Как работает внешний блок сплит системы. Устройство и принцип работы сплит-системы

Кондиционер – устройства, относящееся к бытовой технике, предназначенное для регулировки и поддержания оптимальной температуры воздуха в помещении. Различные системы кондиционирования предполагают многофункциональность и различный принцип работы. Существуют кондиционеры, которые только охлаждают воздух, есть же и такие, которые выполняют обогрев. Система кондиционирования, состоящая из двух блоков: внешнего – компрессорно-конденсаторного и внутреннего – испарительного, называются сплит системами.

Виды кондиционеров

В зависимости от воздуха, с которым работают сплит системы, различают:

Приточные, работающие на наружном воздухе.
Рециркуляционные, работают на внутреннем воздухе.
Системы с рекуперацией, работающие на смещенном внешнем и внутреннем воздухе.

Основной классификацией для кондиционеров являются сферы использования. По функциональной принадлежности различают:

Центральные;
Прецизионные;
Винные;
Автономные.

Для первых характерны промышленные агрегаты, областью применения которых, является предприятия, бассейны, административные и другие крупные помещения промышленного назначения. Вторым свойственна точность и высокая надежность, т.к. они применяются в медицинских учреждениях, лабораториях, устанавливаются на ЗВМ, постах управления и т.д. Третьи применяются для кондиционирования закрытых влажных помещениях, для поддержания микроклимата на протяжении длительного времени, применяются в подвалах для хранения вина, его выдержки и правильного содержания в идеальных условиях. Последние же обладают возможностью подмеса воздуха, который поступает с наружи благодаря электрической энергии. В результате достигается мощное сильное охлаждение или подогрев.

Классификация кондиционеров

Общие понятия принципа работы сплит системы кондиционера

Принцип работы основан на простой циркуляции хладагента (фреона) в замкнутой системе, состоящей из компрессора, испарителя, конденсатора и дроссельного устройства, соединенных между собой медными трубками, где и циркулирует фреон, переходя из жидкого состояния в пар и обратно.

Составные части:

Компрессор.
Конденсатор.
Испаритель.
Вентиляторы.

Из испарителя непосредственно в компрессор под низким давлением поступает фреон в газообразном состоянии, давление в нем может достигать показателей до 3-5 атмосфер, а температура поддерживается на уровне 10 – 20°С. Следующим этапом является сжатие фреона в компрессоре до 17-20 атмосфер и нагревается до 80 – 90°С. В свою очередь на конденсатор поступает воздух, температура которого гораздо ниже температуры фреона, в следствии такого воздействия, фреон остывает и приобретает жидкое состояние, затем выходит из конденсатора под высоким давлением, снижает температурный показатель, но превышает на 20°С атмосферную.

Следующей фазой является движение фреона, предварительного прогретого, из компрессора в терморегулирующий вентиль, где он основательно остывает, частично испаряясь при этом. Уже финальным этапом является поступление его в газообразном состоянии с низким давлением и сниженным температурным показателем в испаритель и обдувается воздухом в помещении. В этот момент фреон достигает полного газообразного состояния, забирает тепло воздуха, возвращается в компрессор и весь цикл снова, повторяется. Именно в этом состоит принцип работы сплит системы кондиционера.

Более наглядно показано в видео:

Основной принцип работы мульти сплит системы

Мульти сплит системы отличаются наличием двух, сообщающихся между собой замкнутых блоков, внешнего и внутреннего. Принцип работы мульти сплит системы очень схож с предыдущим, отличием является то, что внешний блок – компрессорно-конденсаторный, а внешний – испарительный. Главным отличием таких систем является наличие функции обогрева, т.е. весь процесс может обращаться в обратном направлении, что позволяет фреону не только забирать температуру, но и отдавать ее.

Главной особенностью работы мульти сплит системы является принцип обогрева, при переключении на который, испарение фреона будет осуществляться в наружном блоке, а процесс конденсации во внутреннем. Данная система способна создать микроклимат в помещении, самостоятельно контролировать все параметры и выводить их на дисплей. Более подробной и понятной, с легким восприятием материала, для каждого человека, является визуализация, принцип работы сплит системы, видео доступно и в облегченной форме донесет до каждого заинтересовавшегося, принцип работы сплит системы кондиционера.

Пожалуйста, оцените статью:

Принцип работы кондиционера (сплит-системы) попытаюсь пояснить, особо не используя специфические термины термодинамики. Тем не менее, для того, чтобы разобраться необходимо, вспомнить (принять на веру) результат нескольких термодинамических процессов:

дросселирование – процесс расширения рабочего тела (испарения) с поглощением тепловой энергии и снижением температуры.
конденсация – процесс превращения пара в жидкость.
сжатие – процесс уменьшения объёма рабочего тела с повышением давления и температуры.

Энтропия S - количество тепловой энергии, пригодной для совершения работы: чем энергии меньше, тем выше энтропия.

Охлаждение воздуха в помещении осуществляется с помощью специальной холодильной установки – кондиционера, работающего по обратному тепловому циклу. Обратный тепловой цикл, такой цикл при котором передача тепловой энергии от более холодного тела к более тёплому осуществляется за счёт подводимой работы. Рабочим телом в кондиционере является фреон.

Принципиальная схема кондиционера – на левом рисунке, а его рабочий цикл в Т – S диаграмме на правом.

И так – кондиционер включён в работу. Компрессор 3 сжимает фреоновый пар, повышая его температуру от Т2 до Т1 (процесс 3 – 4 на диаграмме). Сжатый и нагретый фреоновый пар поступает в конденсатор 4 наружного блока кондиционера где, отдавая тепловую энергию в окружающий воздух конденсируется (процесс 4 – 1 на диаграмме). Из конденсатора фреон поступает на дроссельный вентиль 1, после которого испаряется в испарителе 2 внутреннего блока кондиционера (процесс 1 – 2 на диаграмме) в результате чего его температура понижается. В испарителе образовавшийся фреоновый пар отбирает тепло у окружающего воздуха. Далее фреон поступает на всас компрессора (процесс 2 -3 на диаграмме) – цикл замкнулся.

Дроссельный вентиль 1 в кондиционере является регулирующим органом. Изменяя расход рабочего тела через него можно регулировать холодопроизводительность кондиционера.

Вот по такому принципу работает сплит-система.

На рисунке №4 Показана упрощенная схема холодильного контура бытового настенного кондиционера сплит-системы, основной задачей которого является охлаждение воздуха внутри кондиционируемого помещения (Или другими словами удаление тепла из помещения и перенос его на улицу). Рабочим веществом для перемещения тепловой энергии является хладагент. Охлаждение воздуха производится за счет действия в холодильном контуре термо-динамического процесса, которы имеет 4 составляющие:
- Испарение хладагента, которое происходит внутри теплообменника испарителя внутреннего блока.
- Конденсация хладагента, которая происходит внутри теплообменника конденсатора наружного блока.
- Сжатие хладагента, которое производит компрессор, расположенный в наружном блоке.
- Дросселирование, которое происходит внутри капилярной трубки наружного блока.
Как известно при испарении хладагента, то-есть при его переходе из жидкого состояния в газообразное, он поглощает тепловую энергию, или другими словами, охлаждает испаритель.
При конденсации хладагента, то-есть при его переходе из газообразного состояния в жидкое, хладагент отдает тепловую энергию, или другими словами нагревает конденсатор. Процессы конденсации и испарения происходят при определенных условиях, создаваемых в теплообменниках.
Одним из главных элементов холодильного контура является расширительное устройство - капилярная трубка. Капилярная трубка имеет малое пропускное сечение по сравнению с другими элементами холодильного контура, подобно горлышку от бутылки. Таким образом компрессор создает зону высокого давления до капилярной трубки - в теплообменнике конденсатора (Зона высокого давления на схеме кондиционера выделена красным цветом), и зону низкого давления после капилярной трубки в теплообменнике испарителя (Зона низкого давления на схеме кондиционера выделена синим цветом). Газообразный хладагент на выходе из компрессора имеет высокое давления и температуру. Попадая в теплообменник конденсатора хладагент начинает конденсироваться - переходить из газообразного состояния в жидкое. Процесс конденсации происходит в следствие того, что вентиляторы, создавая циркуляцию наружного воздуха через теплообменную поверхность конденсатора охлаждают его, а следовательно и хладагент. При этом конденсируясь, хладагент отдает тепловую энергию наружному воздуху. Далее жидкий, сконденсированный хладагент попадает в капилярную трубку, а затем в зону низкого давления. В зоне низкого давления, давление, а следовательно и температура жидкого хладагента падает. Пройдя по линиям межблочных фреоновых коммуникаций хладагент поступает во внутренний блок и далее в теплообменник испарителя. Вентилятор внутреннего блока, создавая циркуляцию кондиционируемого воздуха через теплообменник испарителя нагревают его. Хладагент, находящийся с другой стороны теплообменной поверхности испарителя испаряется поглащая тепло и охлаждая теплообменник. На выходе из испарителя хладагент находится только в газообразном состоянии. Далее по линиям межблочных фреоновых коммуникаций фреон возвращается обратно в компрессор

Бытовые и полупромышленные кондиционеры бывают двух видов в зависимости от конструкции и принципа действия: моноблочные и сплит-системы. Моноблоки в свою очередь делятся на мобильные, оконные и испарительные устройства, а сплит-системы – на настенные, кассетные, канальные, колонные и напольно-потолочные (универсальные).

Основа принципов работы разных климатических систем

У сплит-систем и мобильных, а также оконных кондиционеров принцип работы разный, но основан на свойстве любых жидкостей забирать тепло при испарении и выделять его при конденсации. В данных охлаждающих приборах рабочей жидкостью является газ – фреон. Он циркулирует по замкнутому контуру у двухкомпонентных блоков и моноблоков.

Температура фазового перехода, когда газ становится жидким, а потом опять возвращается в нормальное состояние, зависит от рабочего давления – чем оно больше, тем выше температура фазового перехода.

Чтобы жидкий фреон кипел и забирал тепло из воздуха, компрессор создает давление в испарителе, при котором температура фазового перехода меньше температуры окружающей среды. Когда компрессор создает давление, при котором температура фазового перехода выше показателей воздуха, фреон опять принимает газообразное состояние и отдает забранное тепло наружу, то есть на улицу, через внешний блок.

Если рассматривать принцип работы напольного кондиционера без воздуховода, то здесь используется тоже самое свойство жидкости, но рабочим веществом является вода, а не фреон. Внутри прибора нет замкнутого контура. Жидкость прокачивается дренажным насосом вверх и под действием теплого воздуха испаряется, отдавая прохладу наружу. По сути, это больше испаритель, а не кондиционер, так как он хорошо увлажняет воздух, а охлаждает посредственно.

Как работают сплит-системы и их разновидности

Сплит-система состоит из наружного и внутреннего блоков. В наружном находится компрессор, плата управления, вентилятор и конденсатор. Основные элементы внутреннего блока: испаритель, вентилятор, фильтры, температурные датчики и поддон для конденсата.

Фреон циркулирует по замкнутому контуру. Он состоит из:

внутреннего змеевика – испарительного теплообменника;
наружного змеевика – конденсаторного теплообменника;
соединительных медных трубок – фреоновой магистрали;
компрессора, повышающего давление;
капиллярной трубки у бытовых систем;
терморегулирующего вентиля (ТРВ) у полупромышленных блоков.

Капиллярная трубка и ТРВ имеют общий синоним – дросселирующее устройство. Они обеспечивают разность давления конденсации и кипения хладагента за счет гидравлического сопротивления по всей длине.

У кондиционеров, которые могут осуществлять подогрев воздуха, есть 4-ходовый клапан, меняющий функционально два теплообменника местами – наружный отвечает за испарение хладагента, а внутренний – за его конденсацию.

Работа на охлаждение

Фреон поступает в компрессор, где его давление увеличивается в 3 раза, а температура повышается на 50-60°C, то есть происходит сжатие. Далее он следует в конденсатор и обдувается более холодным воздухом, после чего переходит в жидкое состояние. Воздух проходит через конденсаторный теплообменник и нагревается от выделяемого фреоном тепла.

Затем хладагент перемещается в спиралеобразную капиллярную трубку или ТРВ, где его давление уменьшается, температура понижается и происходит небольшое испарение. Испарительный теплообменник продувается комнатным воздухом, но при поступлении более холодного фреона охлаждается. Хладагент при этом забирает его тепло и переходит в исходное состояние. Далее цикл повторяется.

При работе на холод схема действия кондиционера сплит-системы заключается в 4 основных этапах: сжатии, конденсации, разрежении и испарении.

Работа на обогрев

Суть принципа работы кондиционера сплит-системы на обогрев не меняется. При переключении 4-ходовым клапаном функций блоков, когда направление потока хладагента изменяется, воздух забирается с улицы наружным блоком, где происходит испарение фреона, а в комнату его доставляет внутренний блок, в котором хладагент снова переходит в газообразную фазу.

Чем ниже температура воздуха на улице, тем сложнее извлечь из него тепло, так как разница между температурой воздуха и температурой испарения фреона уменьшается, следовательно, нагревательная способность снижается из-за выравнивания их значений.

Прецизионные кондиционеры

Прецизионная климатическая техника по принципу работы не отличается от сплит-системы, но обладает рядом особенностей:

Способна работать в режиме 24/7/365 в течение 10 лет, в то время как бытовой сплит-ситемы хватит не более чем на 2 года.
Имеет мощный вентилятор, за счет чего качество охлаждения выше, чем у сплита. Воздушные потоки заданной температуры равномерно распределяются по комнате.
В качестве рабочего вещества может выступать фреон, вода или гликоль.
Увлажнение воздуха осуществляется с помощью парогенератора электродного типа.

Прецизионные кондиционеры используются в серверных, где необходимо бесперебойно поддерживать определенную температуру и влажность воздуха.

Инверторные кондиционеры

Принцип работы инверторного кондиционера такой же, как у обычного. Отличие климатического оборудования инверторного типа заключается в управлении режимом работы. В обычной сплит-системе при достижении заданной температуры компрессор выключается. Когда температура меняется в большую сторону, срабатывает запуск нагнетателя. Таким образом, система работает на полную мощность, но с перерывами.

В инверторных двигателях есть плата частотного преобразователя, которая меняет стандартную частоту электрической сети. Вентилятор не перестает работать при достижении температурной нормы: он постепенно замедляет вращение, а при нагревании воздуха на 1 градус, увеличивает число оборотов в единицу времени.

Преимущества такого управления в долговечности оборудования и в экономии электричества до 30% по сравнению с неинверторными сплит-системами.

Канальная климатическая система

От внутреннего блока канального кондиционера отходит система подводящих и отводящих воздуховодов, по которым забирается теплый воздух и поставляется холодный в одно или несколько помещений.

Оборудование такого типа имеет функцию подмеса свежего воздуха с улицы до 30%.

Монтаж кондиционера канального типа лучше делать на этапе строительства здания – блок устанавливается под потолком вместе с системой вентиляции.

Принцип работы мобильных кондиционеров

Охлаждение

Схема работы мобильного кондиционера

С первым потоком происходит охлаждение конденсатора за счет проходящего уже охлажденного воздуха. Теплый поток удаляется наружу через гофрированный отводящий шланг. Второй поток воздуха нужен для охлаждения комнаты. Проходя через испаритель, теплый воздух отдает тепло фреону и снижает свою температуру, после чего возвращается в помещение через распределительные решетки на корпусе. Компрессор при этом создает необходимое давление, а центробежный вентилятор обеспечивает забор воздуха и обдув теплообменников. Так строится принцип работы мобильных кондиционеров на охлаждение.

Если говорить о принципе работы мобильного кондиционера с воздуховодом, отличие заключается в том, что в корпусе имеются два герметичных отсека с двумя разными змеевиками. В нижнем находится конденсаторный теплообменник, а в верхнем – испарительный.

Обогрев

При обогреве моноблок обычно работает в режиме тепловентилятора, а воздуховод закрывают снаружи заглушкой, чтобы холодный воздух с улицы не попадал в прибор. Изолированный от внешней среды кондиционер может функционировать при любых морозах.

Принцип работы кондиционера на обогрев в данном случае строится не на перенаправлении хладагента в другую сторону, а на электрическом нагреве за счет керамических ТЭНов, которые превращают мобильное устройство в типичный обогреватель.

Охлаждение и обогрев оконными кондиционерами

От принципа работы напольного кондиционера функционирование оконного блока практически не отличается. У него тоже есть два отсека: в одном находится испарительный теплообменник, а в выходящем наружу – конденсаторный.

Охлаждение

При охлаждении фреон циркулирует между двумя змеевиками. Центробежный вентилятор забирает воздух из комнаты, проводя его через фильтр грубой очистки, и обдувает им испарительный теплообменник. За счет разницы температур и нагнетаемого давления воздух отдает тепло фреону и охлаждается, направляясь обратно в комнату. Хладагент в это время перемещается к теплообменнику на внешней стороне оконного блока, где тепло передается воздуху, нагнетаемому осевым вентилятором через боковые решетки.

Обогрев

Если говорить о принципе действия кондиционера оконного типа на обогрев, то здесь также используют встраиваемые ТЭНы, позволяющие превращать охлаждающее устройство в полноценный обогреватель. До -15°C такой моноблок греть воздух в комнате будет исправно.

Как работают испарительные кондиционеры

Охладитель-увлажнитель испарительного типа

В испарительных кондиционерах нет фреоновых контуров с теплообменниками и компрессорами. В состав безвоздуховодного напольного блока входят следующие элементы:

вентилятор;
дренажный насос;
пористый гидро-фильтр;
воздушный фильтр грубой очистки;
емкость для холодной воды.

Рабочая жидкость – холодная вода, в которую дополнительно кладут лед для более эффективного охлаждения.

Охлаждение

Влагу удалять нет необходимости, так как она выделяется в комнату вместе с охлажденным воздухом, поэтому такие моноблочные устройства еще называют увлажнителями или испарительными кондиционерами.

Цикл охлаждения состоит из нескольких этапов:

гидро-фильтр пропитывается водой, поступающей из специальной емкости под воздействием дренажной помпы;
воздушный поток проходит через механический фильтр и поступает в гидро-фильтр;
здесь он отдает свое тепло воде, и она начинает испаряться, при этом происходит охлаждение и увлажнение воздушного потока.

Предисловие

Сплит система - это устройство, состоящее из внешнего (компрессорно-конденсаторного) и внутреннего (испарительного) блока.

Cодержание

Сплит система - это устройство, состоящее из внешнего (компрессорно-конденсаторного) и внутреннего (испарительного) блока. Как и любая конструкция, сплит система имеет достоинства и недостатки. Правда, минусов у сплит систем намного меньше, нежели плюсов, а потому этим устройствам отдают предпочтение при выборе кондиционеров для небольших помещений.

Устройство внутреннего и внешнего блоков сплит системы

Если внешний блок соединен с одним внутренним, эта конструкция называется моносплит-системой. При наличии нескольких внутренних блоков (до семи) с одним внешним - мультисплит-системой. Рассмотрим, как устроена сплит система, а также плюсы и минусы сплит систем для охлаждения воздуха.

В устройство внешнего блока сплит системы входят компрессор и механизмы для подачи, очистки, нагревания воздуха и других функций, которые зависят от типа сплит-системы. Наружный блок сплит системы, как правило, монтируют на кронштейны, закрепленные на наружной стене дома, однако он может быть установлен на чердаке, в подвале и других местах, с тем чтобы обеспечить поступление в конденсатор более холодного воздуха.

Через отверстие в стене диаметром 40-60 мм внешний блок связывают с внутренним. После прокладки коммуникаций (это медные трубки, покрытые термо-флексом, пластиковая дренажная трубка и электрокабель, вместе образующие фреоновую трассу) отверстие герметизируют.

В устройство внутреннего блока сплит системы входят теплообменник и роторный вентилятор. Поскольку все комплектующие, способные производить шум, перенесены во внешний блок, внутренний функционирует почти бесшумно (24-26 дБ).

Кроме того, это позволяет придать компактность внутреннему блоку и органично вписать устройство в интерьер, тем более что его дизайн можно подобрать практически под любое оформление помещения.

Кроме основных функций, сплит-системы могут выполнять и добавочные, среди которых таймер, дистанционное управление (пульт с дисплеем), различные фильтры, подогрев воздуха.

Все перечисленное - безусловные плюсы сплит-систем, недостатками же сплит систем являются высокая стоимость агрегата; невозможность самостоятельного монтажа (за это придется заплатить отдельно); отсутствие подачи свежего воздуха (даже самые мощные системы обеспечивают всего лишь 10% свежего воздуха).

Сплит-системы эффективно работают на площади от 15 до 140 м2.

Они производятся в нескольких модификациях:

настенные мощностью 1,5-5 кВт;
напольно-потолочные мощностью 4-9 кВт;
колонные мощностью 4-14,5 кВт;
кассетные мощностью 5-15 кВт;
многозональные.

В быту обычно используют настенные сплит-системы, остальные относятся к полупромышленным и промышленным системам кондиционирования.

Работа и размещение устройств внутреннего и наружного блоков сплит системы

Принцип работы сплит системы следующий:

на хладагент (фреон), находящийся во внутреннем блоке, воздействует теплый воздух помещения, в результате чего он переходит в газообразное состояние, при этом давление на него возрастает;
фреон перемещается в устройство наружного блока сплит системы, в котором давление еще выше, что приводит к повышению температуры конденсации газа и повышению КПД всего устройства. Здесь хладагент конденсируется, передавая тепловую энергию внешней среде;
Следующий этап того, как работает сплит система, - возвращение фреона уже в жидком состоянии во внутренний блок;
начинается новый цикл.

Если сплит-система не только охлаждает воздух, но и может его подогревать, то при включении функции нагрева фреон будет переходить в газообразное состояние во внешнем блоке, а во внутреннем - конденсироваться.

Для размещения устройства наружного блока сплит системы, также как и для внутреннего блока, необходимо подобрать оптимальное место в помещении, имея в виду следующее:

внешний блок, который будет выделять тепло, нельзя устанавливать в маленьких закрытых и не вентилирующихся комнатах;
внешний блок надо прикреплять к капитальной стене. При монтаже его на крыше укладка мягкой кровли на нее исключена;
настенно-потолочный внутренний блок монтируют на ровную поверхность, размеры которой больше габаритов устройства;
для кассетных кондиционеров под подвесным потолком следует предусмотреть достаточное по своему размеру пространство;
дренажный шланг должен иметь наклон в направлении слива не менее чем 1-2°.

Устройство мульти сплит системы

В отличие от моноспилит-системы, мульти-сплит-система предназначена для обслуживания нескольких помещений или большого по площади индивидуального дома. Принцип ее работы и конструкция не отличаются от описанных выше. Внешний блок такой системы легко монтируется с различными внутренними блоками - напольными, кассетными и др. Первые модели мультисплит-систем имели серьезный недостаток - запрограммировать необходимый режим можно было только для всей системы. позволяет задавать каждому внутреннему блоку индивидуальный режим.

Устройство мультисплит-системы может быть фиксированным и наборным. Первые представляют собой систему, полностью укомплектованную, обычно с одинаковыми внутренними блоками, что удобно, если они будут функционировать примерно в одинаковых условиях, т. е. помещения будут примерно равны по площади, и способу отопления.

Вторые (и они становятся все более востребованными) могут обслуживать помещения с разными особенностями, и для каждого из них можно подобрать внутренний блок с конкретными функциональными характеристиками, т. е. в одном помещению можно установить настенный блок, в другом - потолочный и т.д.

Эксплуатация мультисплит-системы непосредственно связана с ее конструкцией. Если отказывает внешний блок, то вся система перестает функционировать. Чтобы минимизировать этот недостаток, внешние блоки производят более износостойкими и надежными, чем те же устройства у моносплит-систем.

Выбор и монтаж сплит-системы - это отдельный разговор. Ее покупку лучше приурочить ко времени проведения ремонта, чтобы иметь возможность межблочные соединения спрятать в стену до отделочных работ - это будет стоить примерно в 1,5 раза дешевле.

Поскольку внешний блок системы требует качественной вентиляции, что напрямую связано с его эффективностью, то его следует выносить не в соседнюю комнату, а на наружную стену здания, например на незастекленный балкон, что защитит оборудование от внешних воздействий и облегчит обслуживание.