что такое реверсивный кондиционер
Что такое реверсивный кондиционер
режим работы: 9.00-21.00 
вентиляция воздуховоды кондиционеры научные исследования
Реверсивный клапан кондиционера.
Летом этот процесс вам покажется необходимым, а вот зимой вам захочется перегонять тепло обратно из атмосферы в помещение. Частично проблема решается с помощью реверсивного клапана кондиционера, позволяющего поменять направление движения хладагента (принцип реверсирования холодильного цикла), и частично, при помощи работы подогревателя приточного воздуха.
Подогрев наружного воздуха кондиционером.
Но при низких зимних температурах атмосферы запасенного фреоном тепла может и не хватить для подогрева ледяного приточного воздуха – тогда в дело вступает дополнительный воздушный подогреватель, смонтированный в приточной установке кондиционера.
Реверсирование холодильного цикла в кондиционере.
И конденсатор, и испаритель кондиционера остались на своих местах, а вот маршрут движения хладагента изменился, и главную роль в этом превращении холодильного агрегата в тепловой насос инженеры отвели реверсивному (четырехходовому) клапану.
Принцип действия четырехходового клапана кондиционера.
В режиме охлаждения поршень (3) смещается влево и соединяет компрессор (1) с внешним блоком кондиционера (7). Вход компрессора соединяется с внутренним блоком кондиционера (6).
Работа клапана в режиме обогрева.
Тепло от кондиционера
Опубликовано: 14 декабря 2010 г.
С. Трехов
За кондиционером на бытовом уровне прочно закрепилась репутация устройства, работающего в основном на охлаждение воздуха в помещении. Функция обогрева рассматривается при этом как дополнительная. Однако сплит-система, работающая в режиме теплового насоса (ТН), может нагревать не только воздух в помещении, но и воду. А при кондиционировании воздуха хладон (фреон) нагревается до 55–60 °С. Обычно это тепло просто рассеивается во внешней среде. Но в последнее время на рынке появились приборы, в которых предусматривается использование этой энергии для горячего водоснабжения или отопления.
Реверсивный кондиционер
Для того чтобы кондиционер стал работать на обогрев, в принципе, достаточно изменить направление термодинамического цикла. Модели, у которых наряду с основной функцией предусмотрена и возможность нагрева воздуха в помещении, – не редкость. Они стоят дороже, но в межсезонье (осенью и весной) могут заменить обогреватель. Такой кондиционер нагревает воздух в помещении теплом, забираемым извне: имеет место тот же процесс, что и при охлаждении, но наружный и внутренний блоки кондиционера как бы меняются местами. Соответственно, как и в режиме охлаждения, потребляемая аппаратом мощность может быть в три и более раз меньше мощности обогрева.
Обычно при температуре наружного воздуха ниже –5 °С включать кондиционер не рекомендуется: изменяются физические характеристики фреона и компрессорного масла. «Холодный» компрессор может выйти из строя при старте, но и при удачном запуске его износ будет выше допустимого. Кроме этого, при отрицательных температурах замерзает сливное отверстие дренажного шланга, и весь конденсат начинает течь в помещение. Поэтому для предотвращения поломки некоторые модели кондиционеров автоматически отключаются, если температура на улице опустилась ниже определенной отметки.
Но разработаны кондиционеры, адаптированные к зимним условиям. Так, минимальная температура среды для работы на обогрев инверторных кондиционеров FTXG-E/RXG-E (рис. 1) производства компании Daikin (Бельгия) составляет –15 °С, а неинверторных – –10 °С. (Мощность охлаждения и нагрева инверторного кондиционера можно изменять за счет частотного регулирования работы привода компрессора. Это позволяет снизить потребление электроэнергии в среднем на 30 % и более точно поддерживать заданную температуру.)
Сплит-системы японских компаний Toshiba рассчитаны на обогрев при температуре окружающей среды до –15 °С, Sharp – до –8 °С, Panasonic – до –5 °С. Инверторные модели корейских фирм LG эффективны до –15 °С, неинверторные – до –10 °С, Samsung (модели Monte) – до –15 °С (но при использовании фреона R-22 – только до –5 °С).
Существуют и модели, которые рассчитаны на работу при более низкой температуре и при этом могут использоваться как довольно дорогие системы отопления. Например, кондиционеры серии FTXR-E/RXR-E фирмы Daikin работают при наружной температуре до –20 °С, японские Hitachi Premium XH, Cut Out и Air Exchanger – до –20 °С. А сплитсистемы Zubadan (рис. 2) компании Mitsubishi (Япония) – даже до –25 °С. Компания позиционирует это оборудование как ТН, целенаправленно предлагая его для обогрева объектов (рис. 3).
Использование практически любого кондиционера в течение всего года возможно благодаря встраиваемому в него дополнительному адаптационному устройству – всесезонному блоку, который осуществляет подогрев дренажа, картера компрессора и управляет работой вентилятора наружного блока. В этом случае возможна эксплуатация сплит-системы при температурах наружного воздуха до –15…–25 °С. Однако и у адаптированного кондиционера при понижении температуры уменьшается КПД. Так, при –18 °С он становится меньше примерно втрое, по сравнению с номинальным. Поэтому обогреваться кондиционером имеет смысл осенью и весной, когда отопление еще не включили или уже выключили, а на улице холодно.
При температуре наружного воздуха ниже +5 °С внешний блок кондиционера может покрыться слоем инея или льда, что приводит к ухудшению теплообмена или даже к поломке вентилятора. Предотвратить это может такая функция как автоматическое размораживание. Система управления следит за условиями работы кондиционера и в случае риска обледенения периодически запускает его на 5–10 мин в режиме охлаждения без включения вентилятора внутреннего блока, при этом теплообменник наружного блока нагревается и оттаивает.
Рекуперация тепла
Кондиционеры с рекуперацией тепла комплектуются емкостью, в которой аккумулируется вода, нагреваемая хладоном в теплообменнике. Такие сплит-системы, в основном канального или зонального типов, называются «кондиционеры с функцией ГВС». В настоящее время на рынке представлены преимущественно модели, относящиеся по мощности к верхней границе бытового сегмента (при работе на охлаждение – 10 кВт), полупромышленным и промышленным системам. Но сама идея утилизации отводимого избыточного тепла настолько привлекательна, что кондиционеры с функцией нагрева воды уже появляются и на рынке менее мощной техники.
Компанией Ruud (США) разработаны серии кондиционеров и чиллеров SSQ. Данное оборудование способно одновременно с созданием комфортной атмосферы в помещении обеспечить ГВС. Для более экономичной работы блок имеет возможность ступенчатого регулирования. При этом кондиционеры с производительностью по холоду 10,2–81,0 и теплу 11,2–87,0 кВт могут реализовывать следующие схемы работы: «Охлаждение», «Нагрев», «Только ГВС», «Охлаждение и ГВС», «Нагрев и ГВС». Ряд моделей комплектуется встроенным двухконтурным газовым котлом, осуществляющим теплоснабжение при температурах наружного воздуха ниже –10 °С, т.е. тогда, когда использование ТН становится экономически нерентабельным.
Кондиционеры с рекуперацией тепла SHRM (Super Heat Recovery Multi) фирмы Toshiba могут рассматриваться как ступень развития зональных VRF-систем. Если в обычном двухтрубном кондиционере все внутренние блоки работают одновременно только на охлаждение или на обогрев, и его энергоэффективность зависит лишь от заложенных конструкторами характеристик, то при использовании трехтрубных систем появляются дополнительные резервы для экономии энергии.
Работа классической системы кондиционирования в режиме охлаждения подразумевает перенос тепла от воздуха в помещении к более нагретой среде, например, воздуху на улице, при совершении работы (расход энергии на сжатие хладагента компрессором).
В трехтрубной системе каждый внутренний блок может функционировать в своем режиме. Причем именно тогда, когда одни внутренние блоки охлаждают, а другие обогревают, и проявляется основное достоинство таких систем – рекуперация тепла: забираемое из охлаждаемых помещений, оно не сбрасывается в атмосферу, а переносится туда, где требуется обогрев. Для осуществления этого процесса в систему кондиционирования добавляются устройства FS (Flow selector – распределители потоков). Они представляют собой компактные модули с электронными клапанами, которые задают режим работы теплообменника внутреннего блока.
К блоку FS подводятся три трубы системы с рекуперацией тепла, а выходят из него уже две трубы, подключаемые к внутренним блокам. Для каждого из них требуется отдельный распределитель потоков.
В зависимости от числа внутренних блоков, работающих на охлаждение или обогрев, система выбирает приоритетный режим функционирования внешнего блока и осуществляет распределение потоков хладона.
Трехтрубные системы кондиционирования могут работать как в режиме только охлаждения, так и 100 % обогрева, но в этом случае их энергоэффективность будет несколько меньше, чем у стандартных, – за счет более сложной сети и дополнительных элементов. Однако такие «100-процентные» режимы в среднем занимают не более 1/5 общего времени работы кондиционера. Все остальное время потребитель может экономить до 50 % электроэнергии за счет рекуперации тепла. FS-распределитель весит 5 кг и не требует отвода дренажа. От внутреннего блока он может монтироваться на расстоянии до 15 м.
В настоящее время компания Toshiba выпускает уже вторую, усовершенствованную серию систем с рекуперацией тепла. Она построена по модульному принципу и может состоять из трех внешних блоков суммарной производительностью до 84 кВт при числе внутренних блоков – до 48. Все внешние блоки комплектуются двумя идентичными, независимыми инверторными компрессорами двухроторного типа.
Компания «Афрос» (Украина) также предлагает ряд моделей сплит-систем канального типа с функцией ГВС, собранных на базе японских компрессоров, мощностью 5,1–8,5 и 5,6–17,5 кВт по охлаждению и нагреву соответственно. Они реализуют режимы только обогрева, охлаждения воздуха, нагрева воды, а также ее нагрева и охлаждения/обогрева помещения.
В бытовом секторе предложение кондиционеров с функцией ГВС пока невелико, но и здесь «лед тронулся». Так, в апреле 2010 г. китайская компания Gree Electric Appliances представила на российском рынке мультизональную систему Home-GMV (рис. 4), совмещающую функции кондиционера и водонагревателя. Ее максимальная энергоэффективность достигается при одновременной работе в режиме охлаждения воздуха и ГВС. Это стало возможным благодаря гидромодулю, включающему в себя теплообменник «хладон/вода» и насос. Фреон отдает тепло, нагревая воду до 60 °С. Это позволяет не только установить комфортную температуру в помещениях, но и обеспечить ГВС односемейного дома или квартиры.
По словам разработчиков, использование ТН для нагрева воды делает систему в четыре раза экономичнее электрического водонагревателя, а при одновременном охлаждении воздуха – в шесть раз. Новинка оснащена инверторным компрессором, который изменяет свою производительность при частичной нагрузке, т.е. когда включены не все внутренние блоки.
Изготовитель предлагает четыре модификации наружных блоков мощностью 10–16 кВт. Внутренние блоки могут быть настенными, напольно-потолочными, кассетными и канальными. Их холодопроизводительность – от 2,2 до 14,0 кВт.
Система Home-GMV эффективно функционирует при температуре на улице от –15 до +48 °С. При более низких температурах для нагрева воды используется встроенный в водяной бак электронагреватель. Емкость бойлеров – от 250 до 400 л.
Компания Mitsubishi также приступает к производству нового прибора для нагрева воды PWFYP100E-BU. Он имеет теплопроизводительность 12,5 кВт, потребляя всего 2,48 кВт электроэнергии, и может быть использован только в составе систем с утилизацией тепла. При этом температура наружного воздуха изменяется в диапазоне от –20 до 32 °С. Расход воды – 0,60–2,15 м3/ч. Используя энергию теплового насоса и рекуперативное тепло от системы кондиционирования воздуха City Multi R2, новинка может нагревать воду до 70 °С.
Статья напечатана в журнале «Аква-Терм» #6(58) 2010
Устройство кондиционера и принцип работы
Из чего же состоит стандартная сплит-система? Как правило, внутри нее находится замкнутый контур, по которому движется жидкость — хладагент. Перетекая внутри контура, хладагент в одном месте поглощает тепло, для того чтобы выделить его в другом. Этот процесс протекает в специальных трубках – теплообменниках, которые изготавливаются из меди и содержат поперечные перегородки из алюминия. Для более быстрого протекания процессов в теплообменники нагнетают воздух, делая это при помощи специальных вентиляторов.
Исходя из названия процессов, протекающих в теплообменнике, один из них принято называть конденсатором, а другой – испарителем. Когда кондиционер работает «на тепло» в качестве конденсатора выступает внутренний испаритель (часть кондиционера, находящаяся в помещении), а при работе «на холод» – все происходит наоборот. Таков принцип работы кондиционера, но в чем суть?
Холод сам по себе не является законченным продуктом, а лишь производным от переноса тепла с помощью хладагента. Этот процесс в литературе именуется «тепловым насосом». Благодаря ему производительность кондиционера получается в три раза выше, чем его энергопотребление. На первый взгляд это может вызвать недоумение: КПД 300% — неужели такое возможно? Что такое хладагент и как его можно перенести из помещения, в котором температура около 20 градусов, наружу, где температура в два раза выше?
Оказывается все гораздо проще, чем это можно себе предположить. Перенос температуры напрямую зависит от давления, причем происходит он не линейно, а монотонно. Таким образом, в процессе транспортировки величина давления становится выше, чем температура фазового перехода. Закипевший хладагент меняет свое состояние из жидкого в парообразное и начинает поглощать из окружающего воздуха тепло, при этом в теплообменнике создается необходимое давление, при котором температура фазового перехода становится ниже окружающей. В обратном процессе хладагент отдает свое тепло воздуху, и температура перехода повышается.
Еще одной важной деталью в работе кондиционера является замкнутый контур, для создания которого необходимо хотя бы два элемента: компрессор — для повышения давления конденсации и дроссельное устройство — для его понижения. Первый из них устанавливается непосредственно перед конденсатором, а второй перед испарителем.
В целом, насчитывается пять элементов, обязательных в кондиционерах любого типа: замкнутый контур, наружный и внутренний теплообменник, компрессор и дросселирующее устройство. Они являются основной составляющей как самой простой, так и самой сложной сплит-системой.
В наше время для полнофункциональной работы кондиционера в контур добавляют четырехходовой вентиль, благодаря которому он может вырабатывать как тепло, так и холод. Такая сплит-система получила название «кондиционер с реверсивным циклом», дополнительной функцией которого стал перенос тепла из помещения на улицу и обратно.
Наружный блок кондиционера
Реверсивные кондиционеры
Опубликовано: 19 февраля 2016 г.
Большинство современных моделей бытовых сплит-систем являются реверсивными, то есть способны работать в режиме на обогрев по принципу воздушного теплового насоса и схеме «воздух-воздух». Схема «воздух-вода» в данном случае не применима, так как речь идет о сравнительно маломощных кондиционерах, а не о тех которые с полным правом характеризуются на рынке как тепловой насос.
О богрев кондиционером имеет свои преимущества, основное из которых заключается в том, что, как это не парадоксально, кондиционер как бы «вырабатывает» больше энергии, чем потребляет. То есть закон сохранения энергии, конечно, соблюдается, потому что при работе на обогрев кондиционер по принципу теплового насоса забирает тепло из воздуха снаружи здания и «перекачивает» его, нагревая в итоге воздух внутри помещения. Но на этот процесс затрачивается меньше кВт электрической энергии, чем поступает внутрь помещения кВт тепла.
Общие принципы
Принципиально работу кондиционера на обогрев (работу воздушного теплового насоса) можно описать в следующих словах. Под действием низкопотенциального тепла наружного воздуха хладагент переходит в парообразное состояние; конденсация его пара, сжатого с помощью компрессора, сопровождается выделением уже высокопотенциального (до 70 °C) тепла, которое используется на обогрев помещения (рис. 1).
Основными узлами любого кондиционера являются: компрессор сжимающий фреон и поддерживающий циркуляцию по холодильному контуру; конденсатор – радиатор, расположенный во внешнем блоке, при работе кондиционера в нем происходит переход фреона из газообразной фазы в жидкую (конденсация); испаритель – радиатор, расположенный во внутреннем блоке, в нем. фреон переходит из жидкой фазы в газообразную (испарение); терморегулирующий вентиль (ТРВ), который понижает давление фреона перед испарителем, и вентиляторы, создающие потоки воздуха, обдувающие испаритель и конденсатор с целью повышения интенсивности теплообмена. Компрессор, конденсатор, ТРВ и испаритель соединены медными трубами и образуют холодильный контур, внутри которого циркулирует смесь фреона и небольшого количества компрессорного масла.
В реверсивных моделях, работающих и на обогрев по принципу воздушного теплового насоса (рис. 2), в схему добавляется четырехходовой клапан (рис. 3). В режиме обогрева этот клапан изменяет направление движения фреона. При этом внутренний и наружный блок как бы меняются местами: внутренний блок работает на обогрев, а наружный — на охлаждение.
Залог эффективности
Высокая энергоэффективность работы кондиционера на обогрев объясняется тем, что при преобразовании низкопотенциального тепла в высокопотенциальное и в процессе теплообмена между хладагентом (теплоносителем) и воздухом среды – энергия тратится только на работу двигателей компрессора и вентиляторов.
Работа кондиционера в таком режиме характеризуется коэффициентом преобразования – СОР (англ. – Coefficient of performance). Этот коэффициент показывает во сколько раз тепловая энергия поступившая потребителю превышает количество работы затраченной на перенос тепла от низкопотенциального источника.
Для вычисления COP используется следующая формула:
[A] — работа, совершенная насосом [Дж];
[Q_
[Q_
k- коэффициент полезного действия
Для кондиционеров, характеризующихся COP равным классу энергоэффективности А, при потреблении электроэнергии в 1 кВт кондиционер выдаст в помещении 3,61 кВт. Для большинства обычных бытовых кондиционеров значение коэффициента преобразования находится в интервале 3,3 – 3,22 для уличной температуры + 7 оС и температуры в помещении + 25 оС. Однако есть пределы возможного использования кондиционера в режиме обогрева.
Разумные границы
Работа, которую необходимо совершить тепловому насосу (или кондиционеру, работающему по его принципу) для «перекачки» определенного объёма тепла, зависит от разности температур в испарителе и конденсаторе. Чтобы энергия от источника низкопотенциального тепла смогла произвольно перетечь к теплоносителю или рабочему телу температура теплоносителя в «холодной части устройства» согласно Второму началу термодинамики должна быть всегда ниже температуры источника низкопотенциального тепла,. Поэтому тепловой насос должен использовать по возможности более ёмкий источник низкопотенциального тепла, чтобы не происходило его сильного охлаждения. Если же температура источника низкопотенциального тепла и так довольно низкая, то эффективность работы теплового насоса снижается.
Наиболее эффективно обогреваться кондиционером в межсезонье (осень, весна), при температуре наружного воздуха от –5 до +8 oС. Верхнее значение этого интервала температуры связано с прекращением работы отопительных систем, нижнее – с энергетической целесообразностью функционирования агрегата в рассматриваемом режиме. При понижении уличной температуры до –7 oС коэффициент преобразования снижается на 40 % и может составлять 1,9.
Кроме того, уже при температуре наружного воздуха ниже +5 °С внешний блок может покрыться слоем инея или льда, что приводит к ухудшению теплообмена или даже к поломке вентилятора (рис. 4 ). Для предотвращения этого явления используется такая функция, как автоматическое размораживание. Система управления следит за условиями работы кондиционера и в случае риска обледенения периодически запускает его на 5–10 мин в режиме охлаждения без включения вентилятора внутреннего блока, при этом теплообменник наружного блока нагревается и оттаивает.
Большинство представленных на отечественном рынке сплит-систем с функцией обогрева позиционируется как источники теплоснабжения в межсезонье (комфортные), эффективные до температур –5–0 ˚С. При температурах ниже –10 …–15 ˚С обычно необходимо применять дополнительные источники теплоснабжения – ТЭНы или котлы.
Правда, производители в борьбе за российский рынок все чаще представляют на нем модели, адаптированные к зимним условиям. Например, наружный блок некоторых моделей, предназначенных для эксплуатации при низких температурах окружающего воздуха, может оснащаться системой парожидкостной инжекции хладагента, обеспечивающей теплоснабжение при низких температурах наружного воздуха.
Допустимая для эксплуатации кондиционера в режиме теплового насоса температура окружающего воздуха напрямую зависит от эффективности компрессора. Так, минимальная температура для инверторных кондиционеров FTXG-E/RXG-E производства компании Daikin (Япония) составляет –15 °С, а неинверторные модели рекомендуется использовать только до –10 °С.
Статья из журнала «Аква-Терм», январь-февраль, № 1 (89), 2016
Руководство по выбору правильного реверсивного кондиционирования воздуха
Чтобы понять принцип работы реверсивного кондиционирования воздуха, критерии выбора, различные существующие типы и требуемую мощность кондиционирования воздуха, нужно следовать руководству, которое описано ниже.
Принцип работы реверсивного кондиционера
Классический кондиционер работает как холодильник: он не производит холода, а отбирает тепло из окружающего воздуха, чтобы отводить его наружу, используя тепловые свойства содержащегося в нем хладагента.
В случае реверсивного кондиционирования воздуха, он использует процесс для производства свежего воздуха для борьбы с летней жарой и может обратить процесс в обратном направлении зимой. Он забирает наружный воздух, нагревает его в контуре и отправляет его в оборудованное помещение, например тепловой насос воздух-воздух (к тому же эти два названия часто путают).
Как выбрать реверсивную модель кондиционера?
Существует несколько критериев выбора (не классифицированных), которые следует учитывать при выборе системы кондиционирования:
Объем или площадь : оценив эти параметры, вы узнаете, какая мощность охлаждения требуется.
Тепловая оценка: проводится профессионалом, оценивает тепловые характеристики здания, состояние изоляции и дает советы по выбору кондиционера.
Энергоэффективность: идеальным вариантом является кондиционер высокого класса энергии (A + или A ++) для экономии энергии при любой температуре наружного воздуха.
Бюджет: в целом, чем больше вы выходите на рынок элитных товаров, тем больше растет цена, но есть очень эффективные кондиционеры по очень доступной цене.
Обратимость системы: система отопления в сочетании с системой кондиционирования воздуха в одном устройстве 2-в-1 более экономична.
Размеры устройства: некоторые кондиционеры очень громоздкие, не очень сдержанные и эстетичные, они больше подходят для наличия технического помещения.
Качество воздуха: выбор кондиционера, оснащенного фильтрами, улучшит качество окружающего воздуха в помещении.
Уровень шума: бесшумный кондиционер обеспечит вам больший комфорт в повседневной жизни.
Устойчивое качество: выбор первой цены не всегда является разумным выбором, лучше отдать предпочтение долгосрочным инвестициям.
Речь идет не столько о бренде, сколько о конструкции и технологии производства реверсивного кондиционера, обеспечивающих надежную и эффективную установку.
Мобильный кондиционер или стационарный кондиционер для дома?
Это зависит от того, как вы хотите использовать свой реверсивный кондиционер: нужна ли вам дополнительная система отопления/кондиционирования или вы хотите снабжать весь свой дом круглый год?
В зависимости от объема и площади поверхности, а также от разделения (маленькие или большие пространства) выберите тот, который вам подходит.
Мобильный кондиционер: основные достоинства и недостатки
Если основными недостатками мобильных кондиционеров являются их неудобный шум, громоздкая и непривлекательная выхлопная труба, то они идеально спроектированы как двусторонняя дополнительная система для небольших помещений и легко перемещаются в доме в соответствии с вашими потребностями.
Доступны несколько размеров и уровней мощности, они доступны как моноблочные кондиционеры и как сплит-кондиционеры (один наружный блок и один или несколько внутренних блоков).
Стационарный кондиционер: основные достоинства и недостатки
Если исключить все портативные кондиционеры, все остальные станут стационарными. С двигателем в наружном блоке они намного тише мобильных, более незаметны (без неприглядной эвакуационной трубы) и устанавливаются на стене, на потолке (канальный кондиционер и кассета почти не видны, спрятаны в подвесном потолке) или на окне, чтобы значительно сэкономить место.
Они также более эффективны и подходят для больших пространств, разделенных или нет, с контролируемым потреблением энергии в каждой комнате, оборудованной независимо друг от друга.