Кондиционер



Материал из ТеплоВики - энциклопедия отоплении

Перейти к: навигация, поиск

Кондиционе́р — это устройство для поддержания оптимальных климатических условий в квартирах, домах, офисах, автомобилях, а также для очистки воздуха в помещении от нежелательных частиц.

Содержание

История

История кондиционирования в СССР

В Советском Союзе кондиционер долгое время считался непозволительной роскошью, отвлекающей пролетариат от классовой борьбы. Так в 1940 году за публикацию ряда материалов о кондиционировании воздуха был разгромлен журнал «Отопление и вентиляция». Эти статьи были восприняты как «пропаганда буржуазных взглядов в технике», и вплоть до 1955 года (когда выяснилось, что советские корабли абсолютно не приспособлены к плаванию в тропиках) эта тема оставалась под негласным запретом...

Принцип работы кондиционера

Понять, как устроен кондиционер не так уж сложно. Рассмотрим это на примере сплит-системы. Как известно, при испарении любая жидкость поглощает тепло. Если налить на руку спирт или одеколон, тут же почувствуешь холод. И наоборот, при конденсации пара тепло выделяется. Именно этот известный принцип и эксплуатирует любой кондиционер.

Устройство кондиционера

Схема работы кондиционера сплит-системы (ТРВ - терморегулируюший вентиль)

Основными узлами любого местного автономного кондиционера (как и любой холодильной машины) являются:

Кондиционер представляет собой замкнутый герметичный контур, внутри которого движется специальное вещество – хладагент. Испаряясь в одном месте, он поглощает тепло, а конденсируясь в другом – выделяет поглощенное тепло. Обмен теплом хладагента с воздухом происходит через воздушные теплообменники, которые представляют собой медные трубки, снабженные тонкими поперечными алюминиевыми пластинками. Чтобы процесс теплообмена между хладагентом и воздухом шел быстрее, воздух через теплообменники продувают с помощью вентиляторов. По названию процесса, происходящего в теплообменнике, один из них называют испарителем, а другой – конденсатором. При работе кондиционера на «холод» в качестве испарителя выступает внутренний (находящийся в помещении) теплообменник, а в качестве конденсатора – наружный (находящийся вне помещения). При работе кондиционера на «тепло», теплообменники меняются ролями.

В кондиционере холод не «производится», а происходит перенос тепла из одного места в другое с помощью хладагента. Благодаря этому и появился термин «тепловой насос». По этой же причине кондиционер «производит» тепла или холода примерно в 3 раза больше, чем потребляет электроэнергии. И почему это загадочное вещество «хладагент» то поглощает, то отдает тепло, ведь из школьного курса физики известно, что оно всегда переходит от более нагретого тела к менее нагретому? Из той же школьной физики известно, что температура фазового перехода (испарения или конденсации жидкости) зависит от давления, при котором происходит процесс.

Зависимость нелинейная и монотонная – чем больше давление, тем больше температура фазового перехода. Дальше – больше! Для того, чтобы жидкий хладагент кипел, превращаясь в пар и поглощая из окружающего воздуха тепло, в теплообменнике необходимо создать давление, при котором температура фазового перехода будет ниже, чем температура окружающего воздуха. И наоборот, парообразный хладагент будет отдавать тепло воздуху, превращаясь в жидкость, если создать давление, при котором температура фазового перехода будет выше температуры воздуха.

Но для работы кондиционера в замкнутый контур нужно встроить еще как минимум два элемента. Это компрессор, повышающий давление до давления конденсации, который установлен в контуре перед конденсатором, и дросселирующее устройство, понижающее давление до давления испарения, перед испарителем. Перечисленные пять элементов: 1. замкнутый контур с хладагентом, 2. наружный теплообменник, 3. внутренний теплообменник, 4. компрессор, 5. дросселирующее устройство,

Эти элементы составляют основу холодильного контура любого кондиционера, от самого простого до самого сложного. Для того, чтобы кондиционер мог работать не только на холод, но и на тепло, в контур необходимо добавить четырехходовой вентиль. Его задача «превращать» испаритель в конденсатор и наоборот. Такой кондиционер называют кондиционером с реверсивным циклом, который может переносить тепло не только из помещения на улицу, но и наоборот. Холодильный контур – это совокупность устройств, с помощью которых происходит циклическое превращение хладагента из жидкого состояния в парообразное с поглощением тепла и из парообразного в жидкое – с выделением тепла.

Классификация кондиционеров

В соответствии с наиболее распространенной классификацией кондиционеров, их принято делить на три группы:

К бытовой серии (RAC) относятся кондиционеры, применяемые для охлаждения помещений площадью до 100 м² - квартир, небольших магазинов, отдельных комнат в офисах и коттеджах. Это мобильные кондиционеры, а также настенные сплит-системы и мульти-сплит системы мощностью до 7 - 8 кВт.
К полупромышленным кондиционерам (PAC) относятся все сплит-системы и мульти-сплит системы мощностью свыше 8 кВт. Это канальные, кассетные, напольно-потолочные, колонные и некоторые другие типы кондиционеров. При средней мощности 10 - 15 кВт полупромышленные кондиционеры используются в квартирах, офисах, коттеджах, торговых залах и других помещениях площадью до 300 - 400 м².
К системам промышленной вентиляции и кондиционирования воздуха или просто промышленным кондиционерам относятся системы мощностью свыше 20 - 25 кВт. Это мультизональные VRV и VRF системы, системы центрального кондиционирования, системы чиллер-фанкойл, прецизионные, шкафные и другие типы кондиционеров. Они используются для обслуживания жилых и административных зданий, торговых залов и спортивных комплексов, производственных и специализированных помещений площадью свыше 300 м².
По конструктивному исполнению кондиционеры можно разделить на два класса:

Моноблочные кондиционеры

Мобильный кондиционер с воздуховодом
Напольные кондиционеры
Основная статья: Напольный кондиционер

Мобильный или напольный кондиционер - единственный тип кондиционера, который любой пользователь может установить самостоятельно. Портативные мобильные кондиционеры имеют небольшие колесики, что позволяет легко перемещать их из комнаты в комнату. Для установки мобильного кондиционера достаточно вывести гибкий воздуховод длиной 0,5 - 1,5 метра на улицу через форточку или отверстие в стене. Через этот воздуховод удаляется горячий воздух. Недостатками напольных кондиционеров являются повышенный шум от компрессора и ограниченная мощность (обычно не более 3 - 4 кВт).
Помимо моноблочных мобильных кондиционеров существуют переносные мобильные сплит-системы, состоящие из двух блоков. При мощности свыше 3 - 4 кВт выводить горячий воздух через воздуховод технически сложно, поэтому к основному блоку мобильного кондиционера добавляется небольшой наружный блок с вентилятором. Наружный блок вывешивается за окном и подсоединяется к внутреннему блоку с помощью быстроразъемных соединений (защелок). Установка таких мобильных сплит-кондиционеров несколько сложнее, чем «классических» моноблочных систем.

Оконные кондиционеры
Основная статья: Оконный кондиционер
Установленный оконный кондиционер
Схема установки оконного кондиционера

Оконные кондиционеры отличаются простотой установки и низкой ценой. Практически во всех моделях оконников применяется воздушный фильтр, некоторые снабжены пультом ДУ, имеют режим обогрева, возможен приток свежего воздуха с улицы (до 10% воздухообмена). К отрицательным чертам этого типа кондиционеров можно отнести высокий уровень шума и загромождение части оконного проема. К тому же оконный кондиционер не предназначен для установки в пластиковые окна.
В 90-х годах и ранее это был наиболее распространенный тип кондиционеров, однако в настоящее время, в связи со снижением спроса, лишь немногие производители предлагают подобные модели. Для установки оконного кондиционера необходимо вырезать прямоугольное отверстие в оконном стекле или тонкой стене. Кондиционер устанавливается таким образом, чтобы большая его часть находилась снаружи помещения. В этой части корпуса расположены вентиляционные решетки, через которые удаляется нагретый воздух. Внутри же остается только небольшая часть моноблока с декоративной передней панелью, через которую охлажденный воздух поступает в помещение. Типовая мощность оконных кондиционеров — от 1,5 до 6 кВт. Наиболее простые из них могут только охлаждать воздух, более дорогие — имеют режим нагрева и пульт дистанционного управления.
Основным недостатком оконного кондиционера считается высокий уровень шума, создаваемый компрессором, а достоинствами — относительно невысокая цена и простота установки. Низкая популярность оконных кондиционеров объясняется тем, что при их монтаже нарушается теплоизоляция помещения (зимой холодный воздух будет проникать внутрь через корпус кондиционера). Однако в регионах с теплым климатом этот недостаток не является критичным.

Кондиционеры типа сплит и мульти-сплит систем

Сплит-система
Кондиционер сплит-системы с пультом дистанционного управления

Кондиционер типа сплит-система состоит из наружного и внутреннего блоков, которые соединены между собой электрическим кабелем и медными трубами, по которым циркулирует фреон. Благодаря такой конструкции наиболее шумная и громоздкая часть кондиционера, содержащая компрессор, вынесена наружу. Внутренний блок можно разместить практически в любом удобном месте квартиры или офиса.
Все современные сплит-системы снабжены пультом дистанционного управления с жидкокристаллическим дисплеем. С его помощью можно задавать температуру в помещении с точностью до 1-2 градусов, устанавливать таймер для автоматического включения и выключения кондиционера в заданное время, регулировать направление воздушного потока и многое другое. Внутренние блоки имеют фильтры тонкой и грубой очистки для фильтрации воздуха от пыли, табачного дыма, пыльцы растений и т. п.

Мульти-сплит система
Кондиционер мульти сплит-системы

Мульти-сплит система является разновидностью сплит-систем. Ее отличие том, что к одному внешнему блоку подключается несколько внутренних - обычно от 2 до 4 - 5 штук. При этом внутренние блоки могут быть не только разной мощности (обычно от 2 до 5 кВт), но и разных типов. Такое конструктивное решение позволяет экономить место на наружной стене здания и не так сильно портить внешний вид наружными блоками. При этом, вопреки распространенному мнению, замена нескольких сплит систем на одну мульти сплит систему не приводит к выигрышу в цене, поскольку стоимость оборудования примерно такая же, а трудоемкость и стоимость монтажа - в 1,5 - 2 раза выше из-за более длинных коммуникаций. Кроме этого, при выходе из строя внешнего блока мульти-сплит системы перестают работать все внутренние блоки - с этой точки зрения надежность нескольких сплит-систем выше. Поэтому мульти-сплит системы обычно используют только при невозможности размещения нескольких внешних блоков на наружной стене дома.
Еще одним преимуществом сплит и мульти-сплит систем является большой выбор различных типов внутренних блоков. Среди них выделяют следующие модификации: настенный, канальный, кассетный и потолочный кондиционеры. При этом бытовые сплит-системы бывают только настенного типа, все остальные кондиционеры - полупромышленные.

Настенный кондиционер

Основная статья: Сплит-система
Кондиционер канальный

Самый распространенный - настенный кондиционер или сплит-система настенного типа. Иногда его еще называют бытовым, домашним или комнатным кондиционером, поскольку в домах и квартирах чаще всего применяются именно они. Настенный кондиционер можно установить в любом небольшом помещении - офисе, квартире, магазине. Их мощность (2 - 7 кВт) позволяет охлаждать от 15 до 70 м². Внутренний блок бытовых кондиционеров обычно устанавливают в верхней части стены, недалеко от окна, а наружный - под окном. Такое размещение позволяет сократить расстояние между блоками и длину межблочных коммуникаций, которая обычно не превышает 5 - 7 метров. Заметим, что бытовые настенные кондиционеры не могут подавать в помещение свежий воздух, для этого необходима отдельная система вентиляции.

Канальный кондиционер

Основная статья: Канальный кондиционер
Схема канального кондиционера

Канальный кондиционер (его иногда не совсем правильно называют центральным кондиционером) устанавливается за подвесным или подшивным потолком, который полностью скрывает внутренний блок. Распределение охлажденного воздуха осуществляется по системе теплоизолированных воздуховодов, которые также размещаются в межпотолочном пространстве. Благодаря такой конструкции канальные кондиционеры могут охлаждать сразу несколько помещений. Типичная мощность этих кондиционеров составляет 12 - 25 кВт, что достаточно для охлаждения небольшого офиса или 4 - 5 комнатной квартиры. Принципиальное отличие канального кондиционера от остальных сплит-систем - в возможности подачи свежего воздуха в объемах, необходимых для полноценной вентиляции кондиционируемых помещений.
Таким образом, использование одного канального кондиционера позволяет решить задачи как вентиляции, так и кондиционирования целого офиса, квартиры или коттеджа. Нужно только позаботиться о правильном расчете воздухообмена, подборе кондиционера по мощности охлаждения и статическому давлению, предусмотреть установку электрического или водяного калорифера для подогрева наружного воздуха в зимнее время.

Кондиционер кассетного типа

Кассетный кондиционер закреплённый на раме под потолком

Для установки кассетного кондиционера, также как и для канального, необходим подвесной потолок. Однако в отличие от канального кондиционера, кондиционер кассетного типа распределяет охлажденный воздух через нижнюю часть блока. Соответственно, нижняя часть такого кондиционера имеет размер стандартный потолочной плитки - 600х600 мм, а при большой мощности вдвое больше - 1200х600 мм и закрывается декоративной решеткой с распределительными жалюзи. Основное достоинство кассетного кондиционера - незаметность, поскольку видна только декоративная решетка. Еще одно его преимущество - равномерное распределение воздушного потока по четырем направлениям, что позволяет использовать всего один кассетный кондиционер для охлаждения большого помещения (при использовании настенных сплит-систем для достижения аналогичного эффекта пришлось бы использовать 2 - 3 кондиционера меньшей мощности).

Напольно-потолочный кондиционер

Кондиционер напольно-потолочный

Если в помещении нет подвесного потолка, то альтернативой кассетному кондиционеру может стать напольно-потолочный кондиционер или просто потолочный кондиционер. Эти кондиционеры отличаются небольшой глубиной - 18 - 25 сантиметров. Устанавливаются они, как следует из названия, либо внизу стены, либо на потолке. При этом поток воздуха в первом случае направляется вверх, во втором - горизонтально вдоль потолка. Такая конструкция позволяет равномернее распределять охлажденный воздух по помещению и избегать попадания прямого потока на людей. Существуют модели потолочных кондиционеров распределяющие охлажденный воздух сразу по четырем направлениям, причем сила потока регулируется отдельно по каждому из направлений. Такой кондиционер может успешно применяться для охлаждения помещений сложной формы, не имеющих подвесного потолка.

Колонный кондиционер

Основная статья: Колонный кондиционер
Кондиционер колонный

Колонный кондиционер используется там, где требуется большая холодопроизводительность и нет жестких требований к дизайну помещения. Эти кондиционеры по габаритам напоминают холодильник, имеют большой вес и устанавливаются на полу. Колонные кондиционеры требуют сравнительно большой площади для своего размещения, поскольку создают сильный поток охлажденного воздуха, который не позволяют находиться в непосредственной близости от кондиционера.

Классификация по надёжности

Классифицировать кондиционеры так же целесообразно по надежности. К примеру, если из 100 установленных кондиционеров в течение гарантийного периода вышли из строя 2 из них, то надежность таких кондиционеров — 98%.

Элитные кондиционеры (первая группа)

В первую (элитную) группу входят кондиционеры наиболее высокотехнологичных компаний. Большинство кондиционеров первой группы имеют не только отличные потребительские характеристики, но и развитые системы самодиагностики и защиты. Кондиционеры первой группы достаточно дороги, но обладают многими преимуществами. Первое преимущество – это высокая надежность и долговечность. В течение гарантийного срока заводские дефекты обнаруживаются не более, чем у 0,1 — 0,3% кондиционеров (один неисправный кондиционер на каждые 300 — 1000 штук). При правильной эксплуатации и периодическом обслуживании срок службы этих кондиционеров составляет не менее 12 — 15 лет. При типичном минимальном уровне шума внутреннего блока в 24 — 26 дБ он фактически неслышим. Устойчивая работа в широком температурном диапазоне. Элитные кондиционеры имеют современный дизайн и небольшие габариты.

Кондиционеры среднего класса (вторая группа)

Ко второй группе относятся кондиционеры среднего класса. Эти кондиционеры обладают хорошим соотношением цена и качество, имеют достаточно высокую надежность. По этому параметру кондиционеры среднего класса почти не уступают элитным кондиционерам. Различия заключаются в упрощенной системе защиты от неправильной эксплуатации, чуть большем уровне шума у некоторых моделей и других незначительных отличиях.

Бюджетные кондиционеры (третья группа)

Если различия между кондиционерами внутри первой и второй группы незначительны, то в третьей группе наблюдается существенный разброс, как по качеству, так и по цене входящих в эту группу кондиционеров разных торговых марок. Эти кондиционеры самые дешевые. Недостатки этих кондиционеров проявляются при их сравнении с кондиционерами первой и второй группы.
Процент брака у этих кондиционеров выше, хотя его величина, в среднем около 1%, является вполне допустимой. Самая большая проблема «бюджетных» кондиционеров — нестабильное качество. Также заметно меньше срок службы. Еще один недостаток кондиционеров третьей группы — упрощенная система управления. По сравнению с кондиционерами первой и второй группы в них установлено меньше датчиков, в результате устойчивая работа кондиционера гарантирована в более узком диапазоне температур наружного воздуха. Так, например, у недорогих кондиционеров возможно обмерзание радиатора внутреннего блока при температуре наружного воздуха ниже плюс 10 — 15°C. В то же время, если такой кондиционер планируется использовать преимущественно для охлаждения в жаркое время, то это ограничение не является существенным.

Возможности современных кондиционеров

Охлаждение воздуха

Главная задача кондиционера – охлаждение воздуха. Хотя бы потому, что нагрев, осушение и очистку воздуха могут обеспечить другие, зачастую более простые и дешевые устройства, а вот давать освежающую прохладу умеет только он. Причем делает это очень экономично – на один киловатт потребляемой электроэнергии выдает порядка 3 кВт холода. Нарушения законов природы здесь нет, так как энергия тратится не на создание прохлады, а на ее перенос с улицы в помещение.
Правда, понижать температуру в помещении можно только до определенного предела. Большинство современных кондиционеров может охладить воздух до +18 °С. При высокой подвижности воздух кажется холоднее. Именно поэтому иллюзию прохлады можно создать при помощи вентилятора.

Нагрев воздуха

Многие современные кондиционеры умеют нагревать воздух. Причем заставить кондиционер работать на тепло можно двумя различными способами. В подавляющем большинстве случаев это делается с помощью так называемого теплового насоса. На самом деле никакого насоса в кондиционере нет: в этом режиме он морозит улицу и греет помещение. При наружных температурах выше -10 °С такое отопление весьма эффективно. На каждый киловатт электроэнергии можно получить от 2,5 до 3,5 кВт тепла.
Чем холоднее на улице, тем меньше тепла дает кондиционер. Риск поломки кондиционера при низких температурах возрастает многократно: это поломка компрессора, поломка лопастей вентилятора наружного блока, сгорание электродвигателя вентилятора наружного блока. Существуют модели кондиционеров с электрическим подогревом.

Осушка воздуха

Помимо охлаждения и обогрева воздуха все современные кондиционеры умеют осушать воздух. Понижая температуру воздуха, они удаляют из него лишнюю влагу. При высокой влажности дышать трудно, и жара переносится хуже. Во всех современных моделях даже есть такой режим – «осушение». Это когда температура воздуха почти не изменяется, а влажность падает.

Вентиляция помещения

В режиме вентиляции не происходит ни охлаждения, ни нагрева, а создается циркуляция находящегося в помещении воздуха и его очистка. Компрессор и вентилятор наружного блока в данном режиме выключены. Вентилятор внутреннего блока работает на заданной скорости.

Очистка воздуха

Основная статья: Фильтра для кондиционера

Большинство современных бытовых кондиционеров имеют только один фильтр – воздушный механический. Он защищает воздух в помещении и теплообменник внутреннего блока от пыли.
Фильтры тонкой очистки, способные улавливать мельчайшую пыль, пыльцу растений, запахи, сигаретный дым, у многих моделей не входят в стандартную комплектацию и приобретаются отдельно. Чаще всего их изготавливают из активированного угля, потому они называются угольными или дезодорирующими. При большом загрязнении воздуха выгоднее использовать специальные воздухоочистители.

Ионизация воздуха

Ионизация воздуха определяется наличием в помещении отрицательно заряженных частиц- молекул кислорода. Обычно в помещениях количество отрицательных ионов в сотни раз меньше, чем в парках и садах. Высокая концентрация аэроионов благотворно влияет на организм человека. Некоторые современные модели кондиционеров оснащены ионизаторами воздуха.

Выбор кондиционера

На практике, в 90% случаев, достаточно выбрать подходящую настенную сплит-систему. Остальные типы кондиционеров используются, только если «настенник» не позволяет решить поставленную задачу. А в бытовых условиях это бывает крайне редко.
В своем классе эти кондиционеры наиболее доступны по цене. Сплит-системы имеют ряд преимуществ: комплектуются полнофункциональным пультом ДУ, позволяют выбирать место установки внутреннего блока, имеют низкий уровень шума, легко вписываются в интерьер. Выбор сплит-систем с другими типами внутренних блоков может потребоваться, только если необходимо кондиционировать большие площади - торговые залы, загородные дома, комплексы офисных помещений.

Литература

Источники

Личные инструменты
Пространства имён
Варианты
Действия
Навигация
Инструкции
Инструменты
Печать/экспорт