КОНДИЦІОНЕРИ
Кондиціонер - пристрій для
підтримання оптимальних кліматичних умов в приміщеннях. У простій формі,
кондиціонер призначений для регулювання і підтримки заданої температури повітря
в приміщенні. Найбільш широко кондиціонери використовуються для зниження
температури повітря всередині приміщень в жарку пору року і цілий рік в
приміщеннях, де утворюється надлишкове тепло (інформаційно-обчислювальні
центри, вагони метро, салони літаків, аудиторії, зали для глядачів і т.д.).
Або потрібна підтримка певної температури (продуктові склади, операційні). Кондиціонери з функцією теплового насоса поряд з охолодженням дозволяють
підвищувати температуру повітря в холодну пору року і можуть використовуватися
як охолоджуючий і опалювальний прилад. Більш складні установки кондиціонування
забезпечені механізмами очищення повітря від забруднюючих частинок, припливу
свіжого повітря, зволоження повітря, збагачення повітря киснем і іншими
функціями, що підвищують якість повітря.
Найбільшого поширення мають кондиціонери компресійного типу. Крім цього існують також кондиціонери абсорбційного і випарного типів. Компресійні кондиціонери в більшості випадків можуть працювати як на охолодження, так і на нагрів повітря. Випарні кондиціонери крім охолодження здійснюють також зволоження повітря і вентиляцію.
Компресійний кондиціонер.
Основними вузлами будь-якого місцевого автономного
кондиціонера компресійного типу (як і будь-якої холодильної установки) є:
- компресор -
стискає робоче середовище - хладагент (як правило, фреон) і підтримує його
рух по холодильному контуру;
- конденсатор -
радіатор, розташований в зовнішньому блоці. Назва відображає процес, що
відбувається при роботі кондиціонера - перехід газу з газоподібної фази в рідку
(конденсація). Для високої ефективності і тривалої експлуатації переважно
виготовляється з міді та алюмінію;
- випарник -
радіатор, розташований у внутрішньому блоці. У випарнику при різкому зниженні
тиску фреон переходить з рідкої фази в газоподібну (кипіння). В основному,
виготовляється з міді та алюмінію;
- терморегулюючий
вентиль - трубопровідний дросель, який знижує тиск фреону перед випарником;
- вентилятори -
створюють потік повітря, що обдуває випарник і конденсатор. Використовуються для інтенсивнішого
теплообміну з навколишнім повітрям.
Принципи роботи
кондиціонерів.
Компресор, конденсатор, дросель і випарник з'єднані тонкостінними мідними або алюмінієвими трубками і утворюють холодильний контур, усередині якого циркулює хладагент (традиційно в кондиціонерах використовується суміш фреону з невеликою кількістю компресорного масла).
В процесі роботи
кондиціонера відбувається наступне (розглянемо на прикладі фреону R22).
На вхід компресора з випарника надходить газоподібний хладагент під низьким тиском в 3-5 атмосфер і температурою від +10 до +20°C. Компресор кондиціонера стискає хладагент до тиску 15-25 атмосфер, в
результаті чого хладагент нагрівається до + 70-90°C, після чого надходить в
конденсатор.
Завдяки більш низькій температурі повітря навколо конденсатора, хладагент виділяє до нього частину свого тепла і переходить з газоподібної фази в рідку. Вентилятор на конденсаторі має за ціль зменшення розміру конденсатора, при збереженні необхідної величини теплообміну.
На виході конденсатора хладагент знаходиться в рідкому
стані, під високим тиском і з температурою на 10-20°C вище температури
атмосферного повітря. З конденсатора теплий хладагент потрапляє в
терморегулюючий вентиль, який в найпростішому випадку являє собою капіляр
(довгу тонку мідну трубку, звиту в спіраль). На виході терморегулюючого вентиля
тиск і температура хладагенту істотно знижуються, частина хладагенту при
цьому може випаруватися.
Після дроселюючого пристрою суміш рідкого і газоподібного хладагенту з низьким тиском надходить у випарник. У випарнику рідкий хладагент переходить в газоподібну фазу з поглинанням тепла, відповідно,
повітря, що проходить через випарник, остигає. Далі газоподібний хладагент з
низьким тиском надходить на вхід компресора і весь цикл повторюється. Цей
процес лежить в основі роботи будь-якого кондиціонера і не залежить від його
типу, моделі або виробника.
Робота кондиціонера без відводу тепла від конденсатора принципово неможлива. Це фундаментальне обмеження, що випливає з другого закону термодинаміки. У звичайних побутових установках це тепло є мізерними і відводиться в навколишнє середовище. Причому його кількість перевищує величину, поглинену при охолодженні приміщення, тому що при стисненні компресором фреону витрачається енергія, що переходить в т.ч. в тепло. У більш складних пристроях це тепло утилізується для побутових цілей: гаряче водопостачання та ін.
