Из чего состоит кондиционер? Устройство, схема и принцип работы кондиционера

Из чего состоит кондиционер? Устройство, схема и принцип работы кондиционера

Печатная плата управления и индикации, датчики температуры, пульт дистанционного управления, фильтры, электродвигатели и крыльчатки вентиляторов, сервисные и 4-х-ходовые клапаны, контакторы и реле, термостаты, конденсаторы — это безусловно основные компоненты кондиционера, узлы и детали, из которых состоит любой кондиционер.

Типы кондиционеров

Устройство кондиционеров различных типов (например, кассетного, канального, потолочного и колонного) приведены в таблице. Как видно, функциональная схема одинакова для всех, отличие вызвано лишь конструктивными особенностями внутренних блоков.

Внутренний блок кондиционера

Схема настенного блока Mitsubishi Electric MSZ-LN25/35/50/60VG(W/V/B/R) серии PREMIUM.

Передняя панель — пластиковая решетка, через которую внутрь блока поступает воздух. Панель легко снимается для обслуживания кондиционера (например, для чистки фильтров и т.п.)

Фильтр грубой очистки — представляет собой пластиковую электростатическую сетку и предназначен для задержки крупной пыли, шерсти животных и т.п. Для нормальной работы кондиционера фильтр необходимо чистить, как правило, не реже двух раз в месяц.

Испаритель — в результате продувки через радиатор воздух охлаждается, в нем происходит нагрев холодного фреона и его испарение.

Горизонтальные жалюзи — регулируют направление воздушного потока по вертикали с помощью электродвигателей, управляемых лишь с пульта.

Индикаторная панель (дисплей) — на передней панели кондиционера установлены светодиоды, показывающие не только режим работы кондиционера, но и сигнализирующие о возможных неисправностях.

Фильтр тонкой очистки — бывает различных типов. Как правило, используется угольный (удаляет неприятные запахи), электростатический (задерживает мелкую пыль) и т.п. Наличие дополнительных фильтров не оказывает влияния на работу кондиционера, однако, меняет качество воздуха.

Вентилятор — электродвигатель с турбиной, обеспечивает обдув испарителя и имеет, как правило, несколько скоростей вращения.

Вертикальные жалюзи — для регулировки направления воздушного потока по горизонтали. В бытовых кондиционерах положение этих жалюзи можно регулировать только вручную. Возможность регулировки с пульта ДУ есть только в некоторых моделях элитных кондиционеров.

Поддон — расположен под испарителем и служит не только для сбора, но и отвода наружу через дренажный шланг конденсата, образующегося на поверхности холодного испарителя.

Плата управления — блок электроники с центральным микропроцессором, как правило, располагается с правой стороны внутреннего блока. Если компрессор — «сердце» кондиционера, то платы управления (блок электроники) — его мозг.

Штуцерные соединения — расположены в нижней задней части внутреннего блока. К ним подключаются медные трубы, соединяющие блоки.

Внутренний блок комплектуется пультом управления для включения кондиционера, а также выбора режима работы и установки пользовательских настроек. Пульт управления может быть не только дистанционным, но и проводным.

Наружный блок кондиционера

Компрессор — бесспорно, сердце кондиционера: он сжимает фреон и поддерживает его движение по холодильному контуру. Подробнее с компрессорами к кондиционерам можно ознакомиться, например, в разделе компрессоры.

Четырехходовой клапан — устанавливается в кондиционерах с тепловым насосом для того, чтобы менять направление движения фреона в режиме обогрева. При этом внутренний и наружный блок как бы меняются местами: внутренний блок работает на обогрев, а наружный — на охлаждение.

Плата управления — устанавливается не только в инверторных и мульти-сплит-системах, но и в кондиционерах кассетного или канального типа. В обычных сплит-системах, как правило, всю электронику размещают только во внутреннем блоке.

Вентилятор — создает поток воздуха, обдувающего конденсатор. В моделях небольшой производительности электродвигатель вентилятора имеет только одну скорость вращения. Такой кондиционер может стабильно работать лишь в небольшом диапазоне температур наружного воздуха. В моделях более высокого класса и мощности, рассчитанных на широкий температурный диапазон, а также, во всех полупромышленных кондиционерах электродвигатель вентилятора имеет 2 — 3 фиксированных скорости вращения или же плавную регулировку. Электродвигатели используются вместе с пусковыми и рабочими конденсаторами.

Датчики температуры и давления, реле и контакторы — все это бесспорно важные электронные компоненты кондиционера, на показаниях которых постоен весь алгоритм работы системы.

Конденсатор — радиатор, в котором происходит охлаждение и конденсация фреона: продуваемый через конденсатор воздух в результате нагревается.

Фильтр фреоновой системы — устанавливается, как правило, перед входом компрессора и защищает его от медной крошки и других мелких частиц, которые могут попасть в систему при монтаже кондиционера. Разумеется, если монтаж выполнен с нарушением технологии и в систему попало большое количество мусора, то фильтр не поможет.

Штуцерные соединения — сервисные клапаны — к ним подключаются медные трубы, соединяющие наружный и внутренний блоки, а также манометры.

Защитная быстросъемная крышка — закрывает штуцерные соединения и клеммный разъем, используемый для подключения электрических кабелей. В некоторых моделях защитная крышка закрывает только клеммный разъем, а штуцерные соединения остаются снаружи.

Схема кондиционера

Так называемая взрыв-схема с обозначением абсолютно всех деталей и узлов, которые подлежат заказу у производителя, как правило, приводятся в сервис-мануалах на каждую конкретную модель. Знание партномера запчасти, безусловно, облегчает ее поиск при заказе у поставщика.

Схема циркуляции хладагента

Электрическая схема сплит-системы

Для поиска и устранения неисправностей инженер безусловно должен уметь читать и понимать электрические функциональные и принципиальные схемы. Однако, не все производители приводят электрические принципиальные схемы в сервис-мануалах. Это может быть вызвано не только требованиями политики конфиденциальности, но и уходом от ремонта на компонентном уровне к замене неисправной платы или узла целиком. Поэтому иногда достаточно определить неисправность на функциональном уровне. К примеру, ниже представлены электрические схемы внутреннего и внешнего блоков сплит-системы DAEWOO DSB-187LH.

Принцип работы кондиционера

Компрессор, конденсатор, дроссель (капиллярная трубка, терморегулирующий аппарат) и испаритель соединены тонкостенными медными трубками и в результате образуют холодильный контур. Внутри контура циркулирует хладагент (скорее всего смесь фреона с небольшим количеством компрессорного масла). В современных кондиционерах прежде всего используются фреоны R22 и R410A.

1 — конденсатор, 2 — терморегулирующий вентиль, 3 — испаритель, 4 — компрессор.

Рассмотрим процесс работы кондиционера, использующего, например, фреон R22. На вход компрессора из испарителя поступает газообразный хладагент под низким давлением в 3—5 атмосфер и температурой от +10 до +20 °C. Компрессор кондиционера сжимает хладагент до давления 15—25 атмосфер, в результате чего хладагент нагревается до +70—90 °C, после чего он поступает в конденсатор.

Благодаря интенсивному обдуву конденсатора, хладагент остывает и вследствие чего переходит из газообразной фазы в жидкую с выделением дополнительного тепла: воздух, проходящий через конденсатор, нагревается. В результате на выходе конденсатора хладагент находится в жидком состоянии, под высоким давлением и с температурой на 10—20 °C выше температуры атмосферного (наружного) воздуха. Из конденсатора тёплый хладагент попадает в терморегулирующий вентиль, который в простейшем случае представляет собой капилляр (как правило, длинную тонкую медную трубку, свитую в спираль). На выходе терморегулирующего вентиля давление и температура хладагента существенно понижаются, часть хладагента при этом может испариться.

После дросселирующего устройства (капиллярной трубки или ТРВ) смесь жидкого и газообразного хладагента с низким давлением поступает в испаритель. В испарителе жидкий хладагент переходит в газообразную фазу с поглощением тепла. То есть, воздух, проходящий через испаритель, остывает и далее газообразный хладагент с низким давлением поступает на вход компрессора и весь цикл повторяется.

Подробное описание принципа работы системы кондиционирования на примере оконного кондиционера. На видео показано не только устройство кондиционера, но и описаны основные процессы протекающие в холодильном контуре, а также принцип фазового перехода хладагента.

Этот процесс лежит в основе работы любого кондиционера, причем, он не зависит от его типа, модели или производителя.

Принцип работы автомобильного кондиционера

Работа автомобильного кондиционера основана на цикличности:

• компрессор нагнетает хладагент в виде газа, вещество разогревается;
• далее оно отправляется по каналам высокого давления к конденсатору;
• здесь фреон отдает тепло и превращается в жидкость, давление которой по-прежнему остается повышенным;
• из конденсатора жидкость переходит дальше через магистрали к осушителю, в котором из нее отводится влага и посторонние примеси;
• следующий этап – поступление хладагента к терморегулирующему вентилю либо дросселю, где давление регулируется (снижается), в результате начинается превращение вещества в газ;
• фреон перенаправляется в испаритель и из-за резкого уменьшения давления испаряется, забирая тепло извне, сконденсированная на испарителе вода уходит наружу;
• после испарителя охладитель в виде газа попадает в каналы с низким давлением, которые ведут его обратно к компрессору.

Очевидно, процесс зацикливается и запускается заново.

Работа кондиционера в составе климат-контроля

Автокондиционеры работают как отдельные устройства, либо в качестве компонента климат-контроля. При втором варианте в машине установлен блок управления. Через ЭБУ системы кондиционирования воздуха, обогрева и вентиляции объединены в единую схему.

При работе климат-контроля для поддержания комфортной температуры в салоне авто воздух подогревается вслед за охлаждением. Т. е. микроклимат регулируется за счет попадания части воздуха из испарителя в радиатор печки. Воздух смешивается с основным и приходит в нужное человеку состояние.

Панель управления системой климат-контроля

Независимо от того, действует ли система кондиционирования самостоятельно или входит в климат-контроль, ее конструкция остается неизменной. Она требует одинакового подхода к использованию.

Основные ошибки использования кондиционера в авто

Некоторые правила пользование климатической системой недостаточно прописаны в инструкциях, видимо производители считают их очевидными. Это приводит к неправильным действиям, неполному использованию возможностей кондиционера, а также простудным и иным заболеваниям.

Проветривание

Воздух мало просто охладить, он должен быть чистым и с правильным соотношением кислорода и углекислого газа, поэтому перед началом поездки салон следует проветривать. Даже горячий внешний воздух в режиме внутренней рециркуляции будет быстро доведён до комфортной температуры, при этом в нём окажется достаточно кислорода для нормального дыхания.

В салоне могут накапливаться различные неприятные запахи от материалов обивки и веществ бактериального происхождения. Кондиционер с ними не справится, а регулярное проветривание решит проблему.

Всевозможные взвеси из забортной атмосферы будут удалены салонным фильтром, которые сейчас выпускаются с содержанием активированного угля и даже антиаллергенных препаратов. На некоторых машинах имеются и штатные ароматизаторы.

Использование исключительно в жару

Система климат-контроля автоматическая, поэтому подразумевает возможность постоянной работы. Не стоит её использовать только в каких-то экстремальных условиях.

Она легко справится с понижением влажности, конденсатом на стёклах и самостоятельно настроит комфортные параметры воздушной среды. Такое применение исключит вредные быстрые перепады температуры.

Слишком низкая температура воздуха

Включение кондиционера на полную мощность приведёт к притоку через дефлекторы ледяного воздуха. Не надо забывать, что поверхность испарителя имеет отрицательную температуру, такие потоки очень опасны, даже если приятны в жару. Так можно раньше простудиться, чем обрести комфорт.

Достаточно установить желательное значение температуры на индикаторе, дальше система кондиционирования быстро, но плавно войдёт в оптимальный режим.

Поток воздуха на себя

Всем известно вредное влияние сквозняков. Когда часть тела обдувается холодным воздухом, а остальные находятся в тепле, то организм перестаёт понимать, какие меры защиты от него требуются. Результатом будет локальное переохлаждение, потеря иммунитета и простуда.

Потоки надо устанавливать равномерно по пространству, тогда не будет местных перепадов температуры. Лучше если вообще движение воздушных масс не будет ощущаться. Именно так и работают наиболее продвинутые климатические системы дорогих автомобилей.

Управление электрическим тёплым полом

Вот схемы управления тёплым полом в классическом варианте и через ПЛК:

Классическое управление — через термостат в комнате. Термостат может быть простой или программируемый (с возможностью задавать время включения и выключения). При управлении с ПЛК термостатов нет, регулирует температуру программа контроллера, а программу задаёт пользователь с планшета-смартфона.

Небольшие мобильные модели

Сразу уточним, что речь — о системах кондиционирования, а не очистителях воздуха и портативных вентиляторах. Последние можно купить значительно дешевле, но и функционал у них заметно меньше. Мобильные кондиционеры выбирают для квартир, в которых по различным причинам негде или нельзя установить сплит-систему. Они издают много шума, занимают место на полу и при этом обладают ограниченной мощностью. Мобильный кондиционер можно установить самостоятельно без помощи специалистов: для этого через окно или другое отверстие выводят воздуховодный шланг длиной не более полутора метров и шириной минимум десять сантиметров. Моделей, рассчитанных на площадь до 50 «квадратов», на рынке немного, а кондиционеры для комнаты до 25 кв. м стоят от 25 тыс. руб.

Подавляющее большинство сплит-систем работают по командам с пульта дистанционного управления. На корпусе мобильного и оконного кондиционера может быть установлен механический или электронный блок, позволяющий менять режимы вручную. Нередко электронным блоком управления на корпусе дело не ограничивается — дополнительно устройство комплектуется пультом ДУ.

Плюсы и минусы кондиционеров с вентиляцией

Начнем с положительных моментов, коих немного. Применение сплит-системы или моноблока с притоком позволяет освежить воздух помещения, а в некоторых случаях удалить часть загрязненного. Самое удачное решение в этом плане – канальный агрегат + вентилятор + сеть воздуховодов. Способ реализации в квартире показан ниже на видео.

Кондиционер с функцией приточной вентиляции хорош для детских и спальных комнат, а также помещений, где не удалось обеспечить полноценный воздухообмен. Покупая охладитель «два в одном», вы убиваете 2 зайцев – организуете кондиционирование и обновление воздушной среды (в определенных пределах).

Главный недостаток подобного оборудования – даже не высокая цена, а низкая производительность. Если вы изучите наше руководство по расчету вентиляции в квартире, то быстро поймете, что 25—30 кубов свежего воздуха в час на 1 жилое помещение недостаточно. Для комнаты 25 квадратов нужно минимум 67 м³/ч.

Важный момент. Высокую производительность на притоке могут обеспечивать лишь канальные системы со встроенными кондиционерными блоками. Это лучший вариант принудительной механической вентиляции, он же самый дорогой.

Варианты организации притока: установка оконных либо стеновых клапанов, рекуператора, бризера

Перечислим остальные минусы:

1. На втором месте стоит цена оборудования. Сравнительный расчет: обычный «сплит» Haier HSU-09HTL103/R2 стоит 285 у. е. плюс стеновой приточный клапан 25 у. е., итого – 310 у. е. Приточный агрегат того же бренда Haier HSU-09HNF03 обойдется в 550 у. е. Сверлить стену придется при любом раскладе.
2. Обновлять воздушную среду необходимо во всех жилых помещениях. Купить и поставить в каждую комнату кондиционер с вентиляцией – не вариант, мульти-сплит-система обойдется еще дороже.
3. Охладитель дает свежий воздух, пока работает вентилятор. Если отключат свет или сработает автоматика агрегата, обновление среды прекратится.
4. Постоянно действующий вентилятор недоедает непрерывным шумом.

Отзывы участников форумов о моноблочных комплексах и мобильных приточных кондиционерах не слишком лестны. У первых случаются проблемы с электроникой, вторые сильно шумят и занимают место.