Устройство кондиционера: из чего состоит сплит-система и как она работает
Сплит-система — это наружный и внутренний блоки, соединённые двумя медными трубками с хладагентом и кабелем.
Кондиционер не производит холод, а переносит тепло. Хладагент кипит в испарителе внутреннего блока и забирает тепло из комнаты, компрессор сжимает его пар, а в конденсаторе наружного блока хладагент конденсируется и отдаёт тепло на улицу.
Схема и основные узлы
| Узел | Где находится | Что делает |
|---|---|---|
| Компрессор | Наружный блок | Сжимает пар хладагента и гонит его по контуру. Главный потребитель электроэнергии |
| Конденсатор (наружный теплообменник) | Наружный блок | Хладагент конденсируется и отдаёт тепло наружному воздуху |
| Расширительное устройство: ЭРВ или капиллярная трубка | Обычно наружный блок | Снижает давление жидкого хладагента, его температура резко падает |
| Испаритель (внутренний теплообменник) | Внутренний блок | Хладагент кипит и забирает тепло у воздуха помещения |
| Четырёхходовой клапан | Наружный блок, только у моделей с обогревом | Меняет направление потока: охлаждение или обогрев |
| Вентиляторы | Оба блока | Прогоняют воздух через теплообменники |
| Межблочные трубки | Между блоками | Тонкая — жидкий хладагент, толстая — пар хладагента |
| Плата управления и датчики | Оба блока | Поддерживают температуру, защищают компрессор, выводят коды ошибок |
| Поддон и дренаж | Внутренний блок | Собирают и отводят конденсат, выпавший из воздуха на испарителе |
Наружный блок
- Компрессор: сжимает пар хладагента, повышая его давление и температуру, и обеспечивает циркуляцию по контуру. В бытовых сплитах чаще всего стоит ротационный компрессор.
- Наружный теплообменник: в режиме охлаждения это конденсатор — горячий пар хладагента отдаёт тепло наружному воздуху и превращается в жидкость. В режиме обогрева он работает испарителем.
- Расширительное устройство: электронный расширительный вентиль (ЭРВ) или капиллярная трубка — тонкая медная трубка, свёрнутая спиралью. Снижает давление жидкого хладагента перед испарителем.
- Четырёхходовой клапан: есть у моделей с обогревом. Меняет направление потока хладагента, и теплообменники блоков меняются ролями. По трубкам при этом всегда идёт хладагент, а не воздух.
- Вентилятор: продувает наружный воздух через теплообменник.
- Сервисные вентили: к ним подключают межблочные трубки. Через них мастер вакуумирует контур, заправляет хладагент и измеряет давление. Под защитными колпачками находятся штоки и ниппели.
- Плата управления и датчики: управляют компрессором и вентилятором, защищают компрессор от перегрева и перегрузки.
Воздушного фильтра, защищающего компрессор, в наружном блоке нет: компрессор герметичен. Внутри контура стоят сетчатые фильтры и у части моделей фильтр-осушитель — они задерживают окалину и влагу.
Внутренний блок
- Испаритель: теплообменник из медных трубок и алюминиевых рёбер. Хладагент в нём кипит и охлаждает проходящий воздух.
- Фильтры: обязательный — сетчатый фильтр грубой очистки от пыли и шерсти, его нужно регулярно промывать. Угольные, электростатические и антибактериальные фильтры ставят не во все модели.
- Поддон и дренаж: на холодном испарителе конденсируется влага из воздуха. Вода стекает в поддон и по дренажному шлангу уходит на улицу или в канализацию. У канальных и кассетных блоков часто есть дренажный насос.
- Жалюзи: распределяют поток воздуха по помещению, их положение меняется с пульта.
- Плата и датчики: датчик температуры воздуха и датчик теплообменника, приёмник сигнала пульта.
Вентиляторы
В наружном блоке стоит осевой вентилятор: воздух проходит через крыльчатку без изменения направления. Он создаёт небольшое статическое давление, но большой расход воздуха — этого достаточно для продувки теплообменника. Форму и число лопастей подбирают так, чтобы снизить шум при нужном расходе.
Во внутреннем блоке — диаметральный (тангенциальный) вентилятор: длинная крыльчатка, в которой воздух входит с одной стороны и выходит с другой, меняя направление. Он даёт ровный широкий поток, но внутри крыльчатки образуется вихрь, который шумит. Производители снижают шум неравномерным шагом лопаток и формой корпуса.
У современных моделей вентиляторы с двигателями постоянного тока меняют скорость плавно, а не ступенями, поэтому блок тише на малой нагрузке.
Принцип работы кондиционера
Кондиционер использует свойство хладагента кипеть при низкой температуре, забирая тепло, и конденсироваться при высокой, отдавая его. Режим охлаждения по шагам:
- Компрессор всасывает из испарителя пар хладагента и сжимает его. Давление и температура пара растут.
- Конденсатор: горячий пар отдаёт тепло наружному воздуху, который вентилятор выбрасывает на улицу. Хладагент конденсируется в жидкость.
- ЭРВ или капиллярная трубка: давление жидкости резко падает, и хладагент становится холодным — часть его сразу вскипает.
- Испаритель: холодный хладагент кипит, забирая тепло у воздуха помещения. Охлаждённый воздух вентилятор подаёт в комнату, пар возвращается в компрессор.
| Точка контура | Давление абс. / манометр, бар | Температура хладагента |
|---|---|---|
| Всасывание компрессора (после испарителя) | 9,5 / 8,5 | около +10 °C (кипение +5 °C, перегрев 5 K) |
| Нагнетание компрессора | 27,9 / 26,9 | около +95 °C |
| Жидкость после конденсатора | 27,9 / 26,9 | около +40 °C (конденсация +45 °C, переохлаждение 5 K) |
| После ЭРВ, на входе в испаритель | 9,5 / 8,5 | около +5 °C, смесь жидкости и пара |
Расчётный пример для жаркого дня: кипение +5 °C, конденсация +45 °C. Реальные значения зависят от температуры в помещении и на улице, загрузки и модели. Давление для других температур и хладагентов — в таблицах давления и температуры фреонов.
При обогреве четырёхходовой клапан разворачивает поток: горячий газ идёт во внутренний блок, который становится конденсатором, а наружный теплообменник забирает тепло у уличного воздуха. Подробнее о работе на обогрев в мороз — в статье «Можно ли включать кондиционер зимой».
Инверторный и обычный кондиционер
Обычный (on/off) кондиционер включает компрессор на полную мощность и останавливает его при достижении заданной температуры. Температура колеблется, а частые пуски изнашивают компрессор.
Инверторный кондиционер меняет частоту вращения компрессора и подстраивает производительность под нагрузку. Он точнее держит температуру, тратит меньше электроэнергии и работает на обогрев при более низкой температуре на улице.
Эксплуатационные поломки
Самая опасная для компрессора ситуация — жидкий хладагент на всасывании. Если хладагент не успевает полностью испариться, в компрессор попадает несжимаемая жидкость: это гидроудар, поломка клапанов и смыв масла. Причины:
- Мало воздуха через испаритель: грязный фильтр или испаритель, неисправный вентилятор внутреннего блока.
- Слишком малая нагрузка: кондиционер с большим запасом мощности в прохладном помещении.
- Переправка хладагентом или неисправный ЭРВ.
- Охлаждение зимой без зимнего комплекта: падает давление конденсации, испаритель обмерзает.
Другие частые неисправности — утечка хладагента, грязный конденсатор, ошибки монтажа — и расшифровка кодов ошибок собраны в статье «Неисправности кондиционеров и коды ошибок». Чтобы не ошибиться с запасом мощности, воспользуйтесь калькулятором мощности кондиционера, а диаметр межблочных трубок проверьте в LineSize.
Частые вопросы
Из чего состоит кондиционер?
Бытовая сплит-система состоит из наружного и внутреннего блоков, соединённых двумя медными трубками и кабелем. Холодильный контур образуют компрессор, конденсатор, расширительное устройство и испаритель. У моделей с обогревом добавляется четырёхходовой клапан.
Где находится компрессор кондиционера?
В наружном блоке. Поэтому внутренний блок работает тихо: в нём шумит только вентилятор.
Что находится во внутреннем блоке?
Испаритель, вентилятор, сетчатый фильтр, жалюзи, поддон для конденсата, плата управления с датчиками температуры. У канальных и кассетных блоков часто есть дренажный насос.
Что течёт по трубкам между блоками?
Хладагент, а не воздух. По тонкой трубке идёт жидкий хладагент, по толстой — пар. Сечение трубок подбирают по производительности и длине трассы.
Откуда вода из кондиционера?
Это влага из воздуха помещения. Испаритель холоднее точки росы, водяной пар конденсируется на его рёбрах и стекает в поддон, а оттуда по дренажу на улицу или в канализацию.
Чем инверторный кондиционер отличается от обычного?
Обычный (on/off) кондиционер включает компрессор на полную мощность и выключает его, когда достигнута температура. Инверторный плавно меняет частоту вращения компрессора и держит температуру без частых пусков. Он экономичнее, тише и лучше работает на обогрев в мороз.
Какой фреон в современных кондиционерах?
В новых бытовых сплит-системах в основном R32, в выпущенных раньше — R410A. R22 использовался в старых моделях и из-за вреда для озонового слоя выводится из оборота. Хладагенты между собой не взаимозаменяемы.
Большой объект — много сплит-систем? Для зданий с десятками помещений и производств часто выгоднее система чиллер-фанкойл: один чиллер охлаждает воду или гликоль для всех помещений, без длинных фреоновых трасс. Ксирон-Холод производит чиллеры ВМТ-Ксирон, в том числе для круглогодичной работы.