ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ КОНДИЦИОНЕРА В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 12Следующая ⇒

Производители бытовых кондиционеров с реверсивным циклом в технической документации на товар, как правило, указывают температурный диапазон, в котором можно эксплуатировать кондиционер. Нижняя граница этого диапазона редко опускается до температуры ниже -5°С для режима " холод" и 0°С для режима " тепло". Что произойдет с кондиционером, если пренебречь этим ограничением? Что необходимо сделать, чтобы кондиционер можно было эксплуатировать при более низких температурах, без риска вывести его из строя? Эти вопросы являются особенно актуальными в условиях зимы и поэтому требуют ответа.

Если следовать рекомендациям производителя, то лучший способ эксплуатации кондиционера в холодное время года при отрицательных температурах наружного воздуха - это его консервация.

Консервация кондиционера на зиму предусматривает следующие мероприятия (как правило данные мероприятия никто не выполняет).

1. Конденсация хладагента в наружный блок, которая предусматривает выполнение

следующих операций:

- подключение манометрического коллектора к сервисному порту;

- включение кондиционера на " холод";

- запирание жидкостного вентиля компрессорно-конденсаторного блока кондиционера;

- запирание газового вентиля при давлении всасывания ниже атмосферного;

- отключение манометрического коллектора. Это позволит избежать потерь хладагента через неплотности наружной фреоновой магистрали.

2. Отключение или блокировка цепей запуска компрессора, исключающая ошибочный запуск компрессора.

3. Ограждение компрессорно-конденсаторного блока кондиционера с целью исключить его повреждение льдом или падающими сосульками (при необходимости).

Что же делать, если без кондиционера зимой не обойтись? Как уменьшить риск серьезной поломки кондиционера?

Выясним, что же происходит внутри кондиционера при низких температурах окружающего воздуха. Известно, что бытовые кондиционеры не производят холод или тепло, они лишь " перекачивают" тепло из одного термоизолированного объема в другой, то есть - по принципу действия - это " тепловые насосы". Для переноса тепла используются специальные вещества - хладагенты. Обмен теплом между хладагентом и окружающим воздухом происходит через воздушные теплообменники.

Схематически это выглядит так:

- тепло из воздуха в одном термоизолированном объеме через теплообменник поглощается хладагентом;

- хладагент с помощью компрессора перекачивается в другой теплообменник;

- тепло, аккумулированное хладагентом через теплообменник, сбрасывается в воздух.

Производительность воздушного теплообменника или количество тепла, которое может отдать или получить хладагент через теплообменник, зависит от конструкции и температуры воздуха, проходящего через него. Поэтому суть основной проблемы, ограничивающей использование бытового кондиционера с реверсивным циклом зимой, - изменение производительности теплообменника компрессорно-конденсаторного блока при снижении температуры окружающего воздуха. Причем при работе на " холод" теплообменник оказывается переразмеренным (слишком большим), а при работе на " тепло" - недоразмеренным (слишком маленьким).

При работе кондиционера в режиме " холод" возникают также и дополнительные проблемы:

1. снижение производительности холодильной машины;

2. увеличение продолжительности переходного режима работы холодильной машины (кондиционера);

3. " натекание" жидкого хладагента в картер компрессора;

4. проблема запуска компрессоров при низких температурах окружающего воздуха;

5. проблема отвода дренажной воды.

Остановимся на отрицательных последствиях указанных проблем. А именно:

- снижение холодопроизводительности кондиционера;

- обмерзание внутреннего блока кондиционера и, как следствие, еще большее снижение производительности, риск гидроудара и повреждения компрессора;

- нарушение работы системы отвода конденсата (конденсат по покрытому льдом теплообменнику стекает мимо дренажной ванны на вентилятор и выбрасывается в помещение);

- ухудшение охлаждения электродвигателя компрессора, периодическое срабатывание тепловой защиты, риск теплового пробоя изоляции;

- чрезмерное повышение температуры нагнетания компрессора, риск повреждения пластмассовых деталей четырехходового вентиля;

- риск гидравлического удара при пуске компрессора из-за вскипания хладагента, натекшего в компрессор;

- замерзание дренажной магистрали.

К счастью, перечисленные проблемы, возникающие при работе кондиционера на " холод", имеют решение. Это использование зимнего комплекта кондиционера.

В состав зимнего комплекта входит:

1. Замедлитель скорости вращения вентилятора - вариатор. Он решает задачу снижения производительности теплообменника компрессорно-конденсаторного блока путем уменьшения потока воздуха, проходящего через него. Чувствительным элементом замедлителя является датчик, контролирующий температуру конденсации. Исполнительным элементом - регулятор скорости вращения вентилятора обдувающего теплообменник. Замедлитель реализует функцию поддержания заданной температуры конденсации. Попутно решаются проблемы снижения производительности кондиционера, обмерзания внутреннего блока и другие, связанные с переразмеренностью теплообменника компрессорно-конденсаторного блока (рис. 1).

2. Нагреватель картера компрессора. Он решает проблемы пуска холодного компрессора, препятствуя его повреждению (рис. 2).

Рис. 1. Таким образом, устанавливается замедлитель

Рис. 2. Установленный картерный нагревател ь

Механизм защиты следующий: при остановке компрессора включается нагреватель картера, установленный на компрессоре. Даже небольшая разница температур компрессора и остальных деталей наружного блока, создаваемая нагревателем картера, исключает натекание хладагента в картер. Масло не загустевает, вскипание хладагента при пуске компрессора не происходит.

3. Дренажный нагреватель. Он осуществляет отвод конденсата из кондиционера, если дренаж выведен наружу. В настоящее время используют несколько типов дренажных нагревателей. По способу установки их можно разделить на 2 группы:
1 - дренажные нагреватели, устанавливаемые внутрь дренажной магистрали;
2 - дренажные нагреватели, устанавливаемые снаружи дренажной магистрали.

Вариант зимнего комплекта кондиционера приведен на рис. 3.

Рис. 3. Комплект для " адаптации" кондиционера к работе зимой:
1 - замедлитель скорости вращения вентилятора;
2 - картерный нагреватель;
3 - дренажный нагреватель

Каковы же проблемы, возникающие при работе кондиционера с реверсивным циклом на " тепло" при отрицательных температурах?

Заметим, что существует два источника тепла, которое " перекачивает" кондиционер в помещение. Во-первых, это тепло, которое забирается из наружного воздуха. Во-вторых, это теплота работы сжатия компрессора и теплота, выделяемая электродвигателем компрессора.

Первая составляющая сильно зависит от температуры наружного воздуха и по сути определяет все негативные явления происходящие в кондиционере при низких температурах наружного воздуха. Для того чтобы тепло наружного воздуха перетекало в нужном направлении, температура фазового перехода хладагента (испарения) должна соответствовать определенной величине, которая является характеристикой теплообменника и называется полным перепадом.

Что происходит в кондиционере, работающем на " тепло", при температурах, близких к 0°С?

Температура фазового перехода для нормального процесса переноса тепла устанавливается ниже температуры окружающего воздуха на величину полного перепада, которая для наружных блоков бытовых кондиционеров составляет 5-15°С. То есть уже при температуре окружающего воздуха +5°С температура фазового перехода (испарения), даже для хорошего теплообменника с малым перепадом, отрицательная. Это приводит к тому, что теплообменник начинает покрываться инеем, ухудшается теплообмен с воздухом, растет полный температурный перепад, температура испарения падает. Поскольку производительность кондиционера практически пропорционально зависит от давления (температуры) испарения, она также падает.

Мощности " заросшего" инеем теплообменника недостаточно для испарения поступающего в него жидкого хладагента, и он начинает поступать на всасывание компрессора.

Какие последствия для кондиционера это может вызвать?

1. Система оттаивания наружного блока, периодически включающаяся в работу, приводит к образованию льда внутри компрессорно-конденсаторного блока кондиционера и, в свою очередь, к блокировке или разрушению лопастей вентилятора.

2. Жидкий хладагент, не испарившийся в теплообменнике, попадает в магистраль всасывания, затем в отделитель жидкости, далее внутрь компрессора, вызывая гидравлический удар.

3. Перегрев, а затем (при попадании жидкого хладагента внутрь корпуса компрессора) обмерзание компрессора.

Причина перечисленных последствий - слишком низкая производительность теплообменника компрессорно-конденсаторного блока кондиционера при снижении температуры наружного воздуха. Действенных методов повышения этой производительности, к сожалению, нет. Последствия, как правило, катастрофические. Поэтому включать кондиционер на " тепло" при отрицательных температурах окружающего воздуха категорически нельзя.

Подводя итог, можно сказать:

1. Лучший способ эксплуатации кондиционера зимой – консервация;

2. При необходимости можно эксплуатировать кондиционер, но только в режиме " холод" и при условии оборудования его зимним комплектом.

ИНВЕРТОРНЫЕ КОНДИЦИОНЕРЫ

Активное развитие рынка кондиционеров приводит к быстрому внедрению любых новшеств, особенно позволяющих сделать кондиционер более эффективным и экономичным. Особенно большие перспективы в этом направлении открылись с появлением сплит-систем инверторного типа. Их основное отличие от традиционных моделей заключается в возможности плавно регулировать число оборотов двигателя компрессора, а, следовательно, - мощность кондиционера. Что же это дает?

В обычной (классической) сплит-системе двигатель компрессора имеет только два режима: включен и выключен (позиционная регулировка мощности). Поэтому традиционный кондиционер работает короткими импульсами: включается на полную мощность, доводит температуру до оптимальной и переходит в режим ожидания пока она снова не изменится в ту или другую сторону.

Несколько иначе действует кондиционер с инверторным управлением, мощность которого может плавно регулироваться. После того, как температура в помещении достигла заданного на пульте значения такой кондиционер не выключается, а снижает обороты компрессора и поддерживает температуру на заданном уровне. Такая схема работы позволяет экономить электричество - от 23 до 30% в зависимости от марки кондиционера. Более того, некоторые современные модели при определенных режимах работы позволяют сберечь до 30% энергии!

При этом большую часть времени кондиционер работает на малой скорости вентилятора внутреннего блока, а, следовательно, уровень шума минимален. К тому же отсутствуют скачки звукового давления, происходящие из-за переключения скоростей вентилятора, особенно чувствительные при пуске. Также на уровень шума влияет отсутствие потрескивания теплообменника при постоянных включениях-выключениях компрессора (т.е. при остывании-нагревании). Отсутствие частых включений на полную мощность уменьшает и риск простуды, ведь большую часть времени воздушный поток минимален.

Ко всему прочему при равномерной постоянной работе главный узел кондиционера - компрессор служит дольше. По интенсивности износа каждый пуск стоит как минимум получаса непрерывной нагрузки, а потому инверторный кондиционер служит дольше. Неудивительно, что бережливые японцы проявили к этим сплит-системам самый живой интерес, ведь местные цены на электричество - повод для харакири.

Если в 1986 году доля инверторов не превышала 25% от общего числа продаваемых в Японии кондиционеров, то уже в 1998 году они составляли основу рынка. По сведениям Министерства Международной Торговли и Индустрии (MITI) из 7, 2 млн. бытовых кондиционеров, проданных в Японии 5, 7 миллиона или 80% пришлось на инверторные системы. По прогнозам специалистов их доля будет увеличиваться и дальше, прежде всего за счет активного внедрения подобных технологий на мощных полупромышленных моделях. К тому же в Японии ценовая разница между традиционной и инверторной моделью сократилась до минимума и сегодня не превышает $100.

Правда, в остальном мире к экономии электроэнергии относятся не столь трепетно, а потому до самого последнего времени инвертора находили спрос в основном у себя на родине. Положение стало меняться к середине 90-ых годов, когда спрос на эту технику стал ощущаться в других промышленно развитых странах, прежде всего в Европе, в Южной Корее, в Австралии. Предлагается подобное оборудование и у нас.

Впервые поставки бытовых инверторных кондиционеров на российский рынок начались еще 1994 году благодаря компании Fujitsu General, однако, это событие прошло почти незамеченным. Год спустя активную пропаганду этой техники в нашей стране развернула компания Sharp. Еще через два года, в 1997 году в России появились инверторные сплит и мультисплит-системы Hitachi и Mitsubishi Electric, и, наконец, подобную технику предложили сразу четыре компании: Daikin, Airwell, CHOFU и Panasonic, анонсировали инверторные модели Mitsubishi Heavy и Sanyo.

Таким образом, предложение инверторных сплит и мультисплит-систем приобрело массовый характер, правда их реальная доля в общем объеме продаж пока не превышает 20 %.

А это однозначно говорит о том, что устойчивый спрос на эту технику появился и за пределами Японии, а, следовательно, ее более широкое распространение - вопрос времени.

Итак, подытожив можно выделить следующие плюсы инверторных кондиционеров:

- плавная микро-регулировка приводит к стабильности комнатной температуры без ее неприятных резких колебаний (т.е. нет риска простудиться);

- снижение на 25…30% энергопотребления, т.к. кондиционер основное время работает на экономичном режиме;

- работа на постоянном токе;

- большая долговечность компрессора за счет отсутствия его постоянных включений-выключений;

- работа при больших отрицательных температурах (до – 15^оС);

- более тихая работа внутренних и внешних блоков;

- быстрое достижение заданной температуры;

- более высокий коэффециент термической эффективности;

- эффективная работа при падении напряжения в сети;

- концентрация ноу-хау в инверторной гамме кондиционеров;

- отсутствие скачков напряжения в сети при постоянных включениях-выключениях компрессора;

- меньше шансов сгорания обмотки привода компрессора.

ТИПЫ КОНДИЦИОНЕРОВ

Оконный кондиционер

Оконным называют моноблочный кондиционер, который устанавливается в оконном проеме или тонкой стене.

По сравнению со сплит-системой, оконный кондиционер больше шумит и уменьшает площадь остекления, поскольку жестко привязан к оконному проему. Однако благодаря относительной дешевизне, простоте монтажа, меньшему количеству фреона в системе " оконники" по-прежнему пользуются спросом, особенно в регионах. Для монтажа оконного кондиционера не требуется специальных навыков и инструментов, а потому установить его может даже начинающий столяр. Главное - избежать перекоса и не оставлять щелей между корпусом кондиционера и оконной рамой. К тому же оконные кондиционеры имеют еще одно преимущество - большинство из них способно осуществлять частичную вытяжку пропускаемого через аппарат воздуха (5-10%). В этом случае приток свежего воздуха в помещение происходит через неплотности в дверях и окнах. Однако, приобретая оконный кондиционер, надо помнить следующее:

- Его нельзя загораживать плотными шторами или жалюзи. В этом случае кондиционер будет создавать комфорт не в помещении, а в пространстве между окном и шторами. Выбирая оконный кондиционер, необходимо удостовериться, что его ширина меньше ширины окна.

- Если в доме или офисе установлены витражи или стеклопакеты в рамах из ПВХ или алюминия, монтаж оконного кондиционера может стать " золотым". К тому же в этом случае кондиционер не сможет работать " на вытяжку".

Устанавливая оконный кондиционер, нужно помнить, что на расстоянии полтора-два метра от него в направлении выброса холодного (нагретого) воздуха лучше не садиться.

На тепло оконные кондиционеры работают в режиме теплового насоса, а также существуют модели с тэновым нагревом.

Существуют также модели с ИК пультом дистанционного управления.

Плюсы оконных кондиционеров:

- низкая цена;

- простота монтажа;

- частичная вытяжка воздуха из помещения (5-10%).

Минусы оконных кондиционеров:

- высокий уровень шума;

- мостик холода в зимний период;

- загораживание части оконного проема;

- неудобство управления;

- недостаточная точность поддержания температуры.

Мобильные кондиционеры

Мобильные кондиционеры можно разделить на две группы. Во-первых, это мобильные моноблоки, связанные с улицей гибким гофрированным шлангом. Обычно его выводят в форточку, приоткрытое окно или дверь. Через эту же щель в помещение попадает нагретый воздух с улицы, потому некоторые владельцы делают специальные заглушки в оконных рамах. Дренаж в мобильных кондиционерах отводится либо в конденсатосборник, либо попадает на теплообменник конденсатора и распыляется на улицу через гофрированный теплоотводящий шланг.
Иначе устроены мобильные сплит-системы, которые имеют внутренний и внешний блоки. Между собой они связаны гибким шлангом в котором находятся фреоновые трубки и электрические коммуникации. Работа такого кондиционера практически не отличается от действия обычной сплит-системы, за исключением того, что мобильный кондиционер не требует монтажа. При этом компрессор находится в отличие от стандартной сплит-системы во внутреннем блоке. Фреоновую магистраль можно разбирать и собирать несколько раз (это связано с утечкой хладагента).

На тепло мобильные сплит-системы работают в режиме теплового насоса, как и обычные сплиты, а мобильные моноблоки имеют тэновый нагрев.

Плюсы мобильного кондиционера:

- возможность перемещения в разные помещения;

- не нужен профессиональный монтаж.

Минусы мобильного кондиционера:

- довольно высокая цена;

- высокий уровень шума;

- бесполезность зимой;

- необходимость открытия окон.

Кондиционеры сплит-системы

Сплит-система (от английского “Split” – раздельный) – это кондиционер, состоящий из внешнего (компрессорно-конденсаторного) и внутреннего (испарительного) блоков. Внешний блок обычно монтируется на фасаде зданий, внутренний – в зависимости от исполнения, на стене, на полу, на потолке или за декоративным потолком. Соединяются эти блоки двумя тонкими медными трубками в теплоизоляции. Трубки проводятся внутри стен, в подвесных потолках, за панелями и т.д. или закрываются декоративными пластиковыми коробами.

Принципиально сплит-системы были созданы для того, чтобы вынести основные источники шума (компрессор, четырехходовой вентиль, капиллярная трубка) за пределы помещения. Уровень шума у самых «продвинутых» моделей достигает 22…26 dB, дальнейшее уменьшение шума возможно только при установке на фреоновой магистраль шумоглушителей.

3.1.Сплит-системы настенного типа (10 –100 м²)

Сплит-системы настенного типа – наиболее широко распространенные кондиционеры на Российском рынке. Область применения данного типа кондиционеров это, прежде всего квартиры, загородные дома, офисы, мини-магазины и.т.д.

Рассмотрим более подробно конструкцию сплит-систем настенного типа.
В наружном блоке установлены компрессор (1), четырехходовой клапан (2), теплообменник-конденсатор (3) и капиллярная трубка.

Компрессор закрыт звукоизоляцией (4). Обдув конденсатора производится вентилятором (5) через жалюзи кожуха (6) и выходную решетку (7). Соединение с трубками холодильного контура осуществляется двух ходовым клапаном (8) и трех ходовым клапаном (9).

Отвод дренажа из внешнего блока при работе в режиме обогрева производится самотеком из поддона (10) через сливной патрубок (11).

Внешний блок устанавливается на специальной монтажной раме, прикрепляемой к стене здания (на рисунке не показаны).

Во внутреннем блоке расположен теплообменник-испаритель (12). Обдув теплообменника производится вентилятором тангенциального типа (13).

Воздух из помещения забирается через решетку (14) и входной фильтр (15). Через направляющие жалюзи (16) и створки (17) обработанный воздух подается в помещение.
На лицевой панели (18) устанавливаются светодиоды (19) сигнализации режима работы и неисправности кондиционера.

Датчиками температуры (20) замеряется температура воздуха на входе в кондиционер и температура теплообменника-испарителя.

Плата управления (21) с микропроцессором управляет работой всего кондиционера.
Внутренний блок устанавливается на монтажной плате (22), прикрепляемой к стене помещения.
Регулятор потока — представляет собой капиллярную трубку. Теплообменники — выполняются в виде многорядной медной трубки с пластинчатым оребрением.
Вентиляторы — во внешнем блоке устанавливаются осевые вентиляторы с регулируемой скоростью вращения. Во внутреннем блоке используются вентиляторы тангенциального типа.

Такие вентиляторы хорошо вписываются в конструкцию блока и позволяют получить широкую струю выходящего воздуха с малым уровнем шума. Дренажная система — при работе кондиционера может происходить конденсация влаги из воздуха, проходящего через испаритель.

Для сбора конденсата, образующегося при прохождении воздушного потока через испаритель, имеется специальный поддон, откуда влага самотеком выводится на улицу либо отводится в канализацию или дополнительную емкость. В некоторых случаях для отвода конденсата используется дренажный насос, который позволяет забрать конденсат из поддона внутреннего блока, поднять его на необходимую высоту и далее самотеком направить в канализацию. Система управления — выполнена на базе микропроцессора, так как широкий диапазон различных режимов работы кондиционера, обилие выполняемых функций, дистанционное управление, самодиагностика требуют применения сложных алгоритмов управления.

Плюсы сплит-систем:

- бесшумность;

- красивый дизайн;

- полный пакет функций;

- возможность установки практически в любом месте помещения.

Минусы сплит-систем:

- необходимость профессионального монтажа;

- высокая цена;

- отсутствие притока свежего воздуха.

Мульти сплит-системы

В ряде случаев количество внешних блоков можно сократить, используя мультисплит-системы, в которых на один внешний блок можно разместить до четырех внутренних. Сложность монтажа, при этом, несколько возрастает, поскольку большая протяженность соединительных трубопроводов создает определенные неудобства при их прокладке.
Использование мульти сплит-систем целесообразно в следующих случаях:

- здание представляет собой памятник архитектуры;

- архитектурой дома предусматривается навеска внешних блоков ограниченного количества и в определенном месте;

- личные мотивы (нежелание хозяина «светиться»).

Плюсы мульти сплит-смстем:

- один внешний блок.

Минусы мульти сплит-смстем:

- сложность монтажа;

- более высокая цена;

- невозможность одновременной работы на тепло и на холод разных внутренних блоков;

- меньшая надежность (один компрессор и один управляющий блок на несколько внутренников.

3.3.Канальные сплит-системы (50 – 300 м²)

Канальные кондиционеры - предназначены, как правило, для кондиционирования нескольких помещений одновременно.

Канальный кондиционер, прежде всего, рассчитан на работу в режиме рециркуляции, и в таком качестве он более близок к кондиционерам сплит-систем. Основное отличие заключается в том, что внутренние блоки канальных кондиционеров устанавливаются за подвесным потолком, в гардеробных и т.д., а воздух забирается и раздается воздуховодами по кондиционируемым помещениям.

Внутренний блок канального кондиционера имеет более простую конструкцию, так как к нему не предъявляется требований дизайна в отличие от кондиционеров сплит-систем.

Воздух забирается из помещения через заборную решетку, проходит внутренний блок и системой воздуховодов снова подается в помещения через распределительные решетки. Блок имеет более мощный вентилятор, позволяющий преодолеть сопротивление распределительных воздуховодов и решеток.

Канальный кондиционер, также как и обычный кондиционер сплит-системы, состоит из двух блоков - компрессорно-конденсаторного (наружного блока) и испарительного (внутреннего блока).

Канальный кондиционер рассчитан в основном на работу только на рециркуляцию и не всегда может подавать в помещение свежий воздух. Это вызвано тем, что температура подаваемого в рабочую зону воздуха согласно требованиям СНиПа не должна быть ниже 14-16°С. Поэтому при меньших температурах наружного воздуха необходимо обязательно подогревать забираемый с улицы воздух, даже при работе системы в режиме охлаждения.

Подогрев свежего воздуха в прохладное время года может обеспечиваться применением моделей кондиционеров с тепловым насосом. Однако в холодное время года при температуре наружного воздуха ниже минус 10-15 °С теплопроизводительности кондиционера становится недостаточно.

Для обеспечения круглогодичной подачи свежего воздуха в дополнение к канальному кондиционеру необходимо устанавливать специальные электрические или водяные нагреватели, обеспечивающие необходимый подогрев подаваемого воздуха в прохладное время года, или применять отдельные приточные вентиляционные установки со встроенными нагревателями.

Дополнительные электронагреватели или приточные установки должны иметь свою систему автоматики. Поэтому в случае необходимости круглогодичного использования канального кондиционера с подачей свежего воздуха необходимо разрабатывать индивидуальную систему управления нагревателем или ставить дополнительный пульт управления приточной установкой. В обоих случаях это приводит к усложнению и удорожанию проекта и дополнительным неудобствам пользователя, вынужденного " работать" двумя пультами.

В отличие от обычных сплит-систем, не подающих свежий воздух в помещение, сплит-системы с приточной вентиляцией - это высокоэффективная система кондиционирования и вентиляции. Вы круглый год поддерживаете в своих комнатах желаемую температуру и поступление очищенного свежего воздуха в соответствии с санитарными нормами. При этом дизайн интерьера не нарушается, потому что все оборудование монтируется за подвесным потолком. В интерьере остаются лишь изящные декоративные решетки для подачи воздуха.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒