I condizionatori domestici e semi-industriali sono di due tipi, a seconda del design e del principio di funzionamento: sistemi monoblocco e split. I monoblocchi, a loro volta, sono divisi in dispositivi mobili, per finestre ed evaporativi, e i sistemi divisi sono divisi in pareti, cassette, canali, colonne e da pavimento a soffitto (universali).
La base dei principi di funzionamento di vari sistemi climatici
I sistemi split e mobili, così come i condizionatori d'aria per finestre hanno un diverso principio di funzionamento, ma si basano sulla proprietà di qualsiasi liquido per raccogliere calore durante l'evaporazione e rilasciarlo durante la condensazione. In questi dispositivi di raffreddamento, il fluido di lavoro è gas freon. Circola in un circuito chiuso in blocchi bicomponenti e monoblocchi.
La temperatura della transizione di fase, quando il gas diventa liquido e poi ritorna allo stato normale, dipende dalla pressione di esercizio: più è alta, più è alta la temperatura della transizione di fase.
Affinché il freon liquido possa bollire e prendere calore dall'aria, il compressore crea una pressione nell'evaporatore a cui la temperatura di transizione di fase è inferiore alla temperatura ambiente. Quando il compressore crea una pressione alla quale la temperatura di transizione di fase è superiore ai valori dell'aria, il freon assume di nuovo uno stato gassoso e trasferisce il calore raccolto all'esterno, cioè sulla strada, attraverso l'unità esterna.
Se consideriamo il principio di funzionamento di un condizionatore d'aria esterno senza un condotto dell'aria, qui viene utilizzata la stessa proprietà del liquido, ma la sostanza di lavoro è l'acqua, non il freon. Non è presente un circuito chiuso all'interno del dispositivo. Il liquido viene pompato dalla pompa di drenaggio ed evapora sotto l'influenza dell'aria calda, dando una rinfrescata. In effetti, è più un evaporatore che un condizionatore d'aria, poiché inumidisce bene l'aria e la raffredda mediocre.
Come funzionano i sistemi split e le loro varietà
Il sistema split è composto da unità interne ed esterne. All'esterno c'è un compressore, una scheda di controllo, un ventilatore e un condensatore. Gli elementi principali dell'unità interna: evaporatore, ventilatore, filtri, sensori di temperatura e vaschetta della condensa.
Freon circola in un circuito chiuso. Consiste in:
- serpentina interna - scambiatore di calore evaporativo;
- batteria esterna - scambiatore di calore a condensatore;
- collegamento di tubi di rame - autostrada freon;
- compressore per aumentare la pressione;
- tubo capillare nei sistemi domestici;
- valvola termostatica (TRV) per unità semiindustriali.
Il tubo capillare e la valvola di espansione hanno un sinonimo comune: il dispositivo di limitazione. Forniscono la differenza tra la pressione di condensazione e il punto di ebollizione del refrigerante a causa della resistenza idraulica su tutta la lunghezza.
I condizionatori d'aria che possono effettuare il riscaldamento dell'aria hanno una valvola a 4 vie che scambia funzionalmente due scambiatori di calore in alcuni punti: quello esterno è responsabile dell'evaporazione del refrigerante e quello interno è responsabile della sua condensa.
Lavoro di raffreddamento
Freon entra nel compressore, dove la sua pressione aumenta di 3 volte e la temperatura aumenta di 50-60 ° C, cioè si verifica la compressione. Quindi entra nel condensatore e viene soffiato con aria più fredda, dopo di che passa allo stato liquido. L'aria passa attraverso uno scambiatore di calore a condensatore e viene riscaldata dal calore rilasciato dal freon.
Quindi il refrigerante si sposta in un tubo capillare a spirale o in un giunto di dilatazione, dove la sua pressione diminuisce, la temperatura diminuisce e si verifica una leggera evaporazione.Lo scambiatore di calore evaporativo viene spurgato con aria ambiente, ma viene raffreddato quando entra un freon più freddo. In questo caso, il refrigerante prende il suo calore e ritorna al suo stato originale. Successivamente, il ciclo si ripete.
Quando si lavora al freddo, il sistema di climatizzazione del sistema split è composto da 4 fasi principali: compressione, condensazione, rarefazione ed evaporazione.
Lavori di riscaldamento
L'essenza del principio di funzionamento di un condizionatore d'aria di un sistema split per il riscaldamento non cambia. Quando la valvola a 4 vie commuta le funzioni delle unità, quando cambia la direzione del flusso del refrigerante, l'aria esterna viene prelevata dalla strada dall'unità esterna, dove Freon evapora, e l'unità interna la immette nella stanza, in cui il refrigerante entra nuovamente nella fase gassosa.
Più bassa è la temperatura dell'aria esterna, più è difficile estrarre calore da essa, poiché la differenza tra la temperatura dell'aria e la temperatura di evaporazione del freon diminuisce, quindi, la capacità di riscaldamento diminuisce a causa dell'equalizzazione dei loro valori.
Condizionatori d'aria di precisione
La tecnologia climatica di precisione in base al principio di funzionamento non differisce da un sistema diviso, ma ha una serie di caratteristiche:
- In grado di lavorare 24/7/365 per 10 anni, mentre un sistema split domestico non durerà più di 2 anni.
- Ha una potente ventola, grazie alla quale la qualità del raffreddamento è superiore a quella della split. I flussi d'aria di una data temperatura sono distribuiti uniformemente in tutta la stanza.
- Freon, acqua o glicole possono agire come sostanza attiva.
- L'umidificazione viene eseguita utilizzando un generatore di vapore di tipo elettrodo.
I condizionatori d'aria di precisione sono utilizzati nelle sale server, dove è necessario mantenere ininterrottamente una certa temperatura e umidità.
Condizionatori inverter
Il principio di funzionamento del condizionatore d'aria dell'inverter è lo stesso di quello convenzionale. La differenza tra le apparecchiature climatiche di tipo inverter è la gestione della modalità operativa. In un sistema split convenzionale, quando viene raggiunta la temperatura impostata, il compressore si spegne. Quando la temperatura cambia, il compressore inizia a sparare. Pertanto, il sistema funziona a piena potenza, ma in modo intermittente.
Nei motori con inverter è presente una scheda del convertitore di frequenza, che modifica la frequenza standard della rete elettrica. La ventola non smette di funzionare quando viene raggiunta la norma di temperatura: rallenta gradualmente la rotazione e quando l'aria viene riscaldata di 1 grado, aumenta il numero di giri per unità di tempo.
I vantaggi di tale controllo sono nella durata delle apparecchiature e nel risparmio di elettricità fino al 30% rispetto ai sistemi split non inverter.
Sistema climatico del canale
Un sistema di condotti di entrata e di uscita parte dall'unità interna del condizionatore d'aria del canale, attraverso il quale l'aria calda viene aspirata e il freddo viene fornito a una o più stanze.
Apparecchiature di questo tipo hanno la funzione di miscelare aria fresca dalla strada fino al 30%.
L'installazione di un condizionatore d'aria del tipo a condotto deve essere eseguita nella fase di costruzione dell'edificio: l'unità viene installata sotto il soffitto insieme a un sistema di ventilazione.
Il principio di funzionamento dei condizionatori d'aria mobili
Raffreddamento
Con il primo flusso, il condensatore viene raffreddato a causa del passaggio di aria già raffreddata. Il flusso caldo viene scaricato attraverso il tubo di scarico ondulato. Un secondo flusso d'aria è necessario per raffreddare la stanza. Passando attraverso l'evaporatore, l'aria calda emette calore per il freon e ne abbassa la temperatura, dopodiché ritorna nella stanza attraverso le griglie di distribuzione sull'alloggiamento. Il compressore crea la pressione necessaria e un ventilatore centrifugo fornisce aspirazione dell'aria e scambiatori di calore di soffiaggio. Quindi viene costruito il principio del condizionamento mobile per il raffreddamento.
Se parliamo del principio di funzionamento di un condizionatore d'aria mobile con un condotto dell'aria, la differenza è che nel caso ci sono due scomparti sigillati con due bobine diverse. Nella parte inferiore è presente uno scambiatore di calore a condensatore e nella parte superiore è presente uno scambiatore di calore per evaporazione.
Riscaldamento
Quando riscaldato, il monoblocco di solito funziona in modalità termoventilatore e il condotto viene chiuso con una spina all'esterno in modo che l'aria fredda proveniente dalla strada non penetri nel dispositivo. Il condizionatore isolato dall'ambiente esterno può funzionare a qualsiasi brina.
Il principio di funzionamento del condizionatore d'aria per il riscaldamento in questo caso non si basa sul reindirizzamento del refrigerante sull'altro lato, ma sul riscaldamento elettrico a causa di elementi riscaldanti in ceramica, che trasformano il dispositivo mobile in un tipico riscaldatore.
Raffreddamento e riscaldamento dell'aria condizionata della finestra
Il funzionamento di un'unità finestra non è praticamente diverso dal principio di funzionamento di un condizionatore d'aria esterno. Ha anche due scomparti: in uno c'è uno scambiatore di calore evaporativo e in quello in uscita uno a condensatore.
Raffreddamento
Una volta raffreddato, il freon circola tra due bobine. Un ventilatore centrifugo aspira l'aria dalla stanza, la fa passare attraverso un filtro grosso e la soffia attraverso lo scambiatore di calore evaporativo. A causa della differenza di temperatura e della pressione iniettata, l'aria emana calore per freon e si raffredda, tornando nella stanza. Il refrigerante in questo momento si sposta sullo scambiatore di calore all'esterno dell'unità finestra, dove il calore viene trasferito all'aria pompata dal ventilatore assiale attraverso le griglie laterali.
Riscaldamento
Se parliamo del principio di funzionamento di un condizionatore d'aria a finestra per il riscaldamento, qui vengono utilizzati anche elementi riscaldanti incorporati, che consentono di trasformare il dispositivo di raffreddamento in un riscaldatore a tutti gli effetti. Fino a -15 ° C un tale candy bar riscalderà correttamente l'aria della stanza.
Come funzionano i condizionatori d'aria evaporativi
Nei condizionatori d'aria evaporativi non ci sono circuiti freon con scambiatori di calore e compressori. La struttura dell'unità airless del pavimento comprende i seguenti elementi:
- fan;
- pompa di drenaggio;
- idro-filtro poroso;
- filtro dell'aria grosso;
- capacità di acqua fredda.
Il fluido di lavoro è acqua fredda, in cui il ghiaccio viene inoltre posizionato per un raffreddamento più efficiente.
Raffreddamento
Non è necessario rimuovere l'umidità, poiché viene rilasciata nella stanza insieme all'aria fredda, quindi tali dispositivi monoblocco sono anche chiamati umidificatori o condizionatori d'aria evaporativi.
Il ciclo di raffreddamento è costituito da più fasi:
- l'idro-filtro è impregnato di acqua proveniente da un apposito contenitore sotto l'influenza di una pompa di drenaggio;
- il flusso d'aria passa attraverso un filtro meccanico ed entra nell'idro-filtro;
- qui dà il suo calore all'acqua e inizia a evaporare, mentre si verificano il raffreddamento e l'umidificazione del flusso d'aria.
Il funzionamento del condizionatore d'aria senza condotto dell'aria è che l'acqua passa da uno stato liquido a uno stato gassoso e assorbe il calore dall'aria.
Riscaldamento
Se consideriamo il principio di funzionamento del condizionatore d'aria-evaporatore per il riscaldamento, allora non è diverso dalle unità finestra e quelle mobili con un condotto dell'aria. Un elemento riscaldante è incorporato nel corpo dell'evaporatore a pavimento, il che consente al dispositivo di funzionare nel modo di un termoventilatore con riscaldamento elettrico. Non ci sono restrizioni sulla temperatura esterna.
Il principio di funzionamento di tutti i condizionatori d'aria: sistemi a pavimento, finestre e split, si basa sulla capacità del liquido di raccogliere e emettere calore durante l'evaporazione e la condensazione, ma il ciclo di raffreddamento o riscaldamento può variare notevolmente a causa delle caratteristiche di progettazione del dispositivo.
