Полель > Статьи > Справочник и термины > Принцип работы кондиционера

Принцип работы кондиционера

Из книги «О кондиционерах доступно». Авторы: Творческий коллектив компании «Сиеста» под общим руководством Леонида Корха.

Понять, как устроен кондиционер и откуда в тридцатиградусное пекло берется освежающая прохлада, не так уж сложно. Рассмотрим это на примере сплит-системы. Как известно из школьного курса физики, 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.

 Как он устроен?
 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. Суть процесса изложена, но в чем секрет фокуса?

Дело в том, что 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 – факт, вызывающий недоумение у людей, не обремененных знанием холодильной техники.

Что за чудо – машина с КПД 300%? 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? Что заставляет хладагент переносить тепло из помещения, в котором чуть больше 20 градусов на улицу, где порой бывает под +40°С?

Все не просто, а очень просто! 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 того, чтобы кондиционер заработал, 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, 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.
Если совсем не «грешить» академизмом, 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.