Системы кондиционирования воздуха

 

Типы кондиционеров.

Принципы работы холодильной машины.

 

Охлаждение в кондиционерах производит­ся за счет поглощения тепла при кипении жидкости.

Когда мы говорим о кипящей жидкости, мы, естественно, думаем, что она горячая. Однако это не совсем верно.

Во-первых, температура кипения жидко­сти зависит от давления окружающей среды. Чем выше давление, тем выше температура кипения и, наоборот, чем ниже давление, тем ниже температура кипения.

При нормальном атмосферном давлении 760 мм рт.ст (1 атм) вода кипит при 100°С, но если давление пониженное, как например в горах на высоте 7000-8000 м, вода начнет кипеть уже при температуре 40-60 °С.

Во-вторых, при одинаковых условиях разные жидкости имеют различные темпе­ратуры кипения.

Например, фреон R-22, широко исполь­зуемый в холодильной технике, при нормаль­ном атмосферном давлении имеет темпера­туру кипения минус 40,8 °С.

Если жидкий фреон находится в откры­том сосуде, т.е. при атмосферном давлении и температуре окружающей среды, то он не­медленно вскипает, поглощая при этом боль­шое количество тепла из окружающей сре­ды или любого материала, с которым находится в контакте. В холодильной маши­не фреон кипит не в открытом сосуде, а в специальном теплообменнике, называемом испарителем. При этом кипящий в трубках испарителя фреон активно поглощает тепло от воздушного потока, омывающего наруж­ную, как правило, оребренную поверхность трубок.

Теперь рассмотрим процесс конденсации паров жидкости на примере того же фреона R-22. Температура конденсации паров фре­она, так же, как и температура кипения, за­висит от давления окружающей среды. Чем выше давление, тем выше температура кон­денсации. Так, например, конденсация паров фреона R-22 при давлении 23 атм начинает­ся уже при температуре 55 °С. Процесс кон­денсации фреоновых паров, как и любой дру­гой жидкости, сопровождается выделением большого количества тепла в окружающую среду или применительно к холодильной ма­шине передачей этого тепла потоку воздуха или жидкости в специальном теплообменни­ке, называемом конденсатором.

Естественно, чтобы процесс кипения фреона в испарителе и соответствующего охлаждения воздуха, а также процесс конден­сации и соответствующий отвод тепла в кон­денсаторе был непрерывным, необходимо по­стоянно «подливать» в испаритель жидкий фреон, а в конденсатор постоянно подавать пары фреона. Такой непрерывный процесс (цикл) осуществляется в холодильной машине.

Наиболее обширный класс холодильных машин базируется на компрессионном цикле охлаждения, основными конструк­тивными элементами которого являются - компрессор, испаритель, конденсатор и ре­гулятор потока (капиллярная трубка), сое­диненные трубопроводами и представляю­щие собой замкнутую систему, в которой циркуляцию хладагента (фреона) осуществ­ляет компрессор. Кроме обеспечения цир­куляции, компрессор поддерживает в кон­денсаторе (на линии нагнетания) и высокое давление, порядка 20-23 атм.

Схема компрессионного цикла охлаждения

 

Кондиционер - это та же холо­дильная машина, но предназначенная для тепловлажностной обработки воздушного потока. Кроме того, кондиционер обладает существенно большими возможностями, более сложной конструкцией, многочислен­ными дополнительными опциями и т.п.

Обработка воздуха предполагает при­дание ему определенных кондиций, таких как температура и влажность, а также на­правление движения и подвижность (ско­рость движения).

Остановимся на принципе работы и физических процессах, происходя­щих в холодильной машине.

Охлаждение в кондиционере обеспечива­ется непрерывной циркуляцией, кипением и конденсацией хладагента в замкнутой сис­теме. Кипение хладагента происходит при низком давлении и низкой температуре, а конденсация - при высоком давлении и температуре. Принципиальная схема компрессионного цикла охлаждения показа­на рис.9.l.

Начнем рассмотрение работы цикла с выхода испарителя (участок 1-1). Здесь хладагент находится в парообразном состо­янии, с низким давлением и температурой. Парообразный хладагент всасывается компрессором, который повышает его дав­ление до 15-25 атм и температуру до 70-90°С (участок 2-2).

Далее в конденсаторе горячий парооб­разный хладагент охлаждается и конденсиру­ется, т.е. переходит в жидкую фазу. Конден­сатор может быть либо с воздушным, либо с водяным охлаждением, в зависимости от типа холодильной системы.

На выходе из конденсатора (точка 3) хладагент находится в жидком состоянии при высоком давлении. Размеры конденсатора выбираются таким образом, чтобы газ пол­ностью сконденсировался внутри конденса­тора. Поэтому температура жидкости на вы­ходе из конденсатора оказывается несколько ниже температуры конденсации. Переохлаж­дение в конденсаторах с воздушным охлаж­дением обычно составляет примерно 4-7 °С.

При этом температура конденсации при­мерно на 10-20°С выше температуры атмо­сферного воздуха.

Затем хладагент в жидкой фазе при вы­сокой температуре и давлении поступает в регулятор потока, где давление смеси резко уменьшается, часть жидкости при этом мо­жет испариться, переходя в парообразную фазу. Таким образом, в испаритель попадает смесь пара и жидкости (точка 4).

Жидкость кипит в испарителе, отбирая тепло от окружающего воздуха, и вновь пе­реходит в парообразное состояние.

Размеры испарителя выбираются таким образом, чтобы жидкость полностью испа­рилась внутри испарителя. Поэтому темпера­тура пара на выходе из испарителя оказывается выше температуры кипения, происходит так называемый перегрев хладагента в испарителе. В этом случае даже самые маленькие капельки хладагента испаряются и в компрессор не по­падает жидкость. Следует отметить, что в слу­чае попадания жидкого хладагента в компрес­сор, так называемого «гидравлического удара», возможны повреждения и поломки клапанов и других деталей компрессора.

Для конденсаторов с воздушным охлаждением величина перегрева составляет 5 – 8^оС.

Перегретый пар выходит из испарителя (точка 1), и цикл возобновляется. Таким образом, хладогент постоянно циркулирует по замкнуому контуру, меняя свое агрегатное состояние с жидкого на парообразное и наоборот.

Все компрессионные циклы холодильных машин включают два определенных уровня давления. Граница между ними проходит через нагнетательный клапан на выходе компрессора с одной стороны и выход из регулятора потока (из капиллярной трубки) с другой стороны.

Нагнетательный клапан компрессора и выходное отверстие регулятора потока являются раздельными точками между сторонами высокого и низкого давления в холодильной машине.

На стороне высокого давления находятся все элементы, работающие при давлении конденсации.

На стороне низкого давления находятся все элементы, работающие при давлении испарения.

Несмотря на то, что существует много типов компрессионных холодильных машин, принципиальная схема цикла в них практически одинакова.

Компрессор. Компрессор всасывает парообразный хладагент, поступающий от испарителя при низкой температуре и низком давлении, производит его сжатие, повышая давление и температуру, и направляет затем к конденсатору. В зависимости от условий работы холодильной машины, давление паров хладагента на выходе компрессора может составлять 15 – 25 атм, а температура 70 – 90^оС.

Важной характеристикой компрессора является степень сжатия и объем хладагента, который нагнетается компрессором. Степень сжатия определяется как отношение максимального давления на выходе из компрессора к максимальному давлению на входе.

По своему конструктивному исполнению компрессоры, используемые в холодильных машинах, могут быть разделены на две основные категории:

- поршневые (получили наибольшее распространение);

- ротационные, спиральные SCROLL, винтовые.

Принципиальное отличие ротационных, спиральных и винтовых компрессоров от поршневых заключается в том, что всасывание и сжатие хладагента осуществляется не за счет возвратно-поступательного движения поршня в цилиндрах, а за счет вращательного движения рабочих органов, соответственно пластин, спиралей и винтов.

Конденсатор. Представляет собой теплообменный аппарат, который передает тепловую энергию от хладагента к окружающей среде. Тепловая энергия, передаваемая хладагентом через конденсатор, складывается из:

- тепла, поглощенного испарителем холодильного контура;

- тепла, вырабатываемого компрессором при сжатии хладогента.

Тепло, выделяемое конденсатором, примерно равно холодопроизводительности холодильной машины, увеличенной на 30-35%. Выделяемое тепло отводится окружающим воздухом (конденсаторы с воздушным охлаждением) или жидкостью (конденсаторы с водяным охлаждением).

Наибольшее применении получили конденсаторы с воздушным охлаждением. Они состоят из теплообменника и блока вентилятора с электродвигателем. Конденсаторы обычно имеют один или несколько рядов трубок (чаще всего 4), расположенных в направлении прохождения потока охлаждающего воздуха. Горячий хладагент поступает в конденсатор сверху и постепенно опускается вниз. В верхней части теплообменника происходит наиболее интенсивное охлаждения хладагента, благодаря большему перепаду температур.

Конденсаторы с водяным охлаждением по своему конструктивному исполнению подразделяются на следующие основные группы:

- кожухотрубные;

- конденсаторы типа «труба в трубе»;

- пластинчатые.

Регулятор потока. Служит для дозированной подачи жидкого хладагента из области высокого давления (от конденсатора) в область низкого давления (к испарителю).

Самым простым регулятором потока является свернутая в спираль тонкая длинная трубка, называемая капиллярной трубкой, диаметром 0,6 – 2,25 мм различной длинны 9широко применяются в кондиционерах сплит–систем).

 

Кондиционеры сплит-систем.

 

Для кондиционирования воздуха в жилых и общественных (офисных) помещениях наибольшее распространение получили кон­диционеры сплит-систем.

Кондиционеры сплит-систем состоят из внешнего блока (компрессорно-конденсаторного агрегата) и внутреннего блока (ис­парительного).

Во внешнем блоке находятся компрес­сор, конденсатор и вентилятор.

Внешний блок может быть установлен на стене здания, на крыше или чердаке, в под­собном помещении или на балконе, т.е. в та­ком месте, где горячий конденсатор может продуваться атмосферным воздухом более низкой температуры.

Внутренний блок устанавливается не­посредственно в кондиционируемом поме­щении и предназначен для охлаждения или нагревания воздуха, фильтрации его и соз­дания необходимой подвижности воздуха в помещении.

Блоки соединены между собой двумя тон­кими медными трубками в теплоизоляции, которые проводятся, как правило, в подвесных потолках, за панелями или закрываются деко­ративными пластиковыми коробами.

Конструктивное и дизайнерское испол­нение внутренних блоков весьма разнооб­разно, что позволяет решать практически любые задачи по кондиционированию помещений от 15 до 140 м², учитывая при этом интерьер помещений и индивидуальные тре­бования потребителя.

Блоки сплит-систем эффек­тивно поддерживают заданную температуру, обеспечивают равномерное распределение воздуха в помещении и работают практиче­ски бесшумно.

Основным преимуществом кондиционе­ров сплит-систем является относительная простота конструкции, позволяющая полу­чить достаточно низкую стоимость кондици­онера при быстрой и легкой его установке.

Недостатком таких кондиционеров мож­но считать невозможность подачи в поме­щение свежего воздуха. Только модели боль­шой мощности и настенно-потолочного типа позволяют организовывать подмес неболь­шого количества свежего воздуха (до 10%).

Типология кондиционеров сплит-систем:

- настенные 1,5 – 5,0 кВт;

- напольно-потолочные 4,0 – 9,0 кВт;

- колонного типа 5,0 – 14,5 кВт;

- кассетного типа 5,0 – 14,5 кВт;

- многозональные с изменением расхода хладагента.

Наибольшее распространение получили настенные кондиционеры, в которых к одно­му наружному блоку подключается один вну­тренний блок.

При кондиционировании нескольких соседних комнат могут использоваться мо­дели, в которых к одному наружному блоку подключены два внутренних блока и даже три-четыре блока, так называемые мульти-сплит-системы.

Управление работой настенного конди­ционера производится с пульта дистанцион­ного управления.

---

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 470; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!