Urządzenie i zasada działania systemów split, klimatyzatorów mobilnych, okiennych i wyparnych

Klimatyzatory domowe i półprzemysłowe są dwojakiego rodzaju, w zależności od konstrukcji i zasady działania: systemy monoblokowe i dzielone. Z kolei monobloki dzielą się na urządzenia mobilne, okienne i wyparne, a systemy dzielone - na ścienne, kasetonowe, kanałowe, kolumnowe i podłogowo-sufitowe (uniwersalne).

Podstawy zasad działania różnych systemów klimatycznych

Systemy dzielone i klimatyzatory mobilne, a także okienne mają inną zasadę działania, ale opierają się na właściwościach wszelkich cieczy do odbierania ciepła podczas parowania i uwalniania go podczas kondensacji. W tych urządzeniach chłodzących cieczą roboczą jest gaz - freon. Krąży w zamkniętej pętli dla bloków dwuskładnikowych i monobloków.

Temperatura przemiany fazowej, gdy gaz przechodzi w stan ciekły, a następnie powraca do stanu normalnego, zależy od ciśnienia roboczego – im wyższa, tym wyższa temperatura przemiany fazowej.

Aby ciekły freon zagotował się i odebrał ciepło z powietrza, sprężarka wytwarza w parowniku ciśnienie, przy którym temperatura przemiany fazowej jest niższa od temperatury otoczenia. Gdy sprężarka wytwarza ciśnienie, przy którym temperatura przemiany fazowej jest wyższa niż powietrza, freon ponownie przyjmuje stan gazowy i oddaje pobrane ciepło na zewnątrz, czyli na ulicę, przez jednostkę zewnętrzną.

Jeśli weźmiemy pod uwagę zasadę działania klimatyzatora podłogowego bez kanału powietrznego, wówczas stosuje się tutaj tę samą właściwość cieczy, ale substancją roboczą jest woda, a nie freon. Wewnątrz instrumentu nie ma zamkniętej pętli. Ciecz jest pompowana przez pompę spustową i pod wpływem ciepłego powietrza odparowuje, oddając chłód na zewnątrz. W rzeczywistości jest to raczej parownik, a nie klimatyzator, ponieważ dobrze nawilża powietrze, ale chłodzi przeciętnie.

Jak działają systemy dzielone i ich odmiany

System split składa się z jednostek zewnętrznych i wewnętrznych. Na zewnątrz znajduje się sprężarka, tablica sterownicza, wentylator i skraplacz. Główne elementy jednostki wewnętrznej: parownik, wentylator, filtry, czujniki temperatury i taca na skropliny.

Freon krąży w obiegu zamkniętym. Składa się ona z:

• wężownica wewnętrzna - wyparny wymiennik ciepła;
• wężownica zewnętrzna - skraplaczowy wymiennik ciepła;
• łączenie rur miedzianych - linia freonowa;
• kompresor zwiększający ciśnienie;
• rurka kapilarna w systemach domowych;
• zawór termostatyczny (TRV) do urządzeń półprzemysłowych.

Kapilara i zawór rozprężny mają wspólny synonim - urządzenie dławiące. Zapewniają różnicę ciśnień między skraplającym się i parującym czynnikiem chłodniczym dzięki oporowi hydraulicznemu na całej długości.

Klimatyzatory mogące ogrzewać powietrze posiadają zawór 4-drogowy, który zmienia funkcjonalnie dwa wymienniki ciepła w miejscach – zewnętrzny odpowiada za odparowanie czynnika chłodniczego, a wewnętrzny za jego skraplanie.

Praca chłodnicza

Freon wchodzi do sprężarki, gdzie jego ciśnienie wzrasta 3 razy, a temperatura wzrasta o 50-60 ° C, czyli następuje kompresja.Następnie trafia do skraplacza i jest przedmuchiwany zimniejszym powietrzem, po czym przechodzi w stan ciekły. Powietrze przechodzi przez wymiennik ciepła skraplacza i jest ogrzewane ciepłem wytworzonym przez freon.

Czynnik chłodniczy przepływa następnie do spiralnej kapilary lub zaworu rozprężnego, gdzie jego ciśnienie spada, temperatura spada i następuje niewielkie parowanie. Wyparny wymiennik ciepła jest przedmuchiwany powietrzem z pomieszczenia, ale gdy wchodzi zimniejszy freon, ochładza się. Jednocześnie czynnik chłodniczy odbiera ciepło i przechodzi do swojego pierwotnego stanu. Następnie cykl się powtarza.

Podczas pracy na zimno schemat działania klimatyzatora z systemem split składa się z 4 głównych etapów: kompresji, kondensacji, rozrzedzenia i parowania.

Prace grzewcze

Istota zasady działania klimatyzatora typu split-system do ogrzewania nie zmienia się. Gdy zawór 4-drogowy przełącza funkcje jednostek, gdy zmienia się kierunek przepływu czynnika chłodniczego, powietrze jest pobierane z ulicy przez jednostkę zewnętrzną, gdzie freon odparowuje i jest dostarczane do pomieszczenia przez jednostkę wewnętrzną, w którym czynnik chłodniczy ponownie wchodzi w fazę gazową.

Im niższa temperatura powietrza na zewnątrz, tym trudniej jest z niego pozyskać ciepło, ponieważ różnica między temperaturą powietrza a temperaturą parowania freonu maleje, dlatego moc grzewcza maleje ze względu na wyrównanie ich wartości.

Klimatyzatory precyzyjne

Precyzyjny sprzęt HVAC nie różni się zasadą działania od systemu dzielonego, ale posiada szereg cech:

• Jest w stanie działać 24/7/365 przez 10 lat, podczas gdy domowy system dzielony przetrwa nie dłużej niż 2 lata.
• Posiada mocny wentylator, dzięki czemu jakość chłodzenia jest wyższa niż w przypadku splitu. Prądy powietrza o danej temperaturze rozchodzą się równomiernie po całym pomieszczeniu.
• Freon, woda lub glikol mogą działać jako substancje robocze.
• Nawilżanie powietrza odbywa się za pomocą elektrodowej wytwornicy pary.

Klimatyzatory precyzyjne znajdują zastosowanie w serwerowniach, w których konieczne jest ciągłe utrzymywanie określonej temperatury i wilgotności.

Klimatyzatory inwerterowe

Zasada działania klimatyzatora inwerterowego jest taka sama jak konwencjonalnego klimatyzatora. Różnica między urządzeniami klimatycznymi typu inwerter polega na sterowaniu trybem pracy. W konwencjonalnym systemie split po osiągnięciu ustawionej temperatury sprężarka jest wyłączana. Gdy temperatura wzrasta, włącza się dmuchawa. W ten sposób system działa z pełną wydajnością, ale z przerwami.

Silniki inwerterowe mają płytkę przetwornicy częstotliwości, która zmienia standardową częstotliwość sieci elektrycznej. Wentylator nie przestaje działać po osiągnięciu normy temperatury: stopniowo spowalnia obroty, a gdy powietrze nagrzewa się o 1 stopień, zwiększa liczbę obrotów na jednostkę czasu.

Zaletą takiego sterowania jest trwałość sprzętu i oszczędność energii elektrycznej do 30% w porównaniu z systemami dzielonymi bez falownika.

Kanałowy system klimatyzacji

Od jednostki wewnętrznej klimatyzatora kanałowego odchodzi system kanałów powietrza nawiewanego i wywiewanego, przez który pobierane jest ciepłe powietrze i nawiewane jest powietrze zimne do jednego lub kilku pomieszczeń.

Sprzęt tego typu posiada funkcję mieszania świeżego powietrza z ulicy do 30%.

Montaż klimatyzatora kanałowego najlepiej wykonać na etapie budowy budynku – urządzenie montuje się pod sufitem wraz z instalacją wentylacyjną.

Jak działają klimatyzatory mobilne

Chłodzenie

Przy pierwszym przepływie skraplacz jest chłodzony przez przepływające już schłodzone powietrze. Ciepły strumień odprowadzany jest na zewnątrz przez falisty wąż odpływowy. Do schłodzenia pomieszczenia potrzebny jest drugi strumień powietrza. Ciepłe powietrze przechodząc przez parownik oddaje ciepło freonowi i obniża jego temperaturę, po czym wraca do pomieszczenia przez kratki rozdzielcze na korpusie.W tym samym czasie sprężarka wytwarza wymagane ciśnienie, a wentylator odśrodkowy zapewnia dopływ powietrza i wydmuchiwanie wymienników ciepła. Tak budowana jest zasada działania mobilnych klimatyzatorów do chłodzenia.

Jeśli mówimy o zasadzie działania mobilnego klimatyzatora z kanałem powietrznym, różnica polega na tym, że w przypadku dwóch różnych wężownic znajdują się dwie szczelne komory. W dolnym znajduje się kondensacyjny wymiennik ciepła, a w górnym wyparny.

Ogrzewanie

Po podgrzaniu monoblok zwykle działa w trybie nagrzewnicy, a kanał powietrzny jest zamykany od zewnątrz zatyczką, aby zimne powietrze z ulicy nie dostało się do urządzenia. Klimatyzator odizolowany od środowiska zewnętrznego może funkcjonować w każdych mrozach.

Zasada działania klimatyzatora do ogrzewania w tym przypadku nie opiera się na przekierowaniu czynnika chłodniczego w przeciwnym kierunku, ale na ogrzewaniu elektrycznym dzięki ceramicznym elementom grzejnym, które zamieniają urządzenie mobilne w typową grzałkę.

Chłodzenie i ogrzewanie za pomocą klimatyzatorów okiennych

Funkcjonowanie jednostki okiennej praktycznie nie różni się od zasady działania klimatyzatora podłogowego. Posiada również dwie komory: w jednej znajduje się wyparny wymiennik ciepła, a na zewnątrz skraplacz.

Chłodzenie

Po schłodzeniu freon krąży między dwiema cewkami. Wentylator odśrodkowy wyciąga powietrze z pomieszczenia, przepuszcza je przez filtr zgrubny i wdmuchuje je wokół wyparnego wymiennika ciepła. Ze względu na różnicę temperatur i wtryskiwanego ciśnienia powietrze oddaje ciepło freonowi i ochładza się, kierując się z powrotem do pomieszczenia. Płyn chłodzący w tym czasie przemieszcza się do wymiennika ciepła na zewnątrz jednostki okiennej, gdzie ciepło jest przekazywane do powietrza wdmuchiwanego przez wentylator osiowy przez boczne kratki.

Ogrzewanie

Jeśli mówimy o zasadzie działania klimatyzatora okiennego do ogrzewania, stosuje się tutaj również wbudowane elementy grzejne, które umożliwiają przekształcenie urządzenia chłodzącego w pełnowartościowy grzejnik. Do -15 ° C taki monoblok odpowiednio ogrzeje powietrze w pomieszczeniu.

Jak działają klimatyzatory wyparne

Klimatyzatory wyparne nie posiadają obiegów freonowych z wymiennikami ciepła i sprężarkami. Jednostka podłogowa airless zawiera następujące elementy:

• wentylator;
• pompa odwadniająca;
• porowaty hydrofiltr;
• gruboziarnisty filtr powietrza;
• pojemnik na zimną wodę.

Płynem roboczym jest 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 ze schłodzonym powietrzem, dlatego takie urządzenia monoblokowe 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;
• strumień powietrza przechodzi przez filtr mechaniczny i wchodzi do hydrofiltra;
• tutaj oddaje swoje ciepło wodzie i zaczyna parować, podczas gdy następuje chłodzenie i nawilżanie przepływu powietrza.

Działanie klimatyzatora bez kanału powietrznego polega na tym, że woda zmienia się ze stanu ciekłego w stan gazowy i pochłania ciepło z powietrza.

Ogrzewanie

Jeśli weźmiemy pod uwagę zasadę działania klimatyzatora-parownika do ogrzewania, nie różni się ona od jednostek okiennych i mobilnych z kanałem powietrznym. W obudowę parownika podłogowego wbudowany jest element grzejny, który umożliwia pracę urządzenia w trybie nagrzewnicy elektrycznej z grzałką elektryczną. Nie ma ograniczeń dotyczących temperatury zewnętrznej.

Zasady działania wszystkich klimatyzatorów: podłogowych, okiennych i dzielonych opierają się na właściwości cieczy, która odbiera i oddaje ciepło podczas parowania i kondensacji, ale cykl chłodzenia lub ogrzewania może się znacznie różnić ze względu na cechy konstrukcyjne urządzenie.