Зрозуміти, як влаштований кондиціонер і звідки в тридцятиградусну пекло береться освіжаюча прохолода, не так вже й складно. Розглянемо це на прикладі спліт-системи. Як відомо з шкільного курсу фізики, при випаровуванні будь-яка рідина поглинає тепло. Якщо налити на руку спирт або одеколон, тут же відчуєш холод. І навпаки, при конденсації пари тепло виділяється. Саме цей відомий принцип і експлуатує будь-який кондиціонер.
Як він влаштований?
Кондиціонер являє собою замкнутий герметичний контур, усередині якого рухається спеціальну речовину – холодоагент.
Випаровуючись в одному місці, він поглинає тепло, а конденсуючись в іншому – виділяє поглинене тепло. Обмін теплом хладагента з повітрям відбувається через повітряні теплообмінники, які являють собою мідні трубки, забезпечені тонкими поперечними алюмінієвими пластинками. Щоб процес теплообміну між холодоагентом і повітрям йшов швидше, повітря через теплообмінники продувають за допомогою вентиляторів. За назвою процесу, що відбувається в теплообміннику, один з них називають випарником, а інший – конденсатором.
При роботі кондиціонера на “холод” в якості випарника виступає внутрішній (що знаходиться
в приміщенні) теплообмінник, а в якості конденсатора – зовнішній (що знаходиться поза приміщенням).
При роботі кондиціонера на «тепло», теплообмінники міняються ролями. Суть процесу викладена, але в чому секрет фокусу? Справа в тому, що холод не «виробляється», а відбувається перенесення тепла з одного місця в інше за допомогою хладагента. Завдяки цьому і з’явився термін «тепловий насос». З цієї ж причини кондиціонер «виробляє» тепла або холоду приблизно в 3 рази більше, ніж споживає електроенергії – факт, що викликає подив у людей, не обтяжених знанням холодильної техніки.
Що за диво – машина з ККД 300%? І чому це загадкове речовина «холодоагент» то поглинає, то віддає тепло, адже з шкільного курсу фізики відомо, що воно завжди переходить від більш нагрітого тіла до менше нагрітого? Що змушує холодоагент переносити тепло з приміщення, в якому трохи більше 20 градусів на вулицю, де часом буває під +40?
Все не просто, а дуже просто! З тієї ж шкільної фізики відомо, що температура фазового переходу (випаровування або конденсації рідини) залежить від тиску, при якому відбувається процес. Залежність нелінійна і монотонна – чим більший тиск, тим більше температура фазового переходу. Далі – більше! Для того, щоб рідкий холодоагент кипів, перетворюючись на пару і поглинаючи з навколишнього повітря тепло, в теплообміннику необхідно створити тиск, при якому температура фазового переходу буде нижче, ніж температура навколишнього повітря. І навпаки, пароподібний холодоагент буде віддавати тепло повітрю, перетворюючись на рідину, якщо створити тиск, при якому температура фазового переходу буде вище температури повітря.
Але для того, щоб кондиціонер заробив, в замкнутий контур потрібно вмонтувати ще як мінімум
два елементи. Це компресор, що підвищує тиск до тиску конденсації, який встановлений в контурі перед конденсатором, і дроселює, знижує тиск до тиску випаровування, перед випарником.
Перераховані п’ять елементів:
1. замкнутий контур з холодоагентом,
2. зовнішній теплообмінник,
3. внутрішній теплообмінник,
4. компресор,
5. дроселює,
складають основу холодильного контуру будь-якого кондиціонера, від самого простого до найскладнішого. Для того, щоб кондиціонери могли працювати не тільки на холод, але і на тепло, у контур необхідно додати чотирьохходовий вентиль. Його завдання «перетворювати» випарник в конденсатор і навпаки. Такий кондиціонер називають кондиціонером з реверсивним циклом, який може переносити тепло не тільки з приміщення на вулицю, але і навпаки.
Якщо зовсім не «грішити» академізмом, холодильний контур – це сукупність пристроїв, за допомогою яких відбувається циклічне перетворення хладагента з рідкого стану в пароподібний з поглинанням тепла і з пароподібного в рідке – з виділенням тепла.
