2.2.8. Кондиціонування повітря

Технічні засоби системи кондиціонування повітря повністю або частково агрегуються в апараті – кондиціонері. Системи кондиціонування повітря повинні забезпечувати нормовані параметри мікроклімату та чистоту повітря в приміщенні згідно із ДСН 3.3.6.042-99.

У численних професійних видання можна знайти сучасне визначення процесу кондиціонування, наприклад, італійські фахівці Марко Де Нардіс і Луїза Аваньяно характеризують його так: “кондиціонування повітря – це створення й автоматична підтримка (регулювання) у закритих приміщеннях усіх або окремих параметрів (температури, вологості, чистоти, швидкості руху) повітря на певному рівні з метою забезпечення оптимальних метеорологічних умов, найбільш сприятливих для самопочуття людей або здійснення технологічного процесу”.

Щоб зрозуміти, яким чином відбувається цей процес, достатньо розглянути схему кондиціонера і його пристрої на прикладі спліт-системи (рисунок 2.20).

Основними вузлами будь-якого кондиціонера є: 

Компресор – стискає фреон і підтримує його рух по холодильному контурі. 

Конденсатор – радіатор, розташований у зовнішньому блоці. Процес, що відбувається при роботі кондиціонера – перехід фреону з газоподібної фази в рідку (конденсація). Змійовик конденсатора являє собою прилад, що звільняє тепло із системи охолодження.

Випарник – радіатор, розташований у внутрішньому блоці. У випарнику фреон переходить з рідкої фази в газоподібну (пар). Випарний змійовик – це прилад, що поглинає тепло в систему охолодження.

ТРВ (терморегулювальний вентиль) – знижує тиск холодоагенту (фреону) перед випарником. 

Вентилятори – створюють потік повітря, що обдуває випарник і конденсатор. Використовуються для більш інтенсивного теплообміну з навколишнім повітрям. 

Компресор, конденсатор, ТРВ і випарник з’єднані мідними трубами й утворюють холодильний контур, усередині якого циркулює суміш фреону і невеликої кількості компресорного масла.

Компресорне масло – це високочисте, таке, що не піниться, не містить парафіну і сірки, з мінімальною кількістю вологи мінеральне або синтетичне масло. Компресорне масло виконує дві функції: є носієм фреону (фреон добре розчиняється в маслі) і змащує деталі.

Фреон – це спеціальна рідина, що характеризується низькою температурою кипіння (наприклад, температура кипіння найбільш поширеного фреону становить приблизно 5 – 10ºС). Закипаючи, фреон перетворюється на пару, поглинаючи необхідну для цього кількість теплоти. Перехід фреону із газоподібної фази в рідку, навпаки, супроводжується виділенням теплоти.

У процесі роботи кондиціонера відбуваються наступні процеси: 

– У компресор з випарника надходить газоподібний фреон під низьким тиском у 3 – 5 атм. і температурою 10 – 20°С. Компресор стискає фреон до тиску 15 – 25 атм., у результаті чого фреон нагрівається до 70 – 90°С і надходить у конденсатор. 

– Конденсатор обдувається повітрям, що має температуру нижче температури фреону, у результаті фреон остиває і переходить з газоподібної фази в рідку з виділенням додаткового тепла. Таким чином, повітря, що проходить через конденсатор, нагрівається. На виході з конденсатора фреон знаходиться в рідкому стані, під високим тиском, температура фреону на 10 – 20°С вище температури атмосферного повітря. 

– З конденсатора теплий фреон надходить у терморегулювальний вентиль (ТРВ), що у побутових кондиціонерах виконується у вигляді капіляра (довгої тонкої мідної трубки, завитої в спіраль). У результаті проходження через капіляр тиск фреону знижується до 3 – 5 атм. і фреон остиває, частина фреону може при цьому випаруватися. 

– Після ТРВ суміш рідкого і газоподібного фреону з низьким тиском і низькою температурою надходить у випарник, що обдувається кімнатним повітрям. У випарнику фреон цілком переходить у газоподібний стан, забираючи від повітря тепло, у результаті повітря в кімнаті охолоджується.  Далі газоподібний фреон з низьким тиском знову надходить на вхід компресора і весь цикл повторюється. 

Цей процес лежить в основі роботи будь-якого кондиціонера і не залежить від його типу, або моделі виробника. У “теплих” кондиціонерах у холодильний контур додатково встановлюється чотирьохходовий клапан (на схемі не показаний), що дозволяє змінити напрямок руху фреону, змінюючи випарник і конденсатор місцями. У цьому випадку внутрішній блок кондиціонера нагріває повітря, а зовнішній блок прохолоджує його. 

Трапляється, що при роботі кондиціонерів виникають деякі проблеми. Одна з найбільш серйозних проблем виникає в тому випадку, якщо у випарнику фреон не встигає цілком перейти в газоподібний стан. Тоді на вхід компресора попадає рідина, що, на відміну від газу, не стискується. У результаті відбувається гідроудар і компресор виходить з ладу. Причин, з яких фреон не встигає випаруватися може бути декілька: неправильний розрахунок потужності кондиціонера і неправильна експлуатація кондиціонера. В свою чергу, причинами несправності, пов’язаними із неправильною експлуатацією можуть бути забруднені фільтри (погіршується обдування випарника і теплообмін), а також включення кондиціонера за від’ємних значень температури зовнішнього повітря (у цьому випадку у випарник надходить занадто холодний фреон).