Робота системи кондиціонування повітря вдома загадкової для багатьох з нас. Печі легко зрозуміти - вони нагрівають повітря і продувають його навколо вашого будинку за допомогою каналів. Котли виготовляють гарячу воду або пару і переміщують її по всьому будинку в трубах. Але як системи кондиціонування роблять приємне холодне, зневоднене повітря у собачі дні літа? Щоб зрозуміти це, вам доведеться повернутися до принципу, який ви, можливо, засвоїли на уроці фізики у середній школі чи коледжі: науковому законі, що будь-який газ охолоджується, коли він збільшується в обсязі.
Компоненти
Хоча це незначне спрощення, ви можете думати про кондиціонер як про машину, яка забирає тепло з вашого будинку і скидає його назовні, використовуючи п'ять взаємопов’язаних частин:
- Холодоагент
- Компресор
- Конденсатор
- Розширювальний клапан
- Котушка випарника
Існує багато типів систем кондиціонування повітря, які можна використовувати в домашніх умовах, в тому числі віконні блоки, портативні кондиціонери, безпровідні кондиціонери та центральні системи кондиціонування. Однак, незважаючи на їх відмінності, фізика того, як вони працюють, однакова, і всі вони використовують процес охолодження прямого розширення. В принципі, це працює так само, як кухонний холодильник вашого будинку.
Холодоагент
Холодоагент - це «кров», що прокачується через трубки охолодження в системі кондиціонера. Він змінює стан від газової пари до рідини, оскільки він збирає тепло з вашого будинку і викидає теплом на вулицю. Холодоагент є унікальною речовиною тим, що він має дуже низьку температуру кипіння. Це означає, що він переходить від рідини до пари при низьких температурах. Це важливо для забезпечення безпечної роботи системи кондиціонування, не створюючи небезпечного рівня тепла. Холодоагент, однак, не переміщується через систему самостійно; для його накачування потрібен компресор .
Компресор
Подумайте про компресор як про "серце" системи, про компонент, який перекачує холодоагент через усі компоненти холодильника у великий мідний контур. Холодоагент поступає в компресор у вигляді теплої пари низького тиску і залишає його як гарячий пар високого тиску. Це перетворення стане можливим конденсатором .
Конденсатор
З компресора пари гарячого холодоагенту переміщуються до конденсатора. Тут гарячі пари холодоагенту високого тиску охолоджуються при проходженні через конденсаційні котушки. Котушки мають тонкі металеві ребра (схожі на будову на передній частині автомобільного радіатора), які відводять тепло від котушок. Вентилятор конденсатора продуває повітря над плавниками, щоб пришвидшити охолодження пари всередині котушок. (Використання гребінця для плавців під час рутинного обслуговування допомагає підтримувати ці плавники у формі.) Коли холодоагент охолоджується, він переходить у стан з гарячої пари до гарячої рідини під високим тиском і переміщується на розширювальний клапан. Компресор, котушка конденсатора та вентилятор конденсатора - знаходяться у великій шумній коробці на задньому дворі, яку часто називають конденсаційною установкою.
Розширювальний клапан
Розширювальний клапан - це те, що реально виконує роботу охолодження. Коли гарячий рідкий холодоагент проходить крізь крихітний отвір під високим тиском у клапані з одного боку, з іншого боку він виходить як прохолодна туман низького тиску. Це результат природної властивості газів: Коли газ розширюється, він охолоджується. Кондиціонер насправді є не що інше, як пристрій, розроблений для примушення розширювання холодоагенту, і саме це створює його здатність охолоджувати повітря, викидаючи тепло.
Котушка випарника
Наступним кроком є те, де ваш дім насправді охолоне. Холодна рідина низького тиску, яка зараз залишає відкритий розширювальний клапан, проходить у приміщенні до котушки випарника, розташованої на пленумі вашої печі. (Пленум - це великий металевий ящик між піччю та повітропроводом.) Тут тепліше повітря всередині вашого будинку продуває котушку випарника та нагріває її, в той же час котушка, що несе холодний розширений газ, охолоджує холодоагент. повітря, що дме через випарник. Потім охолоджене повітря циркулює через повітропровід. Коли холодоагент зараз починає нагріватися, він починає кипіти і переходить від холодної рідини до теплої пари (процес випаровування). Потім теплі пари холодоагенту повертаються назад до компресорного та зовнішнього конденсаційного блоку, коли він ще більше розширюється та охолоджується, продовжуючи цикл охолодження.
Поєднання разом
У типовому центральному блоці кондиціонування повітря цикл охолодження - це постійний процес прохолодного холодоагенту, що поглинає тепло повітря в приміщенні і переходить у теплий газ, подорожуючи до зовнішнього блоку, де він виводить тепло і повертається до прохолодної рідини, а потім повертається назад в приміщенні, щоб поглинати більше тепла і продовжувати цикл. Незважаючи на уявну складність компонентів, фізика, що займається, є досить простою - принцип, за допомогою якого газ завжди охолоджується, коли він розширюється. Будь-яка система кондиціонування або охолодження - це лише система, за допомогою якої ретельно контролюється розширення і конденсація холодоагенту, щоб скористатися цим фізичним властивістю.