Устройство и принцип работы кондиционера

Время чтения: 15 мин.

Несмотря на то что кондиционеры есть почти в каждом доме, лишь немногие пользователи правильно представляют себе схему такого устройства и то, как оно работает, подключается. В данной статье постараемся развернуто раскрыть эту тему.

Общая схема работы кондиционера

Вся система построена на способности веществ поглощать тепло при испарении и выделять его при конденсации. Такая схема кондиционера и заложена в работу современной сплит-системы. Основным веществом внутри замкнутой системы устройства является фреон. Имея возможность изменять его агрегатное состояние путем изменения температуры и давления, мы сможем охлаждать радиатор и прогонять через него воздух с улицы.

Но для начала ознакомимся с основными элементами сплит-системы. Схема и принцип работы кондиционера предполагают использование двух блоков: наружного и внутреннего. Для чего они нужны?

Наружный блок

Данный блок устанавливается на улице и главным образом служит для охлаждения перегретого фреона ( воздух с улицы он не забирает, кондиционер служит для охлаждения воздуха в помещении. Для забора уличного воздуха используются вентустановки). Он состоит из следующих узлов:

  • Вентилятор.
  • Конденсатор. В этой части осуществляется охлаждение фреона и его конденсация. Воздух, который проходит через конденсатор, нагревается и отводится на улицу.
  • Компрессор. Главный элемент кондиционера, который сжимает фреон и обеспечивает его циркуляцию по всему контуру.
  • Блок управления. Обычно он используется в наружных блоках инверторных систем. В обычных кондиционерах вся электроника чаще всего находится во внутреннем блоке.

  • 4-ходовой клапан. Применяется в моделях, которые могут работать на обогрев (большинство современных кондиционеров). Этот элемент при активации функции обогрева изменяет направление движения хладагента. В результате наружный и внутренний блоки меняются местами: внутренний работает на обогрев, наружный — на охлаждение.
  • Различные штуцерные соединения, посредством которых происходит подключение медных труб между внутренним и наружным блоками.
  • Фильтр хладагента. Устанавливается перед компрессором с целью защиты последнего от грязи, которая при монтаже может попасть в систему.

Внутренний блок

Он включает в себя элементы:

  • Передняя панель, через которую внутрь поступает воздух. Она легко снимается, чтобы пользователь мог добраться до фильтров.
  • Фильтр грубой очистки — это обычная пластиковая сетка, которая задерживает крупную пыль (например, шерсть животных, пух и т. д.). Эту сетку нужно чистить 1 раз в месяц.
  • Система фильтров, состоящая из угольного, антибактериального, электростатического фильтров. В зависимости от модели кондиционера, некоторых фильтров может не быть вообще.

  • Вентилятор для циркуляции чистого воздуха в помещении — холодного или подогретого.
  • Испаритель. Представляет собой радиатор, куда попадает ледяной хладагент. Этот радиатор сильно охлаждается фреоном, и вентилятор прогоняет через него воздух, который вмиг становится холодным.
  • Жалюзи регулировки направления потока воздуха.
  • Индикаторная панель показывает, в каком режиме работает кондиционер.
  • Плата управления. На ней находятся центральный процессор и блок электроники.
  • Штуцерные соединения — к ним подключаются трубы соединения внутреннего и наружного блоков.

Схема кондиционера проста и логична, но некоторым пользователям непонятно, для чего нужно два блока? Ведь можно брать теплый воздух из помещения и прогонять его через кондиционер, охлаждая его. Но не все так просто: нельзя произвести холод, не производя тепло. А тепло нужно отвести наружу. Для этой цели идеально подходит двухблочная система. Есть также и другие системы, например одноблочные. Там тепло отводится наружу по специальному воздуховоду, выведенному за пределы квартиры.

Детализированная схема работы кондиционера

Теперь, когда вы знаете основные элементы, можно рассмотреть более подробно схему работы данной системы. Итак, при активации режима охлаждения с пульта управления в системе включается компрессор. Он нагнетает давление и гонит газ через радиатор. Пройдя радиатор (в наружном блоке), газ становится жидким и горячим (если помните, при конденсации он выделяет теплоту).

Теперь горячий жидкий фреон (который до радиатора был газом) поступает на терморегулирующий вентиль, где давление фреона понижается. В результате этого происходит испарение фреона, и на испаритель поступает газожидкостная холодная смесь (фреон становится холодным при испарении). Испаритель охлаждается, и вентилятор сдувает с него холод в помещение. Затем газообразный фреон снова попадает в конденсатор, и на этом этапе круг замыкается.

Эта принципиальная схема кондиционера справедлива для всех типов. Вне зависимости от модели, мощности и функционала системы все кондиционеры построены именно по такому принципу, включая автомобильные, промышленные и бытовые.

Подключение кондиционера

Схема установки кондиционера проста, а вот сама установка достаточно сложна. Произвести ее могут только специалисты, у которых есть соответствующее оборудование. Вся сложность заключается в монтаже наружного блока и закачке фреона внутрь. Также требуется проделать огромную дыру в стене, а если дом панельный, то сложность работ возрастает.

Читайте также:  Устройство ваз 2115 под капотом

Что касается подключения к электросети, то достаточно просто подсоединить внутренний блок устройства к розетке, не более того. А вот схема подключения кондиционера по питанию — это документ, в котором отображено расположение различных компонентов и информация для сервисных центров. Он в большей степени интересует инженеров, которые занимаются ремонтом и подключением техники. В контексте этой статьи нельзя привести единую схему подключения кондиционера, так как она для различных моделей может быть разной.

Соединение блоков

После того как были установлены внешний и внутренний блоки кондиционера, их необходимо соединить между собой. Делается это с помощью медного четырехжильного кабеля. Жилы должны иметь сечение не менее 2,5 мм 2 . Схема подключения кондиционера, которая идет вместе с самим устройством, является в некоторой степени инструкцией. Обычно соединительный кабель прокладывается вместе с фреоновой магистралью, хотя его можно проложить и в отдельной пластиковой коробке.

Подключение по выделенной линии

После соединения двух блоков между собой необходимо подключить внутренний блок к сети. Можно использовать ближайшую розетку, однако, учитывая довольно высокую мощность установки, специалисты рекомендуют выделять для нее отдельную линию питания, которая будет идти непосредственно до счетчика. Это позволит снять большую нагрузку с общей линии электросистемы квартиры. Прокладка кабеля до щитка может быть произведена по специальной штробной канавке или в пластиковом коробе. Не оставляйте провод открытым.

Щиток, в который будет заходить линия питания кондиционера (и общая линия электросистемы квартиры), должен быть заземлен. При этом питание кабеля должно быть подключено через автомат определенной мощности. Она рассчитывается по специальной формуле: мощность кондиционера, деленная на напряжение (220 или 230 В). К полученному значению нужно прибавить 30 % для запаса по мощности.

Подключение к общей системе электропитания квартиры

Подключение устройства к обычной розетке, которая принадлежит общей линии питания, возможно только в том случае, если ваш кондиционер не мощный и не создаст большую нагрузку на сеть. При потребляемой мощности кондиционера 1 кВт и менее его можно подключать к обычной розетке. Обычно такую мощность имеют модели, предназначенные для охлаждения 20 квадратных метров.

Из чего состоит кондиционер?

Основные компоненты 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

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.

Читайте также:  Двигатель не сразу глохнет после выключения зажигания

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.

К примеру, можно посмотреть и скачать вырезки из сервисной инструкции SAMSUNG:
— внутренний блок кондиционера схема
— внешний блок кондиционера схема

Схема циркуляции хладагента

Stop Valve Запорный клапан
Ambient temperature sensor Датчик температуры окружающей среды
Discharge temperature sensor Датчик температуры нагнетания
C-oil temperature sensor Датчик температуры теплообменника
Indoor heat exchanger Теплообменник внутреннего блока
Indoor unit Внутренний блок
Stop Valve Запорный клапан
Strainer Сетчатый фильтр
Electronic expansion valve Электронный расширительный клапан
Outdoor unit Наружный блок
Discharge pressure switch Датчик давления на выходе
4-Way Valve Четырехходовой клапан
Compressor Компрессор
Accumulator Сборник жидкости
Suction temperature sensor Датчик температуры на стороне всасывания
C-oil temperature sensor Датчик температуры теплообменника
Ambient temperature sensor Датчик температуры окружающей среды
Outdoor heat exchanger Теплообменник наружного блока
Defrost temperature sensor Датчик температуры размораживания
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.

Читайте также:  Безопасность дорожного движения водителей

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.

Из чего же состоит стандартная сплит-система? Как правило, внутри нее находится замкнутый контур, по которому движется жидкость — хладагент. Перетекая внутри контура, хладагент в одном месте поглощает тепло, для того чтобы выделить его в другом. Этот процесс протекает в специальных трубках – теплообменниках, которые изготавливаются из меди и содержат поперечные перегородки из алюминия. Для более быстрого протекания процессов в теплообменники нагнетают воздух, делая это при помощи специальных вентиляторов.

Исходя из названия процессов, протекающих в теплообменнике, один из них принято называть конденсатором, а другой – испарителем. Когда кондиционер работает «на тепло» в качестве конденсатора выступает внутренний испаритель (часть кондиционера, находящаяся в помещении), а при работе «на холод» – все происходит наоборот. Таков принцип работы кондиционера, но в чем суть?

Холод сам по себе не является законченным продуктом, а лишь производным от переноса тепла с помощью хладагента. Этот процесс в литературе именуется «тепловым насосом». Благодаря ему производительность кондиционера получается в три раза выше, чем его энергопотребление. На первый взгляд это может вызвать недоумение: КПД 300% — неужели такое возможно? Что такое хладагент и как его можно перенести из помещения, в котором температура около 20 градусов, наружу, где температура в два раза выше?

Оказывается все гораздо проще, чем это можно себе предположить. Перенос температуры напрямую зависит от давления, причем происходит он не линейно, а монотонно. Таким образом, в процессе транспортировки величина давления становится выше, чем температура фазового перехода. Закипевший хладагент меняет свое состояние из жидкого в парообразное и начинает поглощать из окружающего воздуха тепло, при этом в теплообменнике создается необходимое давление, при котором температура фазового перехода становится ниже окружающей. В обратном процессе хладагент отдает свое тепло воздуху, и температура перехода повышается.

Еще одной важной деталью в работе кондиционера является замкнутый контур, для создания которого необходимо хотя бы два элемента: компрессор — для повышения давления конденсации и дроссельное устройство — для его понижения. Первый из них устанавливается непосредственно перед конденсатором, а второй перед испарителем.

В целом, насчитывается пять элементов, обязательных в кондиционерах любого типа: замкнутый контур, наружный и внутренний теплообменник, компрессор и дросселирующее устройство. Они являются основной составляющей как самой простой, так и самой сложной сплит-системой.

В наше время для полнофункциональной работы кондиционера в контур добавляют четырехходовой вентиль, благодаря которому он может вырабатывать как тепло, так и холод. Такая сплит-система получила название «кондиционер с реверсивным циклом», дополнительной функцией которого стал перенос тепла из помещения на улицу и обратно.

Наружный блок кондиционера

  • 3. Компрессор — сжимает фреон и поддерживает его движение по холодильному контуру. Компрессор бывает поршневого или спирального (scroll) типа. Поршневые компрессоры дешевле, но менее надежны, чем спиральные, особенно в условиях низких температур наружного воздуха.
  • 5. Четырехходовой клапан — устанавливается в реверсивных (тепло — холод) кондиционерах. В режиме обогрева этот клапан изменяет направление движения фреона. При этом внутренний и наружный блок как бы меняются местами: внутренний блок работает на обогрев, а наружный — на охлаждение.
  • 4. Плата управления — как правило, устанавливается только на инверторных кондиционерах. В не инверторных моделях всю электронику стараются размещать во внутреннем блоке, поскольку
  • большие перепады температуры и влажности снижают надежность электронных компонентов.
  • 1. Вентилятор — создает поток воздуха, обдувающего конденсатор.
  • В недорогих моделях имеет только одну скорость вращения.
  • Такой кондиционер может стабильно работать в небольшом диапазоне температур наружного воздуха. В моделях более высокого класса, рассчитанных на широкий температурный диапазон, а также во всех полупромышленных кондиционерах, вентилятор имеет 2 — 3 фиксированных скорости вращения или же плавную регулировку.
  • 2. Конденсатор — радиатор, в котором происходит охлаждение и конденсация фреона. Продуваемый через конденсатор воздух, соответственно, нагревается.
  • 7. Фильтр фреоновой системы — устанавливается 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.
  • 6. Штуцерные соединения — к ним подключаются медные трубы, соединяющие наружный и внутренний блоки.
  • 8. Защитная быстросъемная крышка — закрывает штуцерные соединения и клеммник, используемый для подключения электрических кабелей. В некоторых моделях защитная крышка закрывает только клеммник, а штуцерные соединения остаются снаружи.
Adblock detector