I condizionatori d'aria domestici e semi-industriali sono di due tipi, a seconda del design e del principio di funzionamento: sistemi monoblocco e split. I monoblocchi, a loro volta, sono suddivisi in dispositivi mobili, finestre ed evaporativi e sistemi divisi - in parete, cassetta, condotto, colonna e soffitto-pavimento (universale).
- La base dei principi di funzionamento dei diversi sistemi climatici
- Come funzionano i sistemi split e le loro varietà
- Lavoro di raffreddamento
- Lavori di riscaldamento
- Condizionatori di precisione
- Condizionatori inverter
- Sistema di climatizzazione del condotto
- Come funzionano i condizionatori mobili
- Raffreddamento
- Riscaldamento
- Raffrescamento e riscaldamento con condizionatori da finestra
- Raffreddamento
- Riscaldamento
- Come funzionano i condizionatori d'aria evaporativi
- Raffreddamento
- Riscaldamento
La base dei principi di funzionamento dei diversi sistemi climatici
I sistemi split e mobili, così come i condizionatori da finestra hanno un principio di funzionamento diverso, ma si basa sulla proprietà di eventuali liquidi di assorbire calore durante l'evaporazione e rilasciarlo durante la condensazione. In questi dispositivi di raffreddamento, il fluido di lavoro è gas freon. Circola in circuito chiuso per blocchi bicomponenti e monoblocchi.
La temperatura di transizione di fase, quando il gas diventa liquido e poi ritorna al suo stato normale, dipende dalla pressione di esercizio: maggiore è, maggiore è la temperatura di transizione di fase.
Affinché il freon liquido possa bollire e assorbire calore dall'aria, il compressore crea una pressione nell'evaporatore, alla quale la temperatura di transizione di fase è inferiore alla temperatura ambiente. Quando il compressore crea una pressione alla quale la temperatura di transizione di fase è superiore a quella dell'aria, il freon riprende lo stato gassoso e cede il calore prelevato all'esterno, cioè alla strada, attraverso l'unità esterna.
Se consideriamo il principio di funzionamento di un condizionatore a pavimento senza condotto dell'aria, qui viene utilizzata la stessa proprietà di un liquido, ma la sostanza di lavoro è l'acqua, non il freon. Non c'è un circuito chiuso all'interno dello strumento. Il liquido viene pompato dalla pompa di scarico ed evapora sotto l'influenza dell'aria calda, emanando il fresco verso l'esterno. In effetti, è più un evaporatore, non un condizionatore, poiché umidifica bene l'aria, ma raffredda mediocremente.
Come funzionano i sistemi split e le loro varietà
Il freon circola in un circuito chiuso. Esso consiste in:
- batteria interna - scambiatore evaporativo;
- batteria esterna - scambiatore di calore condensatore;
- collegamento tubi di rame - linea freon;
- un compressore che aumenta la pressione;
- tubo capillare negli impianti domestici;
- valvola di espansione termostatica (TRV) per unità semiindustriali.
Il tubo capillare e la valvola di espansione hanno un sinonimo comune: dispositivo di strozzamento. Forniscono una differenza di pressione tra il refrigerante in condensazione e quello in evaporazione grazie alla resistenza idraulica su tutta la lunghezza.
I condizionatori d'aria che possono riscaldare l'aria hanno una valvola a 4 vie che cambia funzionalmente due scambiatori di calore in alcuni punti: quello esterno è responsabile dell'evaporazione del refrigerante e quello interno è responsabile della sua condensa.
Lavoro di raffreddamento
Il freon entra nel compressore, dove la sua pressione aumenta di 3 volte e la temperatura aumenta di 50-60 ° C, cioè si verifica la compressione.Quindi entra nel condensatore e viene soffiato con aria più fredda, dopodiché si trasforma in uno stato liquido. L'aria passa attraverso lo scambiatore di calore del condensatore e viene riscaldata dal calore generato dal freon.
Il refrigerante si sposta quindi in un tubo capillare a spirale o valvola di espansione, dove la sua pressione diminuisce, la temperatura diminuisce e si verifica una piccola evaporazione. Lo scambiatore di calore evaporativo viene soffiato attraverso l'aria ambiente, ma quando il freon più freddo entra, si raffredda. Allo stesso tempo, il refrigerante prende il suo calore e torna al suo stato originale. Quindi il ciclo viene ripetuto.
Quando si lavora al freddo, lo schema di azione del condizionatore d'aria con sistema split è costituito da 4 fasi principali: compressione, condensazione, rarefazione ed evaporazione.
Lavori di riscaldamento
L'essenza del principio di funzionamento del condizionatore d'aria a sistema split per il riscaldamento non cambia. Quando la valvola a 4 vie commuta le funzioni delle unità, al variare della direzione del flusso di refrigerante, l'aria viene prelevata dalla strada dall'unità esterna, dove evapora il freon, e viene immessa in ambiente dall'unità interna in cui il refrigerante entra nuovamente nella fase gassosa.
Più bassa è la temperatura dell'aria esterna, più difficile è estrarre calore da essa, poiché la differenza tra la temperatura dell'aria e la temperatura di evaporazione del freon diminuisce, quindi la capacità di riscaldamento diminuisce a causa dell'equalizzazione dei loro valori.
Condizionatori di precisione
- È in grado di funzionare 24/7/365 per 10 anni, mentre un sistema split domestico non durerà più di 2 anni.
- Ha una potente ventola, grazie alla quale la qualità di raffreddamento è superiore a quella di uno split. Le correnti d'aria di una data temperatura sono distribuite uniformemente in tutta la stanza.
- Freon, acqua o glicole possono agire come sostanza di lavoro.
- L'umidificazione dell'aria viene effettuata utilizzando un generatore di vapore a elettrodi.
I condizionatori d'aria di precisione vengono utilizzati nelle sale server dove è necessario mantenere continuamente una certa temperatura e umidità.
Condizionatori inverter
Il principio di funzionamento di un condizionatore inverter è lo stesso di un condizionatore convenzionale. La differenza tra le apparecchiature climatiche di tipo inverter è nel controllo della modalità operativa. In un sistema split convenzionale, al raggiungimento della temperatura impostata, il compressore viene spento. Quando la temperatura aumenta, il ventilatore si avvia. Pertanto, il sistema funziona a pieno regime, ma in modo intermittente.
I motori inverter hanno una scheda convertitore di frequenza che modifica la frequenza standard della rete elettrica. La ventola non smette di funzionare quando viene raggiunta la norma di temperatura: rallenta gradualmente la rotazione e quando l'aria si riscalda di 1 grado, aumenta il numero di giri per unità di tempo.
I vantaggi di un tale controllo sono nella durata dell'apparecchiatura e nel risparmio di energia elettrica fino al 30% rispetto ai sistemi split senza inverter.
Sistema di climatizzazione del condotto
Dall'unità interna del condizionatore canalizzabile parte un sistema di condotti dell'aria in ingresso e in uscita, attraverso i quali viene aspirata aria calda e fornita aria fredda a uno o più ambienti.
Apparecchi di questo tipo hanno la funzione di miscelare aria fresca dalla strada fino al 30%.
L'installazione di un condizionatore d'aria a condotto viene eseguita al meglio nella fase di costruzione dell'edificio: l'unità viene installata sotto il soffitto insieme al sistema di ventilazione.
Come funzionano i condizionatori mobili
Raffreddamento
Con il primo flusso, il condensatore viene raffreddato dall'aria già raffreddata che lo attraversa. Il flusso caldo viene rimosso verso l'esterno attraverso un tubo di scarico corrugato. È necessario un secondo flusso d'aria per raffreddare la stanza. Passando attraverso l'evaporatore, l'aria calda cede calore al freon e ne abbassa la temperatura, dopodiché ritorna nell'ambiente attraverso le griglie di distribuzione sul corpo.Allo stesso tempo, il compressore crea la pressione richiesta e il ventilatore centrifugo fornisce l'aspirazione dell'aria e lo scarico degli scambiatori di calore. Ecco come si costruisce il principio di funzionamento dei condizionatori mobili per il raffrescamento.
Se parliamo del principio di funzionamento di un condizionatore mobile con condotto dell'aria, la differenza è che ci sono due scomparti stagni nel caso con due bobine diverse. In quello inferiore c'è uno scambiatore di calore a condensazione, e in quello superiore c'è uno scambiatore di calore.
Riscaldamento
Quando riscaldato, il monoblocco di solito funziona in modalità termoventilatore e il condotto dell'aria è chiuso dall'esterno con una spina in modo che l'aria fredda dalla strada non entri nel dispositivo. Il condizionatore isolato dall'ambiente esterno può funzionare con qualsiasi gelo.
Il principio di funzionamento del condizionatore d'aria per il riscaldamento in questo caso non si basa sul reindirizzamento del refrigerante nell'altra direzione, ma sul riscaldamento elettrico dovuto a elementi riscaldanti in ceramica, che trasformano un dispositivo mobile in un tipico riscaldatore.
Raffrescamento e riscaldamento con condizionatori da finestra
Il funzionamento dell'unità finestra praticamente non differisce dal principio di funzionamento del condizionatore d'aria a pavimento. Ha anche due scomparti: in uno c'è uno scambiatore di calore evaporativo e all'esterno - uno a condensazione.
Raffreddamento
Una volta raffreddato, il freon circola tra le due bobine. Un ventilatore centrifugo aspira l'aria dall'ambiente, facendola passare attraverso un filtro grosso, e la soffia intorno allo scambiatore di calore evaporativo. A causa della differenza di temperatura e pressione iniettata, l'aria cede calore al freon e si raffredda, rientrando nella stanza. Il liquido di raffreddamento in questo momento si sposta nello scambiatore di calore all'esterno dell'unità finestra, dove il calore viene trasferito all'aria soffiata dalla ventola assiale attraverso le griglie laterali.
Riscaldamento
Se parliamo del principio di funzionamento di un condizionatore d'aria a finestra per il riscaldamento, qui vengono utilizzati anche elementi riscaldanti integrati, che consentono di trasformare il dispositivo di raffreddamento in un riscaldatore a tutti gli effetti. Fino a -15 ° C, un tale monoblocco riscalderà correttamente l'aria nella stanza.
Come funzionano i condizionatori d'aria evaporativi
I condizionatori evaporativi non hanno circuiti al freon con scambiatori di calore e compressori. L'unità da pavimento airless contiene i seguenti elementi:
- fan;
- pompa di drenaggio;
- idrofiltro poroso;
- filtro dell'aria grossolano;
- contenitore per l'acqua fredda.
Il fluido di lavoro è l'acqua fredda, nella quale viene aggiunto del ghiaccio per un raffreddamento più efficiente.
Raffreddamento
Non è necessario rimuovere l'umidità, poiché viene rilasciata nella stanza insieme all'aria raffreddata, pertanto tali dispositivi monoblocco sono anche chiamati umidificatori o condizionatori d'aria evaporativi.
Il ciclo di raffreddamento si compone di più fasi:
- l'idrofiltro è impregnato di acqua proveniente da un apposito contenitore sotto l'azione di una pompa di drenaggio;
- il flusso d'aria passa attraverso un filtro meccanico ed entra nell'idrofiltro;
- qui cede il suo calore all'acqua, ed inizia ad evaporare, mentre avviene il raffreddamento e l'umidificazione del flusso d'aria.
Il funzionamento di un condizionatore d'aria senza condotto dell'aria è che l'acqua passa da uno stato liquido a uno gassoso e assorbe calore dall'aria.
Riscaldamento
Se consideriamo il principio di funzionamento di un condizionatore-evaporatore per il riscaldamento, non è diverso dalle unità finestra e da quelle mobili con condotto dell'aria. Un elemento riscaldante è integrato nell'involucro dell'unità evaporante a pavimento, che consente al dispositivo di funzionare come un termoventilatore riscaldato elettricamente. Non ci sono restrizioni sulla temperatura esterna.
I principi di funzionamento di tutti i condizionatori: pavimento, finestra e split si basano sulla proprietà di un liquido di assorbire e cedere calore durante l'evaporazione e la condensazione, ma il ciclo di raffreddamento o riscaldamento può variare notevolmente a causa delle caratteristiche progettuali del dispositivo.
