Для уменьшения габаритных размеров капиллярная трубка сворачивается в спираль, обладает простотой конструкции, высокой надежностью и низкой стоимостью.
Недостатком такого регулятора является то, что расход хладагента зависит только от перепада давлений в трубке, т.е. от величин давлений в конденсаторе и в испарителе. При снижении давления в конденсаторе, которое может произойти в случае снижения температуры окружающей конденсатор среды, произойдет уменьшение потока жидкого хладагента, проходящего через капиллярную трубку и, как результат этого снижения, уменьшится заполнение испарителя жидким хладагентом и упадет производительность холодильной машины. При снижении холодопотребления не весь жидкий хладагент испарится в испарителе и может попасть в компрессор, что может вызвать явление «гидравлического удара» и поломку узлов компрессора.
Для исключения недостатков капиллярной трубки в более мощных холодильных машинах применяются терморегулирующие вентили (ТРВ), которые поддерживают заданное давление испарения и не допускают перегрев в испарителе при всяких изменениях условий работы холодильной машины.
При увеличении температуры наружного воздуха хладагент кипит более интенсивно. Температура на выходе испарителя возрастает, возрастает давление над мембраной, что приводит к открыванию клапана-жиклера и увеличению расхода хладагента, в результате чего теплобаланс в испарителе восстанавливается.
При уменьшении температуры наружного воздуха процесс регулирования расхода хладагента идет в обратную сторону. Давление над мембраной уменьшается, и клапан-жиклер прикрывает расход хладагента.
В холодильных машинах средней и большой мощности применяют ТРВ с внешним уравниванием, в котором давление замеряется не за клапаном-жиклером, а на выходе из испарителя с помощью дополнительной управляющей линии, благодаря чему обеспечивается стабильное поддержание давления испарения и перегрева при переменном гидравлическом сопротивлении в испарителе.
Вентиляторы обеспечивают обдув окружающим воздухом теплообменников холодильной машины. Обдув конденсаторов с воздушным охлаждением, устанавливаемых наружи здания, осуществляется осевыми вентиляторами, которые хотя и имеют малое давление, но обеспечивают необходимый расход воздуха. Вентилятор обычно работает на всасывание, при этом воздух перед конденсатором не нагревается от лопастей вентилятора и электродвигателя. Такое размещение дает возможность создать мощный и равномерный поток воздуха. Для эффективного охлаждения конденсатора требуется 300-400 м3/час наружного воздуха на 1 кВт выделяемого конденсатором тепла при перепаде температур в пределах 8-10°С. В случае, когда конденсатор устанавливается в помещении, и воздух от конденсатора приходится выбрасывать на улицу, необходимо применять центробежные вентиляторы, обладающие более высоким давлением напора.
Обдув испарителей с воздушным охлаждением, устанавливаемых во внутренних блоках, осуществляется вентиляторами с крыльчаткой тангенциального типа. Поток воздуха поступает через теплообменник в крыльчатку с одной стороны, а выходит с другой, зачастую меняя направление своего движения. Такое конструктивное решение обдува испарителей дает возможность получить воздушную струю с максимальной дальнобойностью и равномерностью при относительно низком уровне шума.
Ресивер или отделитель жидкости устанавливается перед компрессором на всасывающей линии для того, чтобы отделить хладагент в жидкой фазе от парообразного и тем самым исключить попадание жидкого хладагента в компрессор. Ресивер представляет собой герметичный баллон, разделенный пластиной с отверстиями, через которые проходит смесь жидкого и парообразного хладагента от испарителя. Под действием силы тяжести жидкий хладагент оседает на дне отстойника-ресивера, а парообразный хладагент отсасывается из отстойника-ресивера через трубку компрессором.
Герметичные компрессоры выполнены в виде единой с электродвигателем конструкции, расположенной в едином, неразборном, герметичном корпусе. Мощность электродвигателей в зависимости от производительности компрессора колеблется в пределах от 1,7 до 35 кВт. Герметичные компрессоры широко применяются в холодильных машинах малой и средней мощности и практически во всех бытовых холодильниках.
Полугерметичные компрессоры представляют единую горизонтально раположенную конструкцию компрессора и электродвигателя, соединенных напрямую, и размещенных в едином разборном корпусе. Полугерметичный компрессор — ремонтнопригоден, в случае повреждения его можно разобрать и подвергнуть ремонту поврежденные элементы. Оптимальная мощность электродвигателей от 30 до 300 кВт. Полугерметичные компрессоры широко применяются в холодильных машинах средней и большой мощности.
Открытые компрессоры представляют собой раздельные конструкции компрессора и электродвигателя. Конструкция компрессора предусматривает подсоединение электродвигателя посредством муфты или клиноременной передачи. Мощность электродвигателя от 150 до 1000 кВт. Открытые компрессоры применяются в промышленных холодильных машинах большой и сверхбольшой мощности.
Охлаждение электродвигателя герметичных и полугерметичных компрессоров производится самим же хладагентом. Для привода компрессоров используются однофазные или трехфазные электродвигатели. Однофазные электродвигатели применяются у компрессоров с малой мощностью, при этом они оборудуются специальными пусковыми обмотками, подключаемыми к сети через фазосдвигающие конденсаторные сборки.
Теплообменники. Конденсаторы и испарители представляют собой теплообменные аппараты, которые передают тепловую энергию от хладагента к окружающей среде — воде или воздуху или принимают тепловую энергию от окружающей среды и передают хладагенту.
Конденсатор служит для конденсации паров хладагента в жидкость. При этом выделяется большое количество тепла, которое необходимо постоянно отводить от конденсатора.
Тепловая энергия конденсатора складывается из двух составляющих:
тепла, поглощенного хладагентом в испарителе;
тепла, вырабатываемого компрессором при сжатии паров хладагента.
Общее количество тепла, которое выделяется конденсатором на 30-35% больше холодопроизводительности машины. Наибольшее распространение в бытовых кондиционерах получили конденсаторы с воздушным охлаждением.
Теплообменник конденсатора изготавливают из медных или алюминиевых трубок диаметром от б до 20 мм с оребрением. Оребрение трубок теплообменника выполняют из листового алюминия толщиной 1,0-1,5 мм. Выбор материала теплообменника диктуется: во-первых, высокими показателями теплопроводности, во-вторых, высокой коррозионной стойкостью и высокой технологичностью при механической обработке. Медь и алюминий полностью удовлетворяют всем этим требованиям.
Конденсаторы обычно имеют несколько рядов трубок, расположенных в направлении прохождения потока охлаждающего воздуха. Скорость воздушного потока при этом составляет 1,0-3,5 м/сек. Гидравлическое сопротивление проходящему потоку охлаждающего воздуха должно быть по возможности наименьшим, при этом потребуется устанавливать вентилятор меньшей мощности.
Конденсаторы с водяным охлаждением, как правило, применяются в холодильных машинах средней и большой мощности и по своему конструктивному исполнению бывают:
кожухотрубные;
теплообменники типа «труба в трубе»;
пластинчатые.
Испарители служат для охлаждения рабочей среды — воздуха или жидкости. В испарителях происходит испарение хладагента и его переход из жидкой фазы в парообразную, при этом происходит интенсивный отбор тепла от окружающей среды, в результате чего последняя интенсивно охлаждается В бытовых кондиционерах в испарителе охлаждается воздух, подаваемый в обслуживаемое помещение Воздушные испарители, как и воздушные конденсаторы, представляют собой теплообменники с одним или несколькими рядами медных или алюминиевых трубок с оребрением. По трубкам циркулирует жидкий хладагент, который, испаряясь, охлаждает воздух, омывающий трубки и пластины оребрения. Размеры теплообменников современных кондиционеров определяются объемом охлаждаемого воздуха. Аэродинамическое сопротивление проходящему воздуху зависит от многих факторов: от диаметра трубок, их количества и конфигурации расположения, от количества ребер, от количества образующегося на оребрении трубок конденсата и т.д.
Для охлаждения жидких хладоносителей применяются испарители бойлерного и пластинчатого исполнения. Регулятор потока является обязательным элементом холодильной машины и служит для снижения давления жидкого хладагента и строго дозированной подачи его от конденсатора к испарителю.
Компрессор является одним из основных элементов холодильной установки. Его основной функцией является всасывание парообразного фреона из испарителя, сжатие его с целью повышения давления и подача парообразного хладагента с высоким давлением и температурой в конденсатор.
Основной характеристикой компрессора является степень сжатия и объем хладагента, который перекачивается компрессором. В бытовых кондиционерах используются два типа компрессоров, различающихся по своему конструктивному исполнению: поршневые и ротационные компрессоры. В промышленных кондиционерах кроме этих двух типов используются разновидности ротационных компрессоров — спиральные и винтовые они технологически более совершенные и более мощные, чем ротационные.
Поршневые компрессоры получили наибольшее распространение. В нем сжатие парообразного хладагента происходит при возвратно-поступательном движении поршня в цилиндре. Всасывание паров фреона происходит при движении поршня вниз в цилиндре от верхней «мертвой точки». При этом над поршнем создается разряжение, впускной клапан открывается и пары засасываются в цилиндр. При движении поршня вверх от нижней «мертвой точки» происходит сжатие паров хладагента, при этом выпускной клапан открывается и пар с высоким давлением вытесняется из цилиндра.
Основными недостатками поршневого компрессора являются:
во-первых, большие пусковые токи, что приводит, как правило, к преднамеренному увеличению запаса по мощности и к повышенному износу механических узлов и элементов компрессора;
во-вторых, имеет место наличие пульсаций давления паров фреона на выходе из компрессора, что также отрицательно сказывается на работе элементов и узлов, холодильной машины в целом.
Ротационные компрессоры всасывание и сжатие парообразного хладагента осуществляют с помощью эксцентрично насажанного на валу ротора и пластин. За счет вращательного движения рабочих частей в ротационных компрессорах значительно снижены пульсации давления фреона и пусковые токи. Ротационные бывают двух вариантов: со стационарными пластинами и с вращающимися пластинами.
В компрессоре со стационарными пластинами на валу установлен эксцентрик-ротор. При вращении ротора эксцентрик обкатывается по внутренней поверхности цилиндра, сжимая перед эксцентриком очередную порцию хладагента. Неподвижно закрепленная в статоре пластина, имеет возможность перемещаться вертикально и поджимается к ротору пружиной. Пластина разделяет зоны высокого и низкого давления хладагента.
В компрессорах с вращающимися пластинами используется эксцентрично насажанный на вал ротор, в теле которого установлены две или более подпружиненные пластины. Пластины образуют две зоны давления.
В последнее время стали широко применяться модификации ротационных: спиральные и винтовые компрессоры. В технологическом плане они более сложны, поэтому они находят пока ограниченное применение в холодильных машинах средней и большой мощности. В зависимости от конструкции компрессоры бывают герметичными, полугерметичными и открытыми.
Процесс охлаждения в холодильной машине основан на физическом явлении поглощения тепла при кипении (испарении) жидкости. Температура кипения жидкости зависит от физической природы жидкости и от давления окружающей' среды. Чем выше давление, тем выше температура кипения жидкости и, наоборот, чем ниже давление, тем при более низкой температуре жидкость закипает и испаряется. При одинаковых условиях разные жидкости имеют разные температуры кипения, так, например, при нормальном атмосферном давлении вода закипает при температуре +100°С, этиловый спирт +78°С, фреон R-22 минус 40,8°С, фреон R-502 минус 45,6°С, фреон R-407 минус 43,56°С, жидкий азот минус 174°С.
Жидкий фреон, являющийся в настоящее время основным хладагентом холодильной машины, находящийся в открытом сосуде при нормальном атмосферном давлении, немедленно вскипает. При этом происходит интенсивное поглощение тепла из окружающей среды, сосуд покрывается инеем из-за конденсации и замораживания паров воды из окружающего воздуха. Процесс кипения жидкого фреона будет продолжаться до тех пор, пока весь фреон не перейдет в газообразное состояние, либо давление над жидким фреоном не возрастет до определенного уровня и при этом не прекратится процесс испарения его из жидкой фазы.
Аналогичный процесс кипения хладагента происходит в холодильной машине, с той лишь разницей, что кипение хладагента происходит не в открытом сосуде, а в специальном, герметичном узле- теплообменнике, который носит название — испаритель. При этом кипящий в трубках испарителя хладагент активно поглощает тепло от материала трубок испарителя. В свою очередь материал трубок испарителя омывается жидкостью или воздухом и как результат процесса происходит охлаждение жидкости или воздуха.
Для того, чтобы процесс кипения хладагента в испарителе происходил непрерывно, необходимо постоянно из испарителя удалять газообразный и «подливать» жидкий хладагент.
Процесс конденсации паров жидкости происходит при температуре, зависящей от давления окружающей среды. Чем выше давление, тем выше температура конденсации. Пары фреона R-22 конденсируются в жидкость при давлении 23 атмосферы уже при температуре +55°С. Процесс конденсации паров хладагента в жидкость сопровождается выделением в окружающую среду большого количества тепла. В холодильной машине конденсация паров хладагента происходит в специальном, герметичном теплообменнике, называемом конденсатором.
Для отвода выделяемого тепла используется алюминиевый теплообменник с оребренной поверхностью, называемый конденсатором. Для удаления паров хладагента из испарителя и создания необходимого для конденсации давления используется специальный насос — компрессор.
Элементом холодильной установки является также регулятор потока хладагента, так называемая дроссилирующая капиллярная трубка. Все элементы холодильной машины соединяются трубопроводом в последовательную цепь, обеспечивая тем самым замкнутую систему.
Колыбелью человечества на Земле считаются южные широты, ее тропическая часть. Жизнь могла зародиться и развиваться только при наличии благоприятных для организма условиях, которые могли реализоваться только в тропиках.
Борьба за выживание человека сопровождалась разрешением им проблем по обеспечению пропитанием, жилищем, одеждой и т. д. Жилище человека — одно из основных условий существования жизни. Поэтому жилище человека должно удовлетворять ряду требований: быть достаточно теплым в холодный период года, прохладным — в жаркий, защищать человека от осадков, от пронизывающего ветра и т.п.
Вопрос формирования комфортных условий проживания в своем жилище человек решает со дня своего сотворения по настоящее время. В древности человек боролся с жарой скорее интуитивно, чем осознанно, выбирая в качестве жилища пещеры и гроты на склонах холмов и гор, где самой природой в течение всего года поддерживается постоянная температура. Но далеко не везде имели место подобные естественные укрытия. Человек начинает сооружать искусственные укрытия, строить свое собственное жилье, В качестве строительных материалов используются подручные средства, из которых наиболее подходящими для строительства выбираются материалы с низким коэффициентом теплопередачи (древесина, камень-ракушечник, стебли растений и т.д.). Было замечено» что материалы с большой теплоемкостью обладают значительной тепловой инертностью, они долго нагреваются, охлаждая воздух в помещении, и длительное время остывают, согревая помещение.
Человек заметил, что процесс испарения жидкостей сопровождается поглощением тепловой энергии, т. е. охлаждением окружающей среды, и этим явлением часто пользовался. Так жители древней Индии укладывали на подоконники своих жилищ циновки из рисовой соломки и обильно смачивали их в наиболее жаркий период дня. Испаряясь, вода охлаждала поступающий в помещение воздух. Так задолго до появления бытовой техники человек использовал простейшие устройства для кондиционирования воздуха в жилище.
Жители центральной Азии широко применяли для хранения жидких скоропортящихся продуктов керамическую посуду и утварь. Керамика изготавливалась из глины и была достаточно пористой. Влаа из жидких продуктов просачивалась по порам посуды и интенсивно испарялась, охлаждая содержимое сосудов. Таким образом, древний человек широко использовал принципы, заложенные в современных холодильных машинах.
И так, механизмы для поддержания заданной температуры и влажности в помещении существуют уже давно. Да и сам принцип кондиционирования воздухаи регулирования температуры в жилищах и других зданиях» был запатентован еще в XIX веке. Хотя практическое воплощение запатентованного способа произошло спустя почти столетие в 1902 году, когда американский инженер Виллис Карриер сконструировал, изготовил и установил первую установку для охлаждения и осушки воздуха в одной из нью-йоркских типографий. После этого успешного проекта кондиционеры, как устройства для поддержания температуры и влажности в помещениях, стали широко распространяться по миру.
По принципу работы первые кондиционеры ничем не отличались от современных образцов. Менялись лишь размеры, технологии производства, используемые материалы и комплектующие. В первых кондиционерах в качестве хладагента использовался аммиак, представляющий из-за своей токсичности большую опасность для здоровья человека. Поэтому узлы и элементы холодильной машины, где Функционировал аммиак, старались изолировать от жилого помещения. Так появилась первая сплит-система, кондиционеры, разделенные на два блока.
После появления безопасного для организма человека хладагента — фреона необходимость разделять холодильную машину на две части отпала. Все блоки были собраны воедино и кондиционеры на том ми к параметрам воздуха. Несколько позже появились кондиционеры инвертного типа, способные не только охлаждать воздух в помещении в жаркое время года, но и обогревать эти помещения в холодное.
Таким образом, кондиционер, без которого немыслим современный быт человека, прошел долгий и тернистый путь своего развития и совершенствования, и этот путь продолжается и сегодня.
Исторические факты о кондиционировании
Еще в древние времена люди предпринимали попытки бороться с летней жарой. В период летнего зноя они предпочитали прятаться в пещерах, поскольку там всегда царила приятная прохлада. Позже человек начал пытаться искусственным путем вернуть в свое жилье прохладу. Перед входом он стелил травяные подстилки, смоченные водой, что позволяло охлаждать воздух, который поступал в помещение.
Но настоящая революция в сфере кондиционирования началась в позапрошлом столетии. Впервые слово «кондиционер» упомянул француз Жанн Шабаннес в 1815 году. Несмотря на то, что он получил патент на кондиционирование воздуха в помещениях, воплотить свою идею в жизнь все же не смог.
Только в 1902 году инженер из США Уиллис Карриер смог собрать первую холодильную машину. Интересно, но она предназначалась не для охлаждения воздуха, а устранения влажности.
Успех первых кондиционеров был просто невероятным. Так установленная в 1924 году в детройтском универсальном магазине холодильная система принесла невероятную популярность хозяину, поскольку от зевак просто не было отбоя.
В 1929 году компания General Electric представила на рынок первый кондиционер, который стал прототипом современных сплит-систем. В качестве хладагента в нем использовался вредный для здоровья человека аммиак, поэтому его блоки располагали вне охлаждаемого помещения. Именно благодаря этой особенности он по праву считается первой сплит-системой.
После появления безопасного фреона (1931 год) французские разработчики приняри решение собрать все узлы кондиционера в одном корпусе. Подобные устройства и считаются потомками оконных кондиционеров, которые используются и в наши дни. Их популярность является вполне обоснованной, поскольку они значительно дешевле настенных сплит-систем, кроме того, монтаж данных установок не требует применения специального инструмента и навыка.
В 50—60-х лидерами по производству кондиционеров считались американцы, но японцам удалось перехватить инициативу. Компания Daikin в 1958 году предложила кондиционер, который мог производить тепло. С 1961 Toshiba начала серийное производство новой системы. Выпускаемое ею устройство было разделено на два блока: более шумный устанавливался на улице, а тихий – внутри помещения. Поэтому такие кондиционеры считались гораздо комфортнее своих предшественников. Другое их преимущество заключалось в том, что внутренний блок можно было размещать практически в любом месте дома.
Уже в 1968 году появился кондиционер, являющийся типичным представителем мультисплит-систем. Он имел один внешний блок, вместе с которым работало несколько внутренних. Первые инверторы предложила в 1981 году Toshiba, которые могли плавно регулировать свою производительность. Через год компания Daikin предложила VRV кондиционеры (Variable Refrigeraht Volume) в которых использовались общие системы трубопроводов.
Для уменьшения габаритных размеров 
Герметичные компрессоры выполнены в виде единой с электродвигателем конструкции, расположенной в едином, неразборном, герметичном корпусе. Мощность электродвигателей в зависимости от 
Компрессор является одним из основных элементов холодильной установки. Его основной функцией является всасывание парообразного фреона из 
Колыбелью человечества на Земле считаются южные широты, ее тропическая часть. Жизнь могла зародиться и развиваться только при наличии благоприятных для организма условиях, которые могли реализоваться только в тропиках.