У многих людей сложилось мнение, что кондиционер производит холод, либо тепло. На самом деле это не совсем соответствует истине. Давайте разберемся, как работает кондиционер на самом деле и откуда он берёт приятную прохладу в летний зной и тепло в холодное время.
Работу кондиционера мы разберём на основе работы сплит – системы. Другие модели кондиционеров действуют по тем же физическим законам и процесс их работы устроен примерно также.
По каким законам работает кондиционер?
В кондиционерах были применены законы физики из действия, которых выходит, что «любая жидкость при испарении поглощает тепло». Чтобы это проверить далеко ходить не надо. Проведите небольшой эксперимент – возьмите немного спирта (можно также использовать одеколон на спиртовой основе или водку) и налейте его себе на руку, в тот же момент вы почувствуете холод. При испарении спирт забрал тепло от вашего тела.
Кондиционер – это замкнутый контур, по которому двигается специальное вещество, которое называется хладагентом. Самым распространённым из хладагентов, которые используют для кондиционеров, является фреон.
Небольшой экскурс в историю.
Лучшим из хладагентов, по своим охлаждающим свойствам, является аммиак. Однако его не применяют в системах кондиционирования, потому что он крайне ядовит и взрывоопасен.
Чтобы найти приемлемый компромисс, между охлаждающими свойствами и безопасностью было синтезировано вещество, приближенное по свойствам к аммиаку, но достаточно безвредное.
Вещество было синтезировано в начале 20 века путём отщепления от молекулы четырёххлористого углерода 2-х атомов хлора и включения на их место 2-х атомов фтора. Это вещество получило научное название – «дихлордифторметан».
Этот класс хладагентов был синтезирован и запатентован компанией «Du Pont». Его начали поставлять на рынок под торговой маркой “Freon” (фреон).
Весь процесс охлаждения и нагрева происходит в «холодильном контуре» кондиционера.
«Холодильный контур» кондиционера состоит из:
• замкнутого герметичного контура с находящимся в нём хладагентом (фреоном);
• наружной теплообменной установки;
• внутренней теплообменной установки;
• компрессора, который увеличивает давление хладагента до уровня давления конденсации («переход вещества из газообразного состояния в жидкое или кристаллическое»);
• дросселирующего устройства, которое понижает давление хладагента до уровня испарения.
Что происходит во время охлаждения?
Во время охлаждения, во внутренней теплообменной установке испаряется фреон, при этом он забирает тепло из помещения и переносит его к наружной теплообменной установке. В наружном блоке кондиционера компрессор начинает сжимать фреон, при этом он конденсируется и выделяет поглощённое во внутреннем блоке тепло.
Хладагент и воздух обмениваются теплом при помощи воздушных теплообменников. Воздушные теплообменники – это медные трубки, оснащённые тонкими перечными пластинами из алюминия. Чтобы ускорить обмен теплом между фреоном и воздухом, воздух через теплообменники продувается вентиляторами.
Из описания процесса охлаждения становится понятным, что кондиционер вовсе не производит холода, а перемещает тепло из одного места в иное. При охлаждении, кондиционер перемещает тепло из комнаты на улицу. И, наоборот, при обогреве теплообменные устройства кондиционера переносят тепло снаружи, внутрь комнаты.
При этом кондиционер «вырабатывает» холода или тепла, примерно в 3 раза больше, чем тратит электроэнергии в процессе. А это, согласитесь, очень существенный плюс.
Ещё немного о физике.
Но как получается, что фреон, то заберёт тепло, то наоборот отдаст. И почему этот хладагент переносит тепло из помещения, где температура +25°С, на улицу, где она гораздо выше, например +30°С.
Все эти процессы исходят от физических законов, которые действуют на нашей планете. Мы знаем, что температура перехода жидкости из одной фазы в другую (испарения или конденсации) находится в прямой зависимости от давления, при котором проходит процесс. Т.е. чем выше давление, тем выше температура, при которой происходит фазовый переход.
Чтобы заставить жидкий хладагент вскипеть и превратиться в пар, который поглотит тепло. В теплообменной установке необходимо образовать давление, при котором «температура фазового перехода будет меньше температуры охлаждающего воздуха». А соответственно парообразный хладагент отдаёт тепло в окружающую среду и при этом становится жидкостью, когда создаётся давление, при котором «температура фазового перехода будет больше температуры воздуха».
Вот, пожалуй, и всё. Приятного вам климата!