Принцип работы кондиционера

Основные функции  любого кондиционера – это охлаждение и нагрев воздуха в помещениях. Охлаждение воздуха в кондиционерах происходит при помощи парокомпрессионного цикла охлаждения.

Парокомпрессионный холодильный цикл

Парокомпрессионный холодильный цикл основан на следующих двух позициях:

• Когда жидкость испаряется теплота поглощается из окружающей среды.
• При конденсации пара тепло выделяется.

В кондиционерах специально используются фазовые переходы – испарение и конденсация. Теплота парообразования жидкостей достаточно большая. Этот показатель и используется в холодильной машине. Фреон превращается в пар в испарителе, при этом трубки испарителя обдуваются воздушным потоком. Кипящий (испаряющийся) фреон забирает тепло из этого воздушного потока, при этом охлаждая его.

Но для реализации циркуляции фреона следует превратить его обратно в жидкость. Этот обратный процесс – процесс конденсации, т.е. превращения фреона из пара в жидкость, происходит  немного в другом теплообменнике – конденсаторе.

При конденсации любой жидкости, как известно, выделяется теплота, которая поступает в следствии в окружающую среду. Конденсаторный отсек крепится в наружном блоке кондиционера, поэтому выброс тепла из помещения происходит в окружающую среду. Другими словами, кондиционер охлаждает Ваше помещение, но  при этом нагревает улицу. Но, конечно же, нагрев этот в масштабах Земли пренебрежимо мал.

Эффективность кондиционера

Кондиционер тратит электроэнергию не на охлаждение или нагрев, а только на перенос тепла: сжатие хладагента и его перекачивание по трубкам. В результате — холодопроизводительность кондиционера в 3–5 раз выше, чем мощность, которую он потребляет.

По такой же схеме и в режиме отопления – за каждый потраченный из электросети киловатт энергии вы получаете от 4 до 6 киловатт тепловой энергии в помещении. Из-за этого кондиционеры полноправно можно считать эффективными нагревательными приборами.

Состав кондиционера

Каждый кондиционер работает на основе парокомпрессионного цикла охлаждения и включает в себя четыре основных элемента:

• Компрессор
• Испаритель
• Конденсатор
• Регулятор потока

Эти составляющие соединены трубопроводами в закрытую систему, по которой циркулирует хладагент. Циркуляцию хладагента по контуру обеспечивает компрессор –  это сердце каждого кондиционера.

Хладагент непрерывно циркулирует в холодильной машине, меняя агрегатное состояние при часто изменяющихся температуре и давлении.

Каждый цикл, в зависимости от давления, можно разделить на две зоны – зону высокого давления и низкого. На стороне первого происходит конденсация хладагента и располагается конденсатор. На стороне второго  находится испаритель и жидкий хладагент превращается в пар. Граница между этими зонами проходит в двух точках – на выходе из компрессора  и на выходе из регулятора потока.

Цикл кондиционера

Цикл кондиционера состоит из нескольких процессов:

— На выходе из испарителя – точка 1 (см. рис. 1) — хладагент является паром при низкой температуре и низком давлении. В таком состоянии хладагент следует в компрессор.

— Далее компрессор всасывает и нагнетает хладагент. Давление фреона повышается приблизительно до 20 атмосфер, а температура достигает 70–90 °С. Это состояние прослеживается по точкам 2 на рис. 1.

— Затем горячий пар хладагента поступает в конденсатор, там он охлаждается и конденсируется. Для охлаждения применяется вода или воздух. На выходе из конденсатора хладагент является жидкостью под высоким давлением (точка 3 на рис. 1.)

— Хладагент (жидкий) при высоком давлении попадает в регулятор потока. Здесь давление быстро падает, и происходит частичное испарение хладагента. Здесь также заметно снижается и температура хладагента. На схеме 1 потоку хладагента после регулятора соответствует точка 4.

— На вход испарителя попадает смесь из жидкости и пара. В испарителе жидкости необходимо полностью перейти в парообразное состояние. При этом фреон забирает энергию из воздуха, который находится в доме.

— Образовавшийся в испарителе перегретый пар выходит из него (точка 1), и цикл возобновляется снова.

 Рисунок 1. Принципиальная схема кондиционера.