Klimatyzatory domowe i półprzemysłowe są dwojakiego rodzaju, w zależności od projektu i zasady działania: systemy monoblokowe i dzielone. Z kolei monobloki dzielą się na urządzenia mobilne, okienne i wyparne, a systemy podzielone na ścienne, kasetowe, kanałowe, kolumnowe i od podłogi do sufitu (uniwersalne).
Podstawa zasad działania różnych systemów klimatycznych
Systemy splitowe i mobilne, a także klimatyzatory okienne mają inną zasadę działania, ale opierają się na właściwości wszelkich cieczy do gromadzenia ciepła podczas parowania i uwalniania go podczas kondensacji. W tych urządzeniach chłodzących płynem roboczym jest gaz freonowy. Krąży w obwodzie zamkniętym w blokach dwuskładnikowych i monoblokach.
Temperatura przejścia fazowego, gdy gaz staje się ciekły, a następnie ponownie powraca do normalnego stanu, zależy od ciśnienia roboczego - im wyższa, tym wyższa temperatura przejścia fazowego.
Aby ciekły freon zagotował się i odebrał ciepło z powietrza, sprężarka wytwarza ciśnienie w parowniku, przy którym temperatura przejścia fazowego jest niższa niż temperatura otoczenia. Kiedy sprężarka wytwarza ciśnienie, przy którym temperatura przejścia fazowego jest wyższa niż wskaźniki powietrza, freon ponownie przyjmuje stan gazowy i przenosi zgromadzone ciepło na zewnątrz, to znaczy na ulicę, przez jednostkę zewnętrzną.
Jeśli weźmiemy pod uwagę zasadę działania klimatyzatora zewnętrznego bez kanału powietrznego, wówczas stosuje się tutaj tę samą właściwość cieczy, ale substancją roboczą jest woda, a nie freon. Wewnątrz urządzenia nie ma zamkniętej pętli. Ciecz jest pompowana przez pompę drenażową i paruje pod wpływem ciepłego powietrza, zapewniając ochłodzenie. W rzeczywistości jest to raczej parownik niż klimatyzator, ponieważ dobrze nawilża powietrze i chłodzi mierne.
Jak działają podzielone systemy i ich odmiany
System podzielony składa się z jednostek zewnętrznych i wewnętrznych. Na zewnątrz znajduje się kompresor, płyta sterowania, wentylator i skraplacz. Główne elementy jednostki wewnętrznej: parownik, wentylator, filtry, czujniki temperatury i miska kondensatu.
Freon krąży w obiegu zamkniętym. Składa się ona z:
- cewka wewnętrzna - parowy wymiennik ciepła;
- cewka zewnętrzna - wymiennik ciepła skraplacza;
- łączenie rur miedzianych - autostrada freonowa;
- sprężarka podwyższająca ciśnienie;
- kapilara w systemach domowych;
- zawór termostatyczny (TRV) dla jednostek półprzemysłowych.
Kapilara i zawór rozprężny mają wspólny synonim - urządzenie dławiące. Zapewniają różnicę między ciśnieniem skraplania a temperaturą wrzenia czynnika chłodniczego ze względu na opór hydrauliczny na całej długości.
Klimatyzatory, które mogą przeprowadzać podgrzewanie powietrza, mają zawór 4-drogowy, który funkcjonalnie zamienia w niektórych miejscach dwa wymienniki ciepła - zewnętrzny jest odpowiedzialny za odparowanie czynnika chłodniczego, a wewnętrzny jest odpowiedzialny za jego kondensację.
Prace chłodnicze
Freon wchodzi do sprężarki, gdzie jego ciśnienie wzrasta 3 razy, a temperatura wzrasta o 50-60 ° C, to znaczy następuje kompresja. Następnie wchodzi do skraplacza i jest wdmuchiwany zimniejszym powietrzem, po czym przechodzi w stan ciekły. Powietrze przepływa przez skraplaczowy wymiennik ciepła i jest podgrzewane przez ciepło uwalniane przez freon.
Następnie czynnik chłodniczy przenosi się do spiralnej kapilary lub złącza kompensacyjnego, gdzie obniża się jej ciśnienie, temperatura spada i następuje lekkie parowanie.Parowy wymiennik ciepła jest przedmuchiwany powietrzem pokojowym, ale jest chłodzony, gdy wchodzi chłodniejszy freon. W takim przypadku czynnik chłodniczy odbiera ciepło i powraca do pierwotnego stanu. Następnie cykl się powtarza.
Podczas pracy na zimno układ klimatyzacji podzielonego systemu składa się z 4 głównych etapów: sprężania, kondensacji, próżni i parowania.
Prace grzewcze
Istota zasady działania klimatyzatora podzielonego systemu ogrzewania nie zmienia się. Kiedy zawór 4-drogowy przełącza funkcje jednostek, gdy zmienia się kierunek przepływu czynnika chłodniczego, powietrze jest pobierane z ulicy przez jednostkę zewnętrzną, gdzie Freon odparowuje, a jednostka wewnętrzna dostarcza ją do pomieszczenia, w którym czynnik chłodniczy ponownie przechodzi w fazę gazową.
Im niższa temperatura powietrza na zewnątrz, tym trudniej jest z niej pobierać ciepło, ponieważ różnica między temperaturą powietrza a temperaturą parowania freonu zmniejsza się, dlatego zdolność grzewcza zmniejsza się z powodu wyrównania ich wartości.
Klimatyzatory precyzyjne
Precyzyjna technologia klimatyczna z zasady działania nie różni się od podzielonego systemu, ale ma szereg cech:
- Może pracować 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, 365 dni w roku, podczas gdy domowy system podziału będzie trwał nie dłużej niż 2 lata.
- Ma mocny wentylator, dzięki czemu jakość chłodzenia jest wyższa niż w przypadku podziału. Przepływy powietrza o danej temperaturze są równomiernie rozłożone w całym pomieszczeniu.
- Freon, woda lub glikol mogą działać jako substancje robocze.
- Nawilżanie odbywa się za pomocą elektrodowego generatora pary.
Klimatyzatory precyzyjne są stosowane w serwerowniach, w których konieczne jest nieprzerwane utrzymanie określonej temperatury i wilgotności.
Klimatyzatory z falownikiem
Zasada działania klimatyzatora z falownikiem jest taka sama jak w przypadku konwencjonalnego. Różnica między sprzętem klimatycznym typu falownikowego polega na zarządzaniu trybem pracy. W konwencjonalnym systemie podziału, po osiągnięciu ustawionej temperatury, sprężarka wyłącza się. Gdy temperatura wzrośnie, doładowanie zacznie działać. W ten sposób system działa z pełną mocą, ale z przerwami.
W silnikach inwerterowych płytka przetwornicy częstotliwości zmienia standardową częstotliwość sieci elektrycznej. Wentylator nie przestaje działać po osiągnięciu normy temperatury: stopniowo spowalnia obroty, a gdy powietrze jest podgrzewane o 1 stopień, zwiększa liczbę obrotów na jednostkę czasu.
Zaletą takiego sterowania jest trwałość sprzętu i oszczędność energii elektrycznej nawet o 30% w porównaniu z systemami bez inwertera typu split.
Kanałowy system klimatyczny
System kanałów wlotowych i wylotowych odchodzi od jednostki wewnętrznej klimatyzatora kanałowego, przez który ciepłe powietrze jest pobierane i zimne jest dostarczane do jednego lub kilku pomieszczeń.
Urządzenia tego typu mają funkcję mieszania świeżego powietrza z ulicy do 30%.
Montaż klimatyzatora kanałowego najlepiej wykonać na etapie budowy budynku - urządzenie instaluje się pod sufitem wraz z systemem wentylacyjnym.
Zasada działania mobilnych klimatyzatorów
Chłodzenie
W pierwszym strumieniu skraplacz jest chłodzony z powodu przepływu już schłodzonego powietrza. Ciepły strumień jest odprowadzany przez karbowany wąż odprowadzający. Drugi strumień powietrza jest potrzebny do schłodzenia pomieszczenia. Przechodząc przez parownik ciepłe powietrze oddaje ciepło freonowi i obniża jego temperaturę, po czym wraca do pomieszczenia przez kratki dystrybucyjne na obudowie. Sprężarka wytwarza niezbędne ciśnienie, a wentylator odśrodkowy zapewnia wlot powietrza i dmuchanie wymienników ciepła. Tak więc zbudowano zasadę mobilnej klimatyzacji do chłodzenia.
Jeśli mówimy o zasadzie działania mobilnego klimatyzatora z kanałem powietrznym, różnica polega na tym, że w przypadku są dwa uszczelnione przedziały z dwoma różnymi cewkami. Na dole znajduje się skraplaczowy wymiennik ciepła, a na górze parowy wymiennik ciepła.
Ogrzewanie
Po podgrzaniu monoblok zwykle działa w trybie nagrzewnicy, a kanał jest zamknięty zewnętrzną wtyczką, aby zimne powietrze z ulicy nie dostało się do urządzenia. Kondycjoner izolowany od środowiska zewnętrznego może działać przy każdych mrozach.
Zasada działania klimatyzatora do ogrzewania w tym przypadku opiera się nie na przekierowaniu czynnika chłodniczego na drugą stronę, ale na ogrzewaniu elektrycznym dzięki ceramicznym elementom grzewczym, które zmieniają urządzenie mobilne w typowy grzejnik.
Chłodzenie i ogrzewanie klimatyzacji okien
Działanie jednostki okiennej praktycznie nie różni się od zasady działania klimatyzatora zewnętrznego. Ma również dwa przedziały: w jednym znajduje się wyparny wymiennik ciepła, a na wylocie znajduje się kondensator.
Chłodzenie
Po ochłodzeniu freon krąży między dwiema cewkami. Wentylator odśrodkowy wyciąga powietrze z pomieszczenia, przepuszczając je przez filtr zgrubny i wdmuchując przez wymiennik ciepła. Z powodu różnicy temperatur i wstrzykiwanego powietrza powietrze oddaje ciepło freonowi i stygnie, kierując się z powrotem do pomieszczenia. Czynnik chłodniczy w tym czasie przenosi się do wymiennika ciepła na zewnątrz jednostki okiennej, gdzie ciepło jest przekazywane do powietrza pompowanego przez wentylator osiowy przez boczne kratki.
Ogrzewanie
Jeśli mówimy o zasadzie działania klimatyzatora okiennego do ogrzewania, stosuje się tutaj również wbudowane elementy grzewcze, które umożliwiają przekształcenie urządzenia chłodzącego w pełnoprawny grzejnik. Taka batonik do -15 ° C odpowiednio ogrzeje powietrze w pomieszczeniu.
Jak działają klimatyzatory wyparne
W klimatyzatorach wyparnych nie ma obwodów freonowych z wymiennikami ciepła i sprężarkami. Struktura bezpowietrznej jednostki podłogowej obejmuje następujące elementy:
- wentylator;
- pompa odwadniająca;
- porowaty hydrofiltr;
- gruboziarnisty filtr powietrza;
- pojemność dla zimnej wody.
Płyn roboczy to zimna woda, w której dodatkowo umieszcza się lód w celu wydajniejszego chłodzenia.
Chłodzenie
Nie ma potrzeby usuwania wilgoci, ponieważ jest ona uwalniana do pomieszczenia wraz z chłodzonym powietrzem, dlatego takie monobloki nazywane są również nawilżaczami lub klimatyzatorami wyparnymi.
Cykl chłodzenia składa się z kilku etapów:
- hydrofiltr jest impregnowany wodą pochodzącą ze specjalnego pojemnika pod wpływem pompy drenażowej;
- przepływ powietrza przechodzi przez filtr mechaniczny i wchodzi do filtra wodnego;
- tutaj oddaje swoje ciepło wodzie i zaczyna ona parować, podczas gdy dochodzi do chłodzenia i nawilżania przepływu powietrza.
Działanie klimatyzatora bez kanału powietrznego polega na tym, że woda przepływa ze stanu ciekłego do gazowego i pochłania ciepło z powietrza.
Ogrzewanie
Jeśli weźmiemy pod uwagę zasadę działania klimatyzatora-parownika do ogrzewania, nie różni się on od jednostek okiennych i mobilnych z kanałem powietrznym. Element grzejny jest wbudowany w korpus parownika podłogowego, co pozwala na pracę urządzenia w trybie nagrzewnicy z ogrzewaniem elektrycznym. Nie ma ograniczeń dotyczących temperatury zewnętrznej.
Zasada działania wszystkich klimatyzatorów: podłogowego, okiennego i dzielonego opiera się na zdolności cieczy do gromadzenia i oddawania ciepła podczas parowania i kondensacji, ale cykl chłodzenia lub ogrzewania może się znacznie różnić ze względu na cechy konstrukcyjne urządzenia.
