Устройство и принцип работы сплит-системы

Среди кондиционеров всех типов, разработанных когда-то и известных потребителю, наибольшим спросом пользуется сплит-система. Она является самой энергоэффективной и малошумящей (внутри помещения). В быту она вытеснила куда более шумные оконные кондиционеры.

Сплит-система – это наружный и внутренний блоки, отделённые друг от друга наружной стеной здания или строения. Стандартная комплектация блоков кондиционера – компрессор, конденсатор, испаритель, ТРВ и два вентилятора.

Компрессор – это двигатель, гоняющий хладагент по холодильному змеевику в наружном и внутреннем блоках. Его механизм, заключённый в непроницаемый для внешнего воздуха и водяных паров корпус, располагает также резервуаром, в который залито машинное масло, уменьшающее трение его деталей и снижающее износ двигателя в сотни раз. Различают компрессоры, построенные на поршневой или скроллинговой (спиральной) основе. Компрессоры с поршнем стоят значительно ниже, чем спиральные. Их надёжность в несколько раз ниже – особенно при температуре до -20 градусов.

В состав конденсатора фреона входят змеевик с радиатором, где сжиженный фреон отдаёт ему тепло, удаляемое затем при помощи вентилятора. Конденсатором также называют радиатор, на котором водяной пар из обдувающего воздуха превращается в капли воды. Вода собирается в резервуаре и затем вытекает по шлангу за пределы наружного блока.

В комплект блока испарителя входят змеевик и радиатор внутреннего блока. В нём жидкий фреон превращается в газообразный, он забирает с собой тепло из помещения. Взамен он отдаёт холод, который и выдувается с помощью вентилятора со ставших ледяными пластин радиатора.

Теплорегулирующий вентиль или четырёхходовой клапан позволяет кондиционеру переключаться из режима охлаждения в режим обогрева и обратно. При этом направление движения фреона меняется на противоположное.

Если бы не вентиляторы, удаление тепла с радиатора змеевика и компрессора наружного блока – равно как и холода из внутреннего блока – происходило бы крайне медленно и неэффективно. В лучшем случае кондиционер часто бы останавливался, за чем проследила бы автоматика. В худшем – он быстро бы вышел из строя из-за перегрева компрессора и покрытия одной из трубок фреоновой теплотрассы снежной шубой. Вентилятор наружного блока удаляет избыток жара из наружного блока. Во внутреннем блоке вентилятор выдувает образовавшийся на радиаторе холод в саму комнату.

Кроме мотора-компрессора, змеевиков с радиаторами, вентиляторов и ТРВ, в старые советские и российские оконные кондиционеры встраивалось электромеханическое управление на основе термостатов, реле и простейших транзисторных ключей. Как и в старых холодильниках 20-летней и более давности, электромеханика регулировала нагрузку на вентиляторы и компрессор, не позволяя им перерабатывать больше положенного – и вместе с тем перегреваться.

В современных кондиционерах вместо реле, мощных диодов и транзисторов используется плата электронного управления на современных бескорпусных микросборках. От электромеханического модуля она отличается наличием процессора. Из микрочипа (постоянного запоминающего устройства, ПЗУ) через оперативную память он считывает «вшитую» в чип ПЗУ программу. Последняя не только не допускает перегрузки основных, жизненно важных для кондиционера узлов, но и позволяет ему работать в нескольких режимах. Это даёт возможность потребителю за несколько секунд подстроить работу кондиционера под свои потребности.

Шторки жалюзи внутреннего блока опускает и поднимает шаговый переменный двигатель, соединённый с ними при помощи длинной (почти как сам внутренний блок) оси. Он управляется драйвером – отдельной мини-платой, получающей ток от блока питания. Она преобразует это напряжение в импульсы переменного тока – по числу фаз, равных числу самих катушечных обмоток двигателя, и обеспечивает (с его помощью) поворот шторок вокруг своей оси на нужный угол.

Один из термисторов расположен на внутреннем блоке – на входе втягиваемого в сам блок воздуха. Он сообщает плате управления о фактической температуре воздуха в комнате. Второй – на компрессоре: при перегреве запылённого и загрязнённого снаружи компрессора кондиционер автоматически остановится – и запустится лишь после полного или частичного остывания мотора. Либо устройство отключится до тех пор, пока владелец снова не включит кондиционер.

На других двигателях (вентиляторы, движок для поворота жалюзи) термодатчики также ставят, когда модель кондиционера – из наиболее дорогих. При перегреве движка постоянно качающихся жалюзи – или запылённого вентилятора внешнего блока – кондиционер тут же прекращает работу.

Он включает в себя светодиодную панель и/или небольшой дисплей. В моделях настенных сплит-систем это, как правило, светодиоды, показывающие, как работает кондиционер – «Сеть», «Охлаждение», «Обогрев», «Сушка», «Ионизация», «Ошибка» (или «Авария»), светодиоды индикации о температуре (если она регулируется пошагово, а не с точностью до градуса). В продвинутых моделях светодиодный ряд заменяет дисплей с подсветкой, отображающий температуру, режим, уровень нагрузки и другие полезные диагностические данные (если что-то пойдёт не так).

У низкобюджетных моделей, как и у оконных кондиционеров из недавнего прошлого, присутствует выключатель питания и шаговый переключатель на несколько позиций. Последний может иметь позиции «Малый холод», «Больший холод», «Вентиляция» и «Обогрев». Вместо переключателей могут присутствовать кнопки – как на пульте. Достоинство такого способа – простота управления. Недостаток – нужно лишний раз встать, чтобы нажать на кнопки или повернуть рукоятку переключателя, что не всегда нравится пожилым или заболевшим людям. Более дорогие модели управляются с пульта.

Главная функция кондиционера – охлаждение воздуха в комнатах в летний зной. Современные кондиционеры также обросли и такими дополнительными функциями, как:

• нагрев воздуха в комнатах зимой;
• очистка воздуха в комнате от пыли, удаление запахов (с помощью угольных фильтров тонкой очистки);
• аэроионизация (обогащение воздуха в комнате отрицательными ионами, полезными для здоровья);
• сушка слишком влажного воздуха.

В наиболее продвинутые модели кондиционеров стали встраивать мини-озонатор – контур-умножитель для получения статичного электричества, вырабатывающий 60–80 киловольт. Под влиянием коронного разряда свободный кислород в помещении превращается в озон, полезный человеку в малых количествах. Включение и отключение озонатора также осуществляется программно.

Комбинированные режимы работы у лучших и дорогих сплит-кондиционеров следующие:

• охлаждение с малыми оборотами вентилятора («малый холод»);
• охлаждение и сушка воздуха;
• обогрев и сушка;
• охлаждение с аэроионизацией;
• охлаждение, аэроионизация и озонирование;
• охлаждение и озонирование.

Производители редко объединяют, например, сушку, обогрев и режим ионизации. Список режимов может быть более десятка – все они переключаются с помощью пульта.

Цикл работы любого кондиционера включается несколько шагов.

1. В компрессор из внутреннего блока поступает газообразный фреон, сжатый всего до 3–5 атмосфер. Давление фреона должно быть до 20 атмосфер, так оно доводится до состояния жидкого, в котором хладагент и поступает во внешний змеевик. Здесь уже происходит отдача тепла фреона в сам радиатор контура. Излишек тепла тут же сдувается вентилятором внешнего блока в атмосферу.
2. Сжиженный, остывший в контуре фреон доходит до теплорегулирующего вентиля, откуда он выходит в меньшую трубку и направляется во внутренний блок с температурой +15–+20 градусов. Медь, из которой изготовлены трубки фреонотрассы и змеевики, активнее, чем латунь и сталь, проводит тепло. Чтобы холод не терялся, эту трубку надёжно изолируют поролоном или пенофолом, плохо проводящим тепло.
3. Дойдя до внутреннего блока, фреон проходит через штуцер соединения и попадает в змеевик с радиатором, аналогичный тому, что стоит в наружном блоке. Фреон испаряется и полностью переходит в газообразное состояние, уменьшая своё рабочее давление до 3 атмосфер. Контур остывает до 0 градусов и ниже.
4. Полученный холод тут же сдувается в комнатный воздух вентилятором, втягивающим тёплый воздух из комнаты через входные щели в верхней части внутреннего блока. С ледяного радиатора воздух выдувается в комнату через другие щели – он проходит между шторками жалюзи блока. Его температура на выходе – 5–12 градусов тепла.
5. Скинув холод, фреон минует змеевик внутреннего блока, проходит через выходной его штуцер и устремляется в медную трубку большего диаметра – уже в газообразном состоянии. И хотя сам фреон подогрет за счёт забранного из комнаты тепла, эту трубку также производитель рекомендует упаковывать в теплоизолятор, не позволяя фреону нагреться до температуры уличного зноя (до +58) прежде, чем тот достигнет входа компрессора. Это экономит ресурс самого компрессора, которому не нужно сжимать перегретый фреон дольше и до 40 атмосфер. Потребитель же избавляется от перерасхода денег за электричество.

Сплит-система исполняется в настенном, канальном, колонном, напольном, мультисплит- и кассетно-потолочном вариантах. Внешний блок – общий, количество внутренних блоков может отличаться. Сложнейший из всех вариантов – канальный кондиционер: он требует монтажа замкнутых приточно-вытяжных каналов, не сообщающихся с улицей. Мультисплит-системе нужна древовидная «трасса» – здесь внешний блок работает на несколько внутренних. Колонный и напольный кондиционеры ставятся на пол в углу, но «трасса» при этом существенно удлиняется – внешний блок нельзя вешать на высоте менее 2,5 м. Кассетный сложен в монтаже из-за разборки секций подвесного потолка в месте монтажа внутреннего блока.

Однако все сплит-системы работают одинаково.

Далее смотрите видео об устройстве и принципе работы сплит-системы.