Как устроен компрессор: основные элементы, виды
Рассмотрим основные виды компрессоров, которые применяются в кондиционерах и сплит-системах, и походу рассмотрим нюансы их устройства.
Роторные компрессоры
В сплит-системах этот тип компрессоров максимально распространен. Большая их часть производится в Японии, Китае (80% от общего числа компрессоров) и остальных передовых странах Юго-Восточной Азии.
Спиральные компрессоры
Монтируются в установках, которые используются для коррекции климата в больших жилых и индустриальных помещениях. Спиральные компрессора являются элементом бытовых и полупромышленных кондиционерах, а также в промышленных холодильных установках.
Винтовые компрессоры
Благодаря большой мощности, такие компрессорные установки монтируются в промышленных сплит-системах и кондиционерах, чиллерах с воздушным и водяным охладительным контуром. В настоящее время винтовые компрессоры монтируют во многих моделях коммерческих кондиционеров.
Поршневые компрессоры
Данный вид можно считать морально устаревшим, так как конструктивно и технологически он является прародителем всех автоматических компрессорных установок. В настоящее время он используется в холодильной технике первого поколения.
Компрессора данного типа дооснащаются электрическими двигателями с вертикальным расположением вала, не издающим большого шума при работе.
Важно! Поршневые установки делятся на кривошипно-шатунные и кривошипоно-кулисные. Они отличаются высокой производительностью и эксплуатируются в условиях повышенных нагрузок, то есть в кондиционерах высокой мощности.
Как работает сплит-система?
Принцип работы любого кондиционера, вне зависимости от его технологических особенностей, основывается на базовом свойстве хладагента (фреона) легко и быстро переходить из жидкого состояния в парообразное, и наоборот. Перемещаясь по металлическим змеевикам из одного блока системы в другой, фреон преобразуется, забирая тепло из внутренней части агрегата и отправляя его во внешний блок. В общих чертах данный процесс представляет собой циклическую систему, каждый цикл которой состоит из 4-х основных этапов.
1. Первым в работу вступает вентилятор внутреннего блока. Именно он втягивает в себя теплый воздух из помещения и отправляет его в металлический змеевик испарителя.
2. В змеевик-испаритель сплит-системы также поступает жидкий хладагент, температура которого составляет 2 градуса Цельсия. Благодаря разительному отличию от температуры воздуха в помещении, хладагент поглощает тепло и, нагреваясь, постепенно переходит в газообразное состояние. Процесс испарения сопровождается более интенсивным поглощением тепла, что и позволяет сделать воздух в комнате прохладнее.
3. Избавиться от собравшегося в испарителе тепла позволяет компрессор, расположенный во внешнем блоке сплит-системы. Работая на скорости 3500 оборотов в минуту, компрессор быстро перемещает хладагент по кольцам змеевика. Он сжимает газ, еще больше повышая его температуру, и выпускает нагретый до 65-ти градусов Цельсия фреон в змеевик конденсатора.
4. Попав в конденсатор, газ постепенно отдает свою температуру под воздействием теплых, но, все же, более прохладных труб змеевика. Перемещаясь внутри конденсатора, он все больше охлаждается и преобразуется из парообразного состояния в жидкость. Процесс конденсации позволяет хладагенту избавиться от температурных излишков и вновь обрести свои холодильные свойства.
Достигнув температуры 2-3 градуса Цельсия, фреон снова попадает в испаритель и цикл повторяется.
Статья взята с: https://valles.ru/blog/klimaticheskaya-tekhnika/ustroystvo-i-printsip-raboty-split-sistemy-razbiraem-po-polochkam/
Как работает: алгоритм, принцип работы
Компрессор магистрально соединен с конденсатором и испарителем. В качестве магистралей используются медные трубки тонкого сечения. Таким образом создается контур охлаждения, по которому циркулирует фреон с малым количеством компрессорного масла.
Технологически в компрессоре происходят следующие последовательные процессы:
- Из испарителя в компрессор циркулирует фреон (о рабочих диапазонах давления и температуры нами было написано выше).
- В компрессоре происходит сжатие фреона. Сжатие по законам физики приводит к ускорению движения корпускул вещества, а значит и к нагреву.
- На конденсатор воздействует струя воздуха, который по температуре ниже, чем фреон. В итоге фреон начинает остывать и переходит из газообразного вещества в жидкое, при этом происходит дополнительное выделение тепловой энергии.
Далее происходят технологические процессы, сопровождающие работу кондиционера, но компрессор обслуживает только те, которые описаны выше. Процессы, которые описаны выше характерны для абсолютного числа компрессоров вне зависимости от моделей и производителя.
Важно! Отметим одно важное обстоятельство, которое затрагивает работу компрессора, – если испаритель не успевает «обработать» фреон и полностью перевести его в газообразное состояние, то во вход компрессора может попасть жидкость. Жидкость, в отличие от газа, практически несжимаема
В ходе работы происходит сильное гидравлическое воздействие и возникает поломка. Кроме того, не рекомендуется работа кондиционера при низких температурах атмосферного воздуха.
Схема работы компрессора
Рассмотрим работу двух типовых установок компрессоров, которые используются в кондиционерах и иных климатических установках.
Кроме домашних сплит-систем компрессорами обеспечиваются и климатические установки внутри автомобилей. По сути, компрессор является нагнетателем вытеснительного принципа действия.
Компрессор кондиционера
С помощью нагнетателя происходит «всас» охлажденного фреона из зоны разряжения, при этом сам фреон пребывает в газообразном состоянии. Сжатием повышается давление, а вследствие и температура фреона. Для будущего охлаждения – это главные технологические условия.
Важно! Для продления срока службы и правильной эксплуатации используется только компрессорное масло. Какая-то его часть остается в самом компрессоре, а остальная циркулирует по системе
Для того чтобы давление не было превышено до разрушающих параметров, в конструкции компрессора предусмотрен предохранительный клапан.
Схемы работы кондиционеров подразумевают совместное применение со следующими видами установок:
- Аксиально-поршневые.
- Аксиально-поршневые диском, который вращается наклонно.
- Роторные или лопастные.
- Спиральные.
Аксиально-поршневой нагнетатель
Наклонный диск приводится в движение приводным валом. При вращении диск заставляет поршни двигаться возвратно-поступательно. Движение поршней параллельно валу. Количество поршней варьируется в зависимости от мощности – их может быть 3, 5, 7 или 10. Количеством поршней формируется рабочий такт совместно с открыванием-закрыванием клапанов.
Важными параметрами, которые обязательно указываются в рабочей схеме, являются:
- Мощность. Зависит от частоты вращения компрессорного вала. Диапазон варьируется от 0 до 5000-6000 об/мин.
- Зависимость от скорости работы двигателя. Чтобы нивелировать этот параметр, используются установки с изменяемым рабочим объемом. Для это применяется компенсирующий наклонный диск.
Для того чтобы изменить угол наклона диска, необходимо использовать пружины в корпусе. Их затягивание или ослабление приводит к изменению геометрической проекции расположения диска на валу. Таким образом происходит изменение параметров производительности.
Зачем нужен компрессор в кондиционере и какие функции выполняет
Компрессор втягивает в себя фреон в газообразном состоянии, потом сжимает, повышая давление и в состоянии газа нагнетает его в пневматический конденсатор. При этом именно компрессор обеспечивает минимальный уровень вибрации при работе и осуществлении технологического процесса изменения давления фреона.
Научное объяснение
Кроме сжатия фреона, компрессор осуществляет поддержания режима постоянной циркуляции.
Важно! Как правило первоначальные параметры фреона составляют 3-5 Атм. давления при температуре от 10 до 20оС
Сжатие производится до параметров в диапазоне от 15 до 25 Атм., в результате чего происходит нагрев до 70-90оС. С такими параметрами фреон подается в конденсатор. Данные диапазоны считаются нормальными и рабочими.
К основным характеристикам компрессорных установок относят:
- Степень компрессии. По-другому этот параметр называют степенью сжатия или максимальным соотношением давления паров фреона на выходе к максимальному значению на входе.
- Объем хладагента. Этот параметр варьируется от длины фреоновой трасы и мощности самого устройства. Как правило, длина составляет от 3 до 5 метров, но ни в коем случае не менее 3 метров.
Суть дела – простыми словами
Представьте, что за окном +10°С, а в помещении +25°С. Как бы вы предложили охлаждать воздух в помещении? Правильно, открыть окно.
Почему в этой ситуации, чтобы охладить воздух в помещении, достаточно просто открыть окно? Ответ прост: потому что на улице холоднее, чем в помещении. Наружный воздух попадет в комнату и охладит её.
Компрессор не только сжимает газ, но и нагревает его! Это очень важно в кондиционерах!
Теперь другой пример. Представьте, что за окном +35°С, а в помещении +25°С. Как вы предложите охладить помещение теперь?
Открыть окно не получится – в комнате станет только жарче. Нужен другой способ. А для его реализации нужен холодильный цикл на базе компрессора. Он воплощён в кондиционере.
Иными словами, охладить что-либо за счет чего-то более холодного легко: это произойдет автоматически за счет естественного теплообмена. А для того, чтобы охладить что-то холодное за счет более горячего – нужен компрессор.
Что на самом деле делает компрессор в кондиционере
Принято считать, что компрессор сжимает хлагагент, повышает его давление. Это необходимо для последующего процесса конденсации.
На самом деле, если вдуматься в суть парокомпрессионного холодильного цикла, то компрессор нужен не только для того, чтобы сжать хладагент, а ещё и для того, чтобы НАГРЕТЬ его до температуры ВЫШЕ, чем наружный воздух
Нагреть – вот что важно! Именно потому что после компрессора он нагрет, в конденсаторе он отдаёт тепло наружному воздуху. Если бы хладагент сжали, но не нагрели, тепло наружу не могло бы быть передано
Допустим, компрессор сжал фреон в 5 раз и нагрел на 45°С (с 15°С до 60°С). В конденсаторе фреон остыл на 15°С, не меняя давления. В дросселе (ТРВ) фреон расширился в те же 5 раз, и при этом остыл на те же 45°С, что и в компрессоре. Итоговая температура фреона – 0°С. Это и есть тот самый холод, который охлаждает помещение. Внутренний воздух обдувает испаритель, температура которого постепенно растет до 15°С. Сам воздух при этом охлаждается до 15-17°С и радует нас своей прохладой.
Так вот если бы компрессор не нагрел бы фреон выше наружной температуры, и фреон бы не остыл в конденсаторе на 15°C, то попал он бы в испаритель с температурой 15°C и не смог бы охладить внутренний воздух. Именно благодаря тому что на выходе из компрессора температура хладагента достигает 60-70°С, становится возможным сбросить тепло на улицу. И именно для этого нагрева нужен компрессор в кондиционере.
