуха, не прибегая к открыванию окон.
• Способствование оптимальному уровню влажности внутри помещения. Некоторые модели имеют осушающие функции, что создает нужную влажность.

Недостатки

Кроме того, кондиционеры могут оказывать негативное влияние на людей, если с ними обращаться неправильно. Если устройства не очищать регулярно, в них могут начать размножаться болезнетворные бактерии и вирусы.

Работа кондиционера может привести к пересушиванию воздуха в помещении, и в таких случаях рекомендуется использовать отдельные устройства для увлажнения воздуха.

Также стоит отметить, что компрессоры во время работы издают незначительный шум. Чаще всего компрессор прячется в наружном блоке и не является слышимым для обитателей помещений.

Разновидности кондиционерных блоков

Конструкция наружного и внутреннего блока аналогична для всех сплит-систем, за исключением некоторых мелких деталей. Блоки классифицируются на разные типы в зависимости от того, как расположен внутренний блок:

1. Наиболее распространенные модели — настенного типа. Это устройства, которые устанавливаются на стену внутри помещения.
2. Канальные (бескорпусные) модели, которые устанавливаются в прямоугольные воздуховоды в системах вентиляции частных домов.
3. Кассетные блоки, размещаемые на перекрытии, обеспечивают направленный поток охлажденного воздуха в четырех направлениях снизу вверх. Корпус агрегата скрыт за подвесным или натяжным потолком, то есть на виду находится лишь его нижняя панель.
4. Модели колонного типа устанавливаются на полу в удобном месте. Такое название они получили из-за своей формы, напоминающей колонну.
5. Потолочные блоки монтируются в перекрытия и не требуют дополнительного облицовки потолками.
6. Напольные версии устанавливаются на стене на высоте от 10 до 30 см от пола в соответствии с инструкцией производителя.

Примечание. В категории бытовых кондиционеров чаще всего рассматриваются только настенные сплит-системы. Остальные типы — кассетные, канальные, колонные, напольно-потолочные — обычно используются в полупромышленных установках. Данные устройства являются обычным выбором для офисов, кафе и административных зданий, хотя никто не против установки потолочного кондиционера в квартире.

Особого внимания заслуживают мультисплит-системы, состоящие из мощного наружного блока и 2-4 воздушных внутренних блоков. Эти устройства позволяют поддерживать разную температуру в разных помещениях и идеально подходят для ситуаций, когда невозможно установить 2-3 отдельных блока на фасаде здания.

Почему же стоит выбирать несколько сплит-систем, а не мультисистему:

• Более высокие цены на оборудование при сопоставимых затратах на установку;
• Наружный мультиблок не позволяет одновременно использовать режимы охлождения и обогрева в двух соседних помещениях, работа возможна только в одном режиме;
• Внешний агрегат отличается большими размерами и весом;
• Стоимость обслуживания возрастает из-за увеличенных объемов фреона и сложного устройства блока, содержащего 2-3 компрессора.

В больших торговых центрах и промышленных зданиях используются промышленные сплит-системы, включая центральные и крышные кондиционеры. У них также могут быть сплит-блоки — внутренние фанкойлы, установки приточной вентиляции, внешние очистные агрегаты, обогреватели и чиллеры.

Родство с тепловыми насосами

Проектирование инверторной сплит-системы и теплового насоса с воздухом (TH) имеет схожесть. Оба устройства действуют по тому же принципу, что и холодильные машины, которые извлекают тепло из наружного воздуха, обогревая воздух внутри помещений. Главное отличие заключается в конструкции: площадь поверхности наружного теплообменника-испарителя у TH значительно увеличена для повышения эффективности, поэтому такой агрегат чаще располагают на полу.

Тепловые насосы, использующие теплоизвлечение из земли, также имеют много общего со сплит-системами. Однако здесь различия касаются технологии извлечения и передачи тепла. Вместо наружного воздуха в подземных контурах используется специальный незамерзающий хладагент. Основной рабочий цикл остается прежним: рассол или антифриз испаряет фреон в теплообменнике, который передает тепло в систему отопления — воздушной или водяной.

Напоследок о монтаже

Обычные монтажные работы по установке кондиционеров выполняются квалифицированными мастерами — холодильными техниками, которые располагают необходимым оборудованием, таким как вакуумные насосы и измерительные приборы, а также инструментами для вскрытия стен. Однако для моделей с низкой мощностью, таких как «семерки» и «девятки», установка может осуществляться и самостоятельно с арендой вышеупомянутого оборудования.

Рекомендации по установке следующие:

1. Устанавливайте внешний модуль под окном для удобства обслуживания, а внутренний блок лучше разместить ближе к наружной стене. Оптимально, если расстояние между ними составляет не более 3 метров.
2. Приобретите медные трубки с диаметром, соответствующим сервисным портам, расположенным на боковой стороне корпуса.
3. Чтобы во время работы компрессора блок не вибрировал и не издавал лишнего шума, надежно закрепите его на стеновом кронштейне.
4. Тщательно развальцовывайте медные трубки, так как это критично для герметичности системы и ее функционирования.
5. Не размещайте внешний агрегат на застекленных балконах или лоджиях.

Также рекомендуем внимательно ознакомиться с инструкцией по эксплуатации вашего кондиционера, а также с нашим руководством по установке бытовых воздухохладителей.