Conditioner ( în engleză conditioner ) - un dispozitiv pentru menținerea condițiilor climatice optime în incinta structurilor clădirii , vehiculelor și altor echipamente .
În forma sa cea mai simplă, un aparat de aer condiționat este proiectat să regleze și să mențină o temperatură predeterminată a camerei. Aparatele de aer condiționat sunt cele mai utilizate pentru a reduce temperatura aerului din interior în timpul sezonului cald și pe tot parcursul anului în încăperile în care se generează exces de căldură ( centre de informare și de calcul , vagoane de metrou , cabine de avioane , săli de spectacol , săli, etc.) sau o anumită temperatură este trebuie întreținute ( depozite alimentare , săli de operație ). Aparatele de aer condiționat cu funcție de pompă de căldură, împreună cu răcirea, vă permit să creșteți temperatura aerului în sezonul rece și pot fi folosite ca dispozitiv de răcire și încălzire. Unitățile de aer condiționat mai complexe sunt echipate cu mecanisme pentru curățarea aerului de poluanți , alimentarea cu aer proaspăt, umidificarea aerului, îmbogățirea aerului cu oxigen și alte funcții care îmbunătățesc calitatea aerului.
Conceptul modern de „aer condiționat” (aer condiționat, din engleză. aer - aer și condiție - condiție) ca desemnare a unui dispozitiv pentru menținerea unei anumite temperaturi într-o cameră există de mult timp.
Jacob Perkins este creditat cu primul brevet pentru ciclul de refrigerare cu compresie de vapori, emis la 14 august 1835, intitulat „Aparatură și mijloace pentru fabricarea gheții și a lichidelor de răcire”. Ideea a venit de la un alt inventator american, Oliver Evans, care a venit cu ideea în 1805, dar nu a construit niciodată un frigider. Același brevet a fost eliberat separat atât în Scoția, cât și în Anglia.
John Gorrie a părăsit medicina în 1845 și s-a concentrat asupra unui proiect de a crea o mașină capabilă să răcească aerul. Drept urmare, Gorri a proiectat primul compresor din lume , care comprimă aerul, care apoi, trecând prin bobină, se extinde și se răcește. Acest principiu este folosit și astăzi în toate sistemele de refrigerare și aer condiționat. Pe baza acestei invenții, John Gorry a construit o mașină de făcut gheață. Pe 6 mai 1851, el a primit brevetul cu numărul 8080. Modelul original al acestei mașini și articolele științifice scrise de Gorry sunt păstrate la Smithsonian Institution . Cu toate acestea, brevetele pentru „aparate și mijloace pentru fabricarea gheții și a lichidelor de răcire” fuseseră deja acordate în 1835 în Anglia și Scoția inventatorului american Jacob Perkins , care a devenit cunoscut drept „părintele frigiderului”. Gorry a căutat să strângă bani pentru producția mașinii sale, a făcut călătorii în orașe din sud pentru a găsi sprijin financiar, dar afacerea a eșuat când partenerul său a murit. John a fost forțat să se întoarcă la ocupația anterioară și a lucrat ca medic pentru tot restul vieții.
Interesant este că pentru prima dată cuvântul aer condiționat a fost rostit cu voce tare încă din 1815 . Atunci francezul Jeanne Chabannes a primit un brevet britanic pentru o metodă de „ aer condiționat și control al temperaturii în locuințe și alte clădiri”. De fapt, pentru limba engleză verbul to condition este destul de standard și înseamnă, printre altele, „a îmbunătăți ceva la starea dorită” , în acest caz, aer într-o stare care este confortabilă pentru o persoană în termeni. de temperatură, umiditate și alți parametri; Astfel, conform regulilor de formare a cuvintelor în limba engleză , un balsam este pur și simplu cineva sau cineva care aduce ceva într-o anumită stare, și nu orice neologism. De aici - balsamul pentru păr și lenjerie, care nu mai sunt electrocasnice, ci produse chimice de uz casnic.
Aerul condiționat (Aerorefrigeration [1] ) era folosit în pulberile navelor militare.
Cu toate acestea, implementarea practică a ideii a trebuit să aștepte destul de mult timp. Abia în 1902, inginerul-inventatorul american Willis Carrier a asamblat o mașină de refrigerare industrială pentru tipografia din Brooklyn, New York . Cel mai curios este că primul aparat de aer condiționat nu a fost menit să creeze o răcoare plăcută muncitorilor, ci să combată umiditatea, care a degradat foarte mult calitatea imprimării.
Strămoșul „fosil” al tuturor sistemelor și ferestrelor split moderne poate fi considerat primul aparat de aer condiționat de cameră, lansat de General Electric încă din 1929 . Deoarece amoniacul a fost folosit ca agent frigorific în acest dispozitiv , ai cărui vapori sunt nesiguri pentru sănătatea umană, compresorul și condensatorul aparatului de aer condiționat au fost scoase afară. Adică, în esență, acest dispozitiv era un adevărat sistem split . Cu toate acestea, din 1931 , când a fost sintetizat primul freon , sigur pentru corpul uman, proiectanții au considerat că este bine să asambleze toate componentele și ansamblurile aparatului de aer condiționat într-o singură carcasă. Așa au apărut primele aparate de aer condiționat cu geamuri, ale căror descendenți îndepărtați funcționează cu succes astăzi.
Pentru o lungă perioadă de timp, conducerea în domeniul celor mai recente evoluții în domeniul ventilației și aerului condiționat a aparținut companiilor americane, cu toate acestea, la sfârșitul anilor 50 și începutul anilor 60 ai secolului XX, inițiativa a fost transferată ferm japonezilor. În viitor, ei au fost cei care au determinat fața industriei climatice moderne.
În 1958, compania japoneză Daikin a oferit prima pompă de căldură , învățând astfel aparatele de aer condiționat să furnizeze nu numai frig, ci și căldură în cameră.
În 1961 , a avut loc un eveniment care a predeterminat în mare parte dezvoltarea ulterioară a sistemelor de aer condiționat casnice și semi-industriale - acesta a fost începutul producției în masă a sistemelor split de către compania japoneză Toshiba . Toshiba a fost primul care a produs în masă un aparat de aer condiționat împărțit în două unități, iar popularitatea acestui tip de echipamente de climatizare a început să crească constant. Datorită faptului că cea mai zgomotoasă parte a aparatului de aer condiționat - compresorul a fost scoasă acum în stradă, încăperile dotate cu sisteme split au devenit mult mai silențioase decât în camerele în care funcționează ferestrele. Nivelul de zgomot a fost redus semnificativ. Al doilea avantaj a fost capacitatea de a plasa unitatea interioară a sistemului split în orice loc convenabil.
Astăzi, sunt produse multe tipuri diferite de dispozitive interne: montate pe perete, sub-tavan, pe podea și încorporate într- un tavan fals - casetă și canal . Acest lucru este important nu numai în ceea ce privește designul - diferite tipuri de unități interioare vă permit să creați distribuția optimă a aerului răcit în încăperi cu o anumită formă și scop.
În 1968, a apărut pe piață un aparat de aer condiționat, în care mai multe unități interioare funcționau simultan cu o unitate externă. Așa au apărut sistemele multi-split. Astăzi, acestea pot include de la două până la nouă unități interioare de diferite tipuri.
O inovație semnificativă a fost apariția unui aparat de aer condiționat de tip invertor . În 1981, Toshiba a oferit primul sistem split capabil să-și regleze fără probleme puterea, iar deja în 1998, invertoarele ocupau 95% din piața japoneză.
În 1982 , ca urmare a perfecționării sistemului multi-split de către Daikin, versiunea sa a apărut cu capacitatea de a regla puterea pentru fiecare unitate interioară individuală și a fost înregistrată sub denumirea comercială VRV (Variable Refrigerant Volume, variabil volum de agent frigorific), denumit de alți producători VRF (Variable Refrigerant Flow, variabil debit de agent frigorific).
Aparatele centrale de aer condiționat sunt unități industriale care sunt utilizate pentru tratarea aerului în clădiri comerciale și administrative mari, piscine, fabrici industriale și altele. Aparatul de aer condiționat central este neautonom, adică are nevoie de o sursă externă de frig pentru a funcționa: apă de la un răcitor , freon de la un compresor și condensator extern sau apă caldă de la un sistem de încălzire centrală, un cazan. Principalele funcții țintă ale acestor sisteme sunt: ventilație confortabilă cu recuperare de căldură , încălzire și răcire; ventilație și dezumidificare în spațiile piscinelor; ventilatie industriala cu si fara recuperare de caldura. Aerul tratat de aparatele centrale de aer conditionat este distribuit in intreaga incapere printr-o retea de canale de aer.
Aparatele de aer condiționat de precizie sunt utilizate în spații care necesită menținerea parametrilor setați cu fiabilitate și acuratețe ridicate, cum ar fi instituții medicale, spații industriale, laboratoare, posturi de control, centre de comunicații, săli de calculatoare electronice, săli de control și alte spații. Este un monobloc care conține o unitate de ventilație, un filtru, o mașină de refrigerare cu un răcitor de aer cu freon, un încălzitor de apă și un încălzitor electric. Aparatul de aer conditionat este utilizat atat in sistemele cu recirculare a aerului cat si in sistemele cu aer de alimentare 100%.
Balsamurile de vin sunt folosite în pivnițe și încăperi pentru depozitarea vinurilor scumpe, unde trebuie menținut întotdeauna un microclimat strict definit. Temperatura aerului - 12 ° C, umiditatea aerului 60-70%. Numai în acest caz vinurile pot fi păstrate mult timp. Vinul din pivnițele echipate corespunzător devine din ce în ce mai matur și mai scump în fiecare an.
Sistemele de aer condiționat autonome sunt alimentate din exterior numai cu energie electrică, de exemplu, aparatele de aer condiționat din cabinet și altele asemenea. Astfel de aparate de aer condiționat au încorporate mașini de refrigerare prin compresie care funcționează pe freon - R-22 , R-134a , R-407C , R-32. Sistemele autonome răcesc și dezumidifică aerul, pentru care ventilatorul sufla aer recirculat prin răcitoare de aer de suprafață, care sunt evaporatoarele mașinilor frigorifice, iar în perioadele de tranziție sau de iarnă pot încălzi aerul cu ajutorul radiatoarelor electrice sau prin inversarea funcționării frigorifice. mașină, în funcție de ciclul așa-numitei „pompe de căldură”.
Majoritatea aparatelor de aer condiționat de uz casnic nu pot funcționa la temperaturi exterioare negative, în special în modul de încălzire, prin urmare, la latitudini medii, pot fi folosite în locul sistemelor de încălzire convenționale numai în perioada de tranziție. Aparatele de aer condiționat adaptate să funcționeze chiar și la temperaturi negative se numesc pentru orice vreme (pompe de căldură aer-aer).
Pentru a răci volume mici (de exemplu, cavitățile interne ale oricărui echipament, procesoare PC), se folosesc uneori aparate de aer condiționat bazate pe elemente Peltier . Astfel de aparate de aer condiționat sunt silențioase, ușoare, nu au părți mobile, fiabile și compacte, dar au o capacitate de răcire foarte limitată, sunt scumpe și mai puțin economice.
Un aparat de aer condiționat care funcționează cu aer exterior se numește aer condiționat de alimentare ; în interiorul aerului - recirculare ; pe un amestec de aer condiționat exterior și interior cu recuperare .
Aparatele de aer condiționat de tip compresie sunt cele mai comune. În plus, există și aparate de aer condiționat cu absorbție și evaporare. Aparatele de aer condiționat cu compresie în majoritatea cazurilor pot funcționa atât pentru răcire, cât și pentru încălzirea aerului. Aparatele de aer condiționat prin evaporare, pe lângă răcire, asigură și umidificarea și ventilația aerului.
Principalele componente ale oricărui aparat de aer condiționat local autonom de tip compresie (precum și orice unitate frigorifică ) sunt:
Designul aparatului de aer condiționat este relativ simplu și nu conține substanțe potențial periculoase. Principalele componente ale unui aparat de aer condiționat de tip evaporativ sunt:
Designul aparatului de aer condiționat cu evaporare indirectă este ceva mai perfect, drept urmare umiditatea evaporată nu intră în cameră.
Compresorul, condensatorul, clapeta de accelerație (tub capilar, aparat termostatic) și evaporatorul sunt conectate prin tuburi de cupru sau aluminiu cu pereți subțiri și formează un circuit frigorific, în interiorul căruia circulă agentul frigorific (în mod tradițional, aparatele de aer condiționat folosesc un amestec de freon cu o cantitate mică ). de ulei de compresor).
În timpul funcționării aparatului de aer condiționat, se întâmplă următoarele (luați în considerare exemplul de freon R22 ). Un agent frigorific gazos intră în admisia compresorului din evaporator la o presiune scăzută de 3-5 atmosfere și o temperatură de +10 până la +20 °C. Compresorul de aer condiționat comprimă agentul frigorific la o presiune de 15-25 atmosfere, în urma căreia agentul frigorific se încălzește până la + 70-90 ° C, după care intră în condensator.
Datorită temperaturii mai scăzute a aerului din jurul condensatorului, agentul frigorific eliberează o parte din căldura sa în el și trece din faza gazoasă în cea lichidă. Ventilatorul de pe condensator are scopul de a reduce dimensiunea condensatorului, menținând în același timp cantitatea necesară de schimb de căldură.
La ieșirea din condensator, agentul frigorific se află în stare lichidă, sub presiune mare și cu o temperatură cu 10-20 ° C peste temperatura aerului atmosferic (de exterior). Din condensator, agentul frigorific cald intră în supapa de expansiune, care în cel mai simplu caz este un capilar (un tub lung și subțire de cupru răsucit în spirală). La ieșirea supapei de expansiune, presiunea și temperatura agentului frigorific sunt reduse semnificativ, o parte din agentul frigorific se poate evapora.
După dispozitivul de clasificare (tub capilar sau supapă de expansiune), amestecul de agent frigorific lichid și gazos la presiune scăzută intră în evaporator. În evaporator, agentul frigorific lichid trece în faza gazoasă cu absorbția de căldură, respectiv, aerul care trece prin evaporator se răcește. Apoi, agentul frigorific gazos de joasă presiune intră în admisia compresorului și întregul ciclu se repetă. Acest proces stă la baza funcționării oricărui aparat de aer condiționat și nu depinde de tipul, modelul sau producătorul acestuia.
Funcționarea unui aparat de aer condiționat (frigider) fără îndepărtarea căldurii din condensator (sau joncțiunea fierbinte a elementului Peltier ) este fundamental imposibilă. Aceasta este o limitare fundamentală care decurge din a doua lege a termodinamicii . În instalațiile casnice convenționale, această căldură este căldură reziduală și este îndepărtată în mediu. Mai mult decât atât, cantitatea sa depășește valoarea absorbită în timpul răcirii încăperii (camerei), deoarece. când freonul este comprimat de un compresor, energia este cheltuită, trecând incl. în căldură. În dispozitivele mai complexe, această căldură este utilizată în scopuri casnice: alimentare cu apă caldă și nu numai.
După cum sugerează și numele, acest tip de aparat de aer condiționat funcționează prin evaporare. Ca lichid de evaporare se foloseste apa.Aerul cald exterior trece prin filtrele umede cu ajutorul unui ventilator si se raceste in camera cu aer conditionat. Eficiența răcirii depinde de umiditatea aerului exterior. Cu cât umiditatea este mai mică, cu atât evaporarea apei din filtre este mai puternică, cu atât aparatul de aer condiționat funcționează mai eficient [3] .
Avantaje .
Dezavantaje .
Una dintre cele mai grave defecțiuni este asociată cu aparatul de aer condiționat și apare dacă freonul din evaporator nu are timp să intre complet în stare gazoasă. În acest caz, lichidul intră în admisia compresorului, provocând defectarea compresorului din cauza loviturii de ariete . Pot exista mai multe motive pentru care freonul nu are timp să se evapore, dar cele mai frecvente sunt cauzate de funcționarea necorespunzătoare a unui aparat de aer condiționat prost proiectat. În primul rând, filtrele murdare pot deveni cauza defecțiunii (în acest caz, fluxul de aer din evaporator și transferul de căldură se deteriorează), iar în al doilea rând, aparatul de aer condiționat este pornit la temperaturi exterioare negative. La temperaturi negative (sub -10 ° C ) există o amenințare reală ca freonul lichid să pătrundă în cavitatea compresorului, ceea ce duce la defalcarea acestuia. [4] În sistemele mai scumpe, proiectate corespunzător, există senzori suplimentari, recipiente care împiedică freonul lichid să intre în admisia compresorului. În astfel de sisteme, cea mai probabilă defecțiune este defectarea unuia dintre senzori, care, totuși, lasă viabil sistemul de refrigerare. În aparatele de aer condiționat cu ferestre de uz casnic BK-1500, BK-2500 fabricate în URSS (Uzina Baku [5] ), a fost folosit un cazan suplimentar pentru a elimina acest fenomen (este folosit în multe modele din gama de prețuri medii și superioare ale aparatelor de aer condiționat ). ).
O scurgere de agent frigorific poate cauza, de asemenea, funcționarea incorect/ineficientă a aparatului de aer condiționat. Principala cauză a scurgerii este instalarea liniei de freon, care a fost efectuată cu încălcări, de exemplu, evazare de proastă calitate a tuburilor. De-a lungul timpului, cea mai vizibilă manifestare externă a unei scurgeri, altele decât performanța redusă, este înghețarea supapei (partea de joasă presiune) pe unitatea exterioară a sistemului split sau (mai puțin frecvent) înghețarea evaporatorului, care este cauzată de o scădere a presiunii agentului frigorific, care este normală pentru aparatele de aer condiționat care utilizează agent frigorific R22 este de 4,3 (partea de joasă presiune) bari la o temperatură a aerului exterior de +25 °C. Cu toate acestea, înghețarea poate apărea și din alte motive, cum ar fi atunci când umiditatea intră în circuit sau când intră resturi.
Prezența aerului și umidității în circuit în timp poate duce la defectarea compresorului, înfundarea capilarului cu dopuri de gheață. Cauza pătrunderii aerului în circuit este, de asemenea, instalarea de proastă calitate a sistemului split. Cu o instalare corectă, după asamblarea circuitului, acesta este evacuat pentru un anumit timp (în funcție de volumul circuitului, iar pentru sistemele casnice variază de obicei de la 20 de minute la o oră) cu o pompă de vid specială , pentru a elimina aerul și se evaporă umiditatea prezentă în circuit.
Condensul de umezeală din sistemul de aer condiționat duce la dezvoltarea rapidă a microorganismelor pe suprafețele umede ale unității interioare și la intrarea ulterioară a acestora în încăpere. Saturația aerului cu microorganisme contribuie la dezvoltarea bolilor tractului respirator și ale pielii.
Pentru aparatele de aer condiționat reversibile capabile să funcționeze atât pentru răcire, cât și pentru încălzirea volumului condiționat, este posibil ca supapa de inversare să se blocheze, ceea ce schimbă direcția de transfer de căldură. În acest caz, aparatul de aer condiționat nu poate schimba direcția de transfer de căldură, poate funcționa în mod normal doar „într-o singură direcție”, de regulă, pentru răcire.
Astăzi, există aparate de aer condiționat inteligente sau aparate de aer condiționat „inteligente” - care au un computer încorporat și se conectează la internet sau la un sistem smart home și pot fi controlate și controlate folosind un smartphone , tabletă de internet sau computer sau laptop conectat la internetul. Folosind o aplicație software de pe un smartphone, puteți controla funcționarea unui aparat de aer condiționat „inteligent” de la distanță (nefiind în cameră). Acest lucru face posibilă, aflându-se la o distanță considerabilă de locul de instalare al aparatului de aer condiționat, pornirea sau oprirea acestuia, schimbarea modului de funcționare sau setarea temperaturii necesare a aerului în cameră. Si astfel, pana ajungi acasa sau la birou, parametrii de aer din camera cu aer conditionat iti vor satisface cerintele. Folosind această tehnologie, puteți seta un program clar pentru aparatul de aer condiționat, în conformitate cu care acesta va funcționa în perioada zilnică sau săptămânală de funcționare [6] .
| Echipamente de climatizare și refrigerare | |
|---|---|
| Principii fizice de funcționare |
|
| Termeni | |
| Tipuri de echipamente frigorifice |
|
| Tipuri de valută |
|
| Tipuri de echipamente | |
| Răcitoare | |
| Tipuri de unități interioare SLE | |
| Refrigeranti |
|
| Componente | |
| Linii de transfer de energie termică | |
| Categorii relevante |
|