Принцип действия и характеристики кондиционирующих установок
По принципу действия кондиционеры, используемые в быту и на транспорте, можно разделить на насколько классов:
1 - фреоновые (парокомпрессионные, компрессорные),
2 - термоэлектрические,
3 - водоиспарительные.
1. Фреоновые (парокомпрессионные, компрессорные) кондиционеры имеют одинаковую конструкцию и включают следующие элементы [4]:
компрессор,
конденсатор,
испаритель,
дросселирующее устройство,
вентилятор,
хладагент (рис 1).
Рисунок 1 Парокомпрессионный кондиционер
Компрессор служит для повышения давления и перемещения хладгента – фреона по замкнутому контуру.
Конденсатор – это теплообменник, который располагается в наружном блоке и служит для перевода фреона в жидкую фазу.
Испаритель – теплообменник внутреннего блока, обеспечивает переход хладагента из жидкого состояния в газообразное.
Дросселирующее приспособление регулирует давление агента в холодильной части.
Вентилятор создает воздушный поток, направленный на конденсатор и испаритель.
Процесс охлаждения воздуха начинается во внешнем блоке кондиционера, где фреон находится в газообразном состоянии.
Оттуда хладагент засасывается в компрессор, где он сжимается и повышается его температура.
Затем фреон поступает в конденсатор, где он охлаждается с помощью вентилятора и переходит в жидкое состояние.
Затем в виде жидкости поступает в дросселирующее приспособление, которое уменьшает давление в системе, что понижает температуру кипения фреона.
В испарителе внутреннего блока фреон испаряется и переходит в газообразное состояние. На испарение фреона затрачивается тепло воздуха из помещения. Холодный воздух из испарителя поступает в помещение.
Затем процесс повторяется.
2. Термоэлектрический кондиционер работает на основе эффекта Пельтье. Эффект состоит в том, что в спаянных проводниках с существенно отличными термоэдс (рис. 2) и находящимися при разных температурах, возникает электрический ток. Величина электрического тока прямо пропорциональна разности температур на спаях [4].
Рис
2. Конструкция термоэлектрической
батареи с последовательным включением
термоэлементов.
Имеет место и обратный эффект: при пропускании тока через термоэлементы на разных спаях наблюдается понижение и повышение температуры относительно температуры окружающей среды.
Для создания термоэлементов используют висмут, теллур, сурьму, селен.
Простота получения холода и тепла в этой установке перспективна при необходимости попеременного использования тепла и холода в термостатах электронной аппаратуры.
Преимущества:
- отсутствие хладагента,
- отсутствие движущихся частей,
- отсутствие шума.
Использование каскадных схем (горячие спаи последующего каскада охлаждаются холодными спаями предыдущего) повышает разность температур и эффективность термоэлектрических устройств. Число каскадов более трех неэффективно.
Переход от охлаждения к подогреву осуществляется изменением направления питающего тока.
3. Водоиспарительный кондиционер основан на снижении температуры воздуха за счет испарения воды. Они бывают прямого и косвенного типа.
При прямом испарении воздух в помещении сильно увлажняется. При косвенном - магистрали охлаждения наружного воздуха и охлаждения внутреннего воздуха разведены. Это снижает влажность в помещении, но одновременно снижает и эффективность охлаждения (рис. 3, 4).
Рисунок 3 Принцип действия водоиспарительного кондиционера
Рисунок 4 Водяной фильтр для водоиспарительного кондиционера
Достоинством этих кондиционеров является их дешевизна и экологичность.
Компрессионные и термоэлектрические кондиционеры могут иметь функцию теплового насоса. При этом загрузка кондиционирующей установки увеличится с 15% до 65%. в течение года. Переключение с охлаждения на нагрев производится изменением направления потока хладагента.
В летнем режиме установленный снаружи испаритель выполняет роль конденсатора, а конденсатор в помещении работает как испаритель. Не следует путать кондиционеры с нагревательной спиралью с тепловыми насосами. Тепловые насосы имеют значительно более высокую цену.