Как работает кондиционер

Установленный кондиционер имеет основное назначение – поддерживать в закрытом пространстве определенные параметры воздуха, в основном температуру. Другие параметры идут как дополнительный функционал, поэтому рассмотрим принцип работы кондиционера по поддержанию температуры в нужных пределах.

В общем, работа холодильных установок к которым можно отнести и системы кондиционирования, основаны на втором законе термодинамики, который определяет передачу тепла от одного тела к другому. Именно на этом законе основан цикл Ренкина (преобразования тепла в работу, взаимосвязь тепла и давления в работе пара), а обратный цикл Ренкина и лежит в основе работы кондиционеров. Именно в этом цикле Ренкина расписывается как рабочее тело (в нашем случае фреон) делая фазовые переходы от жидкости к газу и наоборот, осуществляет работу по переносу тепла.

При этом температура кипения разная для разных веществ и зависит от давления. При пониженном давлении и температура кипения меньше. Вот основной принцип действия кондиционера.

Как же работает кондиционер по этим принципам? Конденсация (преобразование в жидкость) хладагента происходит в конденсаторе, при этом происходит выделение тепла во внешнюю среду, а сам хладагент остывает. Через капилляр или расширительный вентиль (для уменьшения давления) хладагент попадает в испаритель.

Так как давление уменьшилось, то и происходит испарение жидкости (кипение), при испарении происходит отвод тепла от испарителя (от стенок) в хладагент.Так продвигаясь по трубам испарителя, хладагент превращается в пар, поглощая при этом тепло. Внешние ребра или трубы испарителя охлаждаются. Вентилятор создает поток воздуха, который проходя через испаритель, так же охлаждается и попадает в комнату.

Получается, что в конденсаторе хладагент конденсируется в жидкое состояние под действием давления (при повышении давления повышается точка кипения), а в испарителе из-за потери давления вскипает, превращаясь в газ, при этом поглощая тепло. Такое свойство любой жидкости, при кипении жидкость забирает тепло, а при конденсации — отдает тепло.

Компрессор забирает хладагент в виде пара из испарителя, давление которого уже низкое и составляет 3-4 атмосферы, сжимает его и подает в конденсатор. При сжатии хладагента происходит повышение давления и под давлением, примерно в 20 атмосфер, он попадает в конденсатор для отдачи тепла. Такие значения давления выбраны для фреона, ведь он при комнатной температуре и при обычном атмосферном давлении (1 атмосфера) уже вскипает. Так повторяется цикл.

Для смазки компрессора в хладагент добавляют масло. С новыми хладагентами R-407, R-410 используют полиэфирные масла, но они могут вступать в реакцию с водой и разлагаться из-за этого. Поэтому нельзя оставлять влагу в системе после монтажа. Рефрижераторное масло, которое не боится воды, не растворяется в новых хладагентах, поэтому с ними и не используется, а вот с марками фреона R-22, R-12 оно прекрасно используется.

Терморегулируемый расширительный вентиль (ТРВ), по-другому дросселирующее устройство, создает разницу давления между испарителем и конденсатором. Регулируя свое сечение, он может регулировать количество хладагента, циркулирующего по установке, и делает это в зависимости от тепловой нагрузки. В бытовых кондиционерах часто вместо ТРВ используется капилляр.

Дополнительный теплообменник могут применить в некоторых моделях кондиционеров для регулировки температуры на выходе их испарителя и из конденсатора. Это позволяет подогреть хладагент при подаче в компрессор, что предотвращает попадание жидкого хладагента в компрессор. А на выходе конденсатора он понижает температуру хладагента, который в испарителе еще больше охлаждается. Всё это повышает производительность всей установки.