Принцип работы кондиционеров — 2 основных компонента и особенности моделей

Хорошо, когда приятный климат в помещении круглый год. Благодаря изобретению кондиционера, мы чувствуем себя лучше. Понимание принципа его работы поможет лучше разобраться в конструкции, выбрать подходящую модель и эффективно использовать для оптимального удобства. В статье рассмотрим ключевые компоненты и особенности различных типов систем, чтобы определиться для себя с нужным устройством.

Как устроен кондиционер: основные компоненты

Все устройства работают на хладагенте, чаще всего используется фреон. Многие модели работают на охлаждение и на обогрев воздуха. Конструкция включает в себя внутренний и наружный блоки. Чтобы понять, как работает кондиционер, необходимо подробно изучить характеристики каждого компонента:

1. Компрессор сжимает фреон (хладагент), увеличивает его давление и температуру. Благодаря этому помещение быстро охлаждается.
2. Конденсатор отводит тепло от хладагента, конденсируя его из газообразного состояния в жидкое. Это помогает снизить нагрузку на компрессор, что увеличивает энергоэффективность кондиционера и продлевает его срок службы.
3. Испаритель поглощает тепло из воздуха внутри помещения, испаряя хладагент и охлаждая микроклимат. Охлаждение равномерное. 
4. Расширительный клапан регулирует поток хладагента в испаритель и снижает его давление. Это улучшает энергоэффективность прибора. 
5. Вентилятор способствует циркуляции воздуха через конденсатор и испаритель.
6. Фильтр очищает воздух от пыли и других частиц.
7. Трубопроводы соединяют все компоненты и транспортируют хладагент. В итоге все системы соединяются в единое целое и слаженно работают. 
8. Термостат контролирует температуру в помещении и регулирует работу аппарата.
9. Индикаторная панель управления позволяет пользователю настроить параметры девайса под свои потребности.

Познавательная статья: Инвертор или ИБП — сравнение в 6 разделах

Устройство внутреннего блока

Внутренние блоки различаются по конструкции и функциональности в зависимости от типа. Это те механизмы, откуда в кондиционере образовывается воздух.

Сплит-система состоит из двух отдельных блоков: внутреннего и наружного. 

Устройство внутреннего блока кондиционера сплит-системы представляет собой сложный механизм:

• Воздуховоды расположены в верхней части блока, через них циркулирует воздух.
• Фильтр очищает проходящие потоки от пыли и загрязнений.
• Испаритель их охлаждает.
• Вентилятор распределяет по помещению. 
• Термостат и сенсоры отслеживают и регулируют температуру.

Канальный кондиционер распределяет охлажденный или нагретый воздух через скрытые воздуховоды, устанавливаемые в потолке или стенах. Вот из чего состоит кондиционер для дома: воздуховоды, испаритель, вентилятор, фильтр, панель управления, которая позволяет настраивать работу системы.

Кассетный кондиционер установленный в потолке. Обеспечивает равномерное распределение воздуха через несколько направленных решеток. У него панель, вентилятор, испаритель, фильтр, индикатор управления.

Колонный кондиционер размещается на полу. Он охлаждает или обогревает большие помещения благодаря мощному воздуховоду и крупным теплообменникам. В нем колонна — высокий блок, который можно разместить в любом месте помещения. Внутри — вентилятор, испаритель, фильтр, панель управления.

Мобильный кондиционер — это компактное устройство, которое можно перемещать между помещениями. Представляет собой корпус со всеми компонентами в одном блоке. Есть вентилятор, испаритель и конденсатор, фильтр, трубка для отвода теплого воздуха, которая выводит тепло наружу через окно или стену, и панель управления.

Из чего состоит наружный блок

Конструкция наружного блока может варьироваться в зависимости от типа кондиционера. Общими компоненты для всех типов являются корпус, панель управления и электроника. Благодаря им удобно управлять работой компрессора, вентиляторов и другими компонентами, а также может включать защитные системы.

В сплит-системе отдельно есть компрессор , конденсатор, вентилятор, расширительный клапан, трубопроводы, фильтры и сетки. Подходит этот вариант, если нужно охладить или обогреть отдельное помещение, например, спальню, гостиную или офис.

У канального кондиционера компрессор, конденсатор, вентилятор, пульсаторы — для более эффективного распределения воздуха (опционально), трубопроводы. Подходят, если нужен комфортный микроклимат сразу нескольких помещений или всей площади дома/офиса.  

У кассетного агрегата тоже компрессор — основной компонент для сжатия хладагента. А также конденсатор, который охлаждает и конденсирует хладагент, вентилятор, трубопроводы. Такие модели идеальны там, где нужно скрыть большое оборудование во благо дизайну.

У колонного в конструкции предусмотрен компрессор, конденсатор, вентилятор, трубопроводы. Подойдет там, где нет возможности установки настенных или потолочных кондиционеров.

Мобильный с компрессором, встроенным в наружный блок. Есть конденсатор внутри одного корпуса с компрессором, вентилятор, трубка для отвода теплого воздуха. Она выводит тепло наружу через окно или стену. Также присутствует фильтр грубой очистки. Подходит мобильный вариант, если часто переезжают или нужно охладить небольшое помещение. 

Читайте: Чем отличается инверторный генератор от обычного — сравнение по 7 критериям

Принцип действия кондиционера

Основан на цикле термодинамической обработки воздуха с использованием хладагента. Он циркулирует между внутренним и наружным блоками и проделывает колоссальную работу. В таблице описан пошаговый процесс:

Этап	Описание
Сбор горячего воздуха (внутренний блок)	Вентилятор втягивает теплый воздух из помещения. Он проходит через испаритель, где жидкий хладагент испаряется и поглощает тепло из воздуха
Цикл хладагента	Испарение хладагента в испарителе превращает его из жидкого состояния в газообразное, забирая тепло из воздуха. Горячий газообразный хладагент поступает в компрессор наружного блока и сжимается, увеличивая давление и температуру
Отвод тепла (наружный блок)	Горячий газ направляется к конденсатору.  Тот отводит тепло от хладагента, который конденсируется обратно в жидкое состояние. Вентилятор наружного блока помогает отводить тепло от конденсатора, улучшая теплообмен
Расширение хладагента	Жидкий хладагент проходит через расширительный клапан или капиллярную трубку, где его давление и температура понижаются. Осуществляется переход в низкотемпературное состояние перед тем, как снова попасть в испаритель внутреннего блока
Цикл повторяется	Хладагент снова попадает в испаритель внутреннего блока, где процесс охлаждения повторяется.  Охлажденный воздух циркулирует в помещении, улучшая комфорт

Термостат регулирует работу прибора и поддерживает заданную температуру в помещении. Он включает и выключает систему по мере необходимости.

Система фильтров очищает воздух от пыли, аллергенов и других частиц, улучшая микроклимат в помещении.

Чтобы представить это визуально, стоит рассмотреть кондиционер, схема работы которого изображена на картинке.

Типы кондиционеров и отличия в процессе их работы

Существует несколько типов кондиционеров, и каждый из них работает по своему принципу. 

У сплит-систем различные внутренние блоки: кассетные, канальные или настенные. 

Внутренний блок охлаждает воздух, наружный через компрессор и конденсатор сжимают хладагент и отводят тепло из системы. Происходит постоянная циркуляция.

Мульти-сплит система аналогична сплит-системе. У нее один наружный блок соединен с несколькими внутренними. Мультсистемами управляют через один наружный блок. Эта особенность экономит пространство и снижает шум. Наружный блок работает как центральный узел, подключенный к нескольким внутренним. Те функционируют независимо друг от друга, что позволяет контролировать температуру в разных зонах.

У канальных аппаратов также наружный и внутренний блок, но второй подключен к системе воздуховодов. Они охлаждают или обогревают нескольких помещений одновременно. Не сильно бросаются в глаза, поскольку скрыты в потолке или в стенах. Воздуховоды распределяют охлажденный или нагретый воздух по нескольким помещениям. Внутренний блок содержит испаритель, а наружный обеспечивает работу всей системы для быстрого охлаждения. 

Кассетные кондиционеры устанавливают в потолок для равномерного распределения воздуха через решетки на панели. Такие вариации удобны для установки в помещениях с подвесными потолками. Воздух проходит через решетки на панели. Внутренний блок включает испаритель, а наружный быстро отводит тепло из комнаты. 

Колонные кондиционеры представляют собой высокий, вертикально установленный блок. Они эффективно охлаждают или обогревают большие площади, часто используются в коммерческих помещениях. Внутренний блок охлаждает или нагревает воздух, который затем равномерно распределяется по помещению с помощью встроенных вентиляторов.

Мобильные приборы удобны для временного охлаждения. Не требуют установки. Шумные по сравнению с другими типами. Компрессор, конденсатор и испаритель расположены в одном блоке. Это упрощает установку и обслуживание устройства. Трубка для отвода теплого воздуха выводит горячий воздух наружу через окно или стену.

Кондиционеры с тепловым насосом функционируют круглый год. Считаются альтернативой традиционным системам отопления. Хладагент используется для теплообмена в режиме охлаждения и обогрева. Наружный блок содержит компрессор и конденсатор, а внутренний с испарителем. Это позволяет обогревать помещение зимой и охлаждать летом, экономя электроэнергию. 

На заметку: ТОП 10 обогревателей для квартиры

Различия в работе инверторного кондиционера

Инверторные кондиционеры отличаются от традиционных (или не инверторных) моделей по способу управления компрессором и общему принципу работы системы.

В таблице ключевые различия: 

Критерий	Инверторный	Не инверторный
Управление компрессором	Работает на переменной скорости, меняет темп в зависимости от потребностей в охлаждении или обогреве.Постепенно изменяет мощность компрессора для комфортной температуры	Работает только в двух температурных режимах в помещении — включен на полную мощность или выключен. Это приводит к периодическим перепадам температуры.Сначала работает на полную мощь, пока не достигнет установленной температуры, затем выключается. Когда температура меняется, компрессор включается
Энергоэффективность	Регулировка скорости компрессора позволяет точнее поддерживать заданную температуру, что снижает энергопотребление.Плавное регулирование работы снижает пики нагрузки и улучшает общую эффективность	Частое включение и выключение компрессора приводит к колебаниям потребляемой энергии, что делает их менее энергоэффективными.Постоянные перепады температуры приводят к перерасходу электроэнергии
Уровень шума	Инверторные кондиционеры работают тише, нет резких включений и выключений	Переключения компрессора создают больше шума
Долговечность и обслуживание	Постоянная работа компрессора на пониженной скорости снижает износ  и увеличивает срок службы устройства.Инверторные модели не нуждаются в частом обслуживании. Они меньше изнашиваются	Частое включение и выключение чаще приводит к поломкам. Необходимо частое обслуживание
Комфорт и поддержание температуры	Поддерживают стабильную температуру в помещении, благодаря плавному регулированию мощности.Быстрее достигают установленной температуры и затем поддерживают ее с минимальными колебаниями	Из-за циклической работы значительные колебания температуры в помещении

У инверторных устройств улучшенная энергоэффективность, они работают тише. Однако по стоимости дороже стандартных аппаратов.

Энергетическая эффективность кондиционеров

Энергетическая эффективность кондиционеров варьируется в зависимости от их типа. 

1. У инверторных — высокая. Постоянная регулировка скорости компрессора позволяет оптимизировать потребление энергии. Меньшие колебания температуры минимизируют пики потребления электроэнергии. Обычно обозначается коэффициентом EER (Energy Efficiency Ratio) или SEER (Seasonal Energy Efficiency Ratio).
2. У не инверторных (традиционных) — средняя. Компрессор работает в режимах включения и выключения, что приводит к пиковым нагрузкам и снижает общую эффективность.
3. У канальных она средняя/высокая. Такие модели продуктивно распределяют охлажденный или нагретый воздух по нескольким помещениям. Производительность зависит от длины и состояния воздуховодов.
4. У кассетных тоже средняя/высокая. Они равномерно распределяют воздух.
5. Колонные кондиционеры оцениваются по шкале как средняя/высокая эффективность. Хорошо себя проявляют при охлаждении больших пространств.
6. У мобильных — низкая/средняя. Такие аппараты с посредственными теплообменниками. Энергоэффективность страдает из-за необходимости отвода теплого воздуха через окно.
7. У приборов с тепловым насосом — высокая. Плодотворно работают на охлаждение и на обогрев. Универсальны, с высокими SEER и HSPF (Heating Seasonal Performance Factor) показателями.

С экономической точки зрения: Что лучше — кондиционер или вентилятор: 11 сопоставляемых факторов

Общие неисправности и пути их решения

Понимание распространенных проблем и неполадок устройств помогают в их диагностике и устранении. После установки кондиционера специалистом могут возникнуть следующие трудности. 

Агрегат не включается по ряду причин:

• Неисправность источника питания или проблема с электропроводкой.
• Перегоревший предохранитель или сработавший автоматический выключатель.
• Проблемы с пультом дистанционного управления или внутренней платой управления.

В таких случаях проверяют источник питания и убеждаются, что ток подается на кондиционер. Заменяют перегоревшие предохранители или восстанавливают сработавший автоматический выключатель. Проверяют пульт дистанционного управления и батареи в нем. При необходимости обращаются к специалисту для проверки внутренней платы и электрики.

Кондиционер не охлаждает, если низкий уровень хладагента, забитый фильтр, сломался компрессор, возникли проблемы с конденсатором и испарителем.

Чтобы устранить неполадки, проверяют и, при необходимости, заменяют фильтр. Смотрят уровень хладагента и пополняют его (это должен делать квалифицированный специалист). Убеждаются, что компрессор и конденсатор чистые и не заблокированы. Обращаются диагностический центр для осмотра и ремонта компрессора или других компонентов.

Если аппарат издает звуки, возможно, появились посторонние предметы в вентиляторе. Износились его подшипники или другие движущиеся части. Иногда плохо закреплен внутренний/ наружный блок.

Решение очевидное: проверяют, нет ли посторонних предметов в вентиляторах и удаляют их. Оценивают состояние подшипников, при необходимости заменяют их. Убеждаются, что внутренний и наружный блоки надежно закреплены и не вибрируют.

Если устройство плохо охлаждает, большая вероятность того, что  забиты фильтры или теплообменники. Могут докучать проблемы с термостатом. Или неправильная установка кондиционера, как вариант, неэффективное распределение воздуха.

Тогда очищают или заменяют фильтры и теплообменники. Проверяют термостат и убеждаются, что он правильно настроен. Выясняют, что кондиционер установлен правильно и воздушные потоки не блокируются.

Если из прибора течет вода, значит забит дренажный трубопровод. Нарушилась работа дренажного насоса. Конденсат собирается из-за слишком низкой температуры внутри устройства.

Придется очистить дренажный трубопровод и удалить блокировки. Проверяют дренажный насос и при необходимости ремонтируют или заменяют его. Убеждаются, что температура в помещении не слишком низкая, что может вызвать избыточное конденсирование. Проводят вакуумирование — удаляют воздух и влагу из системы кондиционирования перед заправкой её хладагентом вакуумным насосом (проводится специалистом). 

Для диагностики и устранения неисправностей, связанных с компрессором, конденсатором или платой управления, рекомендуется обращаться к квалифицированным мастерам.

Профилактическое обслуживание

Профилактическое обслуживание важно для функционирования кондиционера. Когда надлежащая работоспособность, у прибора повышается энергоэффективность и увеличивается срок службы. 

Нужно каждые 1-2 месяца очищать или заменять фильтры наружного и внутреннего блока от пыли и грязи. Забитые пропускают затхлый воздух. На них появляется плесень, которой дышат присутствующие в помещении.  Также регулярно отмывают испаритель от накопившихся отложений, чтобы шел плодотворный теплообмен.

Смотрят, чтобы дренажный трубопровод не забивался. Его надо чистить, дабы не допустить утечки воды и образование плесени. Также периодически проверяют уровень хладагента в системе. Для этого манометром измеряют давление в контуре. Затем сравнивают получившуюся цифру с той, которая записана в технической документации кондиционера. Недостаток свидетельствует об утечке, значит потребуется ремонт.

Прислушиваются к работе компрессора — не шумит ли, не вибрирует.

Убеждаются, что все электрические соединения и провода надежны: плотно ли они закреплены и целые ли они. Проверяют, нет ли коррозии или ослабленных соединений. Смотрят, чтобы термостат работал правильно (включается и выключается при заданной температуре) и поддерживал заданную температуру. При необходимости откалибруют его (в настройках или с помощью винта) или заменяют.

Вентиляторы должны работать без шума и вибрации. Их периодически очищают от грязи и пыли. Также проверяют работоспособность пульта дистанционного управления и его батареек.

Убеждаются, что наружный блок расположен правильно — вдали от прямых лучей солнца и источников тепла. Он вентилируется и не перекрыт посторонними предметами.

Сплит-системы, инверторные и мобильные модели со своими особенностями в работе. Частые неисправности заключаются в проблемах с питанием, фильтрами и компрессором, которые нужно регулярно проверять. Профилактическое обслуживание включает очистку фильтров, проверку уровня хладагента и состояния дренажной системы, что помогает поддерживать эффективность и продлить срок службы устройства.

Сравнительный анализ: Инверторный кондиционер или обычный — 9 сопоставлений между ними