17 июля 1902 года Уиллис Кэрриер изобрел первую современную систему кондиционирования воздуха. Изобретение Кэрриера помогло создать множество отраслей, которые и сегодня продолжают питать нашу экономику. В первые годы кондиционирование воздуха помогло увеличить производство всего, от хлебобулочных изделий до военного снаряжения. Это привело непосредственно к летним киноблокбастерам, когда люди стекались в прохладные кинотеатры, спасаясь от жары. Точный контроль температуры и влажности позволил даже построить крытые торговые центры, трансатлантические рейсы, а также компьютеры и серверы, обеспечивающие работу Интернета. Сегодняшние «современные» системы охлаждения по-прежнему работают на тех же основных принципах, обеспечивая комфортный охлажденный воздух для людей внутри. Итак, как работают кондиционеры?
Кондиционеры бывают разных форм и размеров, но все они работают по одной и той же основной предпосылке. Кондиционер обеспечивает холодный воздух в вашем доме или закрытом помещении, фактически удаляя тепло и влажность из воздуха в помещении. Он возвращает охлажденный воздух в помещение, а нежелательное тепло и влажность выводит наружу. Стандартный кондиционер или система охлаждения использует специальный химикат, называемый хладагентом, и состоит из трех основных механических компонентов: компрессора, змеевика конденсатора и змеевика испарителя. Эти компоненты работают вместе, чтобы быстро преобразовать хладагент из газа в жидкость и обратно. Компрессор повышает давление и температуру газообразного хладагента и направляет его в змеевик конденсатора, где он преобразуется в жидкость. Затем хладагент возвращается в помещение и попадает в змеевик испарителя. Здесь жидкий хладагент испаряется и охлаждает внутренний змеевик. Вентилятор продувает воздух из помещения через холодный змеевик испарителя, где тепло внутри дома поглощается хладагентом. Охлажденный воздух затем циркулирует по всему дому, а нагретый испаренный газ направляется обратно в компрессор. Затем тепло выделяется в наружный воздух, когда хладагент возвращается в жидкое состояние. Этот цикл продолжается до тех пор, пока в вашем доме не будет достигнута желаемая температура.
Этот чертеж, результат новаторского проекта Уиллиса Кэрриера, был представлен Sackett & Wilhelms 17 июля 1902 года и послужил основой для изобретения, которое изменит мир, — первой современной системы кондиционирования воздуха.
Процесс кондиционирования воздуха
Многие дома в Северной Америке полагаются на кондиционеры сплит-системы, часто называемые «центральным кондиционированием». Системы кондиционирования воздуха включают в себя ряд компонентов и делают больше, чем просто охлаждают воздух внутри. Они также могут контролировать влажность, качество воздуха и воздушный поток в вашем доме. Поэтому, прежде чем мы ответим на вопрос о том, как работают кондиционеры, будет полезно узнать, из чего состоит типичная система.
Что такое Централ Эйр?
Типичная система кондиционирования воздуха, часто называемая «центральной системой кондиционирования» или «сплит-системой кондиционирования воздуха», обычно включает в себя следующее:
- термостат, контролирующий работу системы
- наружный блок с вентилятором, змеевиком конденсатора и компрессором
- внутренний блок (обычно либо печь, либо фанкойл), в котором находится змеевик испарителя и вентилятор для циркуляции охлажденного воздуха
- медная трубка, позволяющая хладагенту течь между внутренним и наружным блоками
- расширительный клапан регулирует количество хладагента, поступающего в змеевик испарителя
- воздуховод, который позволяет воздуху циркулировать из внутреннего блока в различные жилые помещения и обратно во внутренний блок
В самом простом описании процесс кондиционирования воздуха включает в себя два действия, которые происходят одновременно: одно внутри дома, а другое вне дома.
- Внутри дома (иногда называемой «холодной стороной» системы), теплый воздух в помещении охлаждается, проходя через холодный охлаждающий змеевик, наполненный хладагентом. Тепло от воздуха в помещении поглощается хладагентом, когда хладагент превращается из жидкости в газ. Охлажденный воздух подается обратно в дом.
- Вне дома (иногда называемой «горячей стороной» системы), газообразный хладагент сжимается перед тем, как попасть в большой змеевик наружного блока. Тепло высвобождается наружу, когда хладагент снова превращается в жидкость, а большой вентилятор прогоняет наружный воздух через наружный змеевик, отбрасывая тепло, поглощаемое из дома.
Результатом является непрерывный цикл: тепло и влажность удаляются из воздуха в помещении, холодный воздух возвращается в дом, а тепло и влажность выходят из дома.
Как работает Central Air — более подробно
Теперь, когда у вас есть общее представление о том, как работают кондиционеры, давайте копнем немного глубже и опишем весь процесс работы.
Термостат, который обычно монтируется на стене в центре дома, отслеживает и регулирует температуру воздуха в помещении. Процесс охлаждения начинается, когда термостат определяет, что температуру воздуха необходимо понизить, и посылает сигналы компонентам системы кондиционирования воздуха как внутри, так и снаружи дома, чтобы они начали работать. Вентилятор внутреннего блока вытягивает горячий воздух из помещения через воздуховоды рециркуляции. Этот воздух проходит через фильтры, в которых собираются пыль, пух и другие взвешенные частицы. Затем отфильтрованный теплый воздух помещения проходит через холодный змеевик испарителя. Когда жидкий хладагент внутри змеевика испарителя превращается в газ, тепло из воздуха в помещении поглощается хладагентом, таким образом охлаждая воздух, проходящий через змеевик. Затем вентилятор внутреннего блока нагнетает охлажденный воздух обратно через воздуховоды в различные жилые помещения.
Газообразный хладагент выходит из дома через медную трубку и проходит в компрессор в блоке кондиционера снаружи. Думайте о компрессоре как о большом электрическом насосе. Компрессор нагнетает газообразный хладагент и направляет хладагент в змеевик конденсатора наружного блока. Большой вентилятор прогоняет наружный воздух через змеевик конденсатора, позволяя воздуху поглощать тепловую энергию из дома и высвобождать ее наружу. В ходе этого процесса хладагент снова превращается в жидкость. Затем он проходит по медной трубке обратно во внутренний блок, где проходит через расширительное устройство, которое регулирует поток хладагента в змеевик испарителя. Затем холодный хладагент поглощает больше тепла из воздуха в помещении, и цикл продолжается.
Типы кондиционеров
Как видите, вопрос «как работают кондиционеры» может привести к очень простому или очень сложному объяснению. То же самое и с описанием типов кондиционеров. И поскольку внутренние жилые помещения бывают самых разных форм и размеров, от сегодняшних новых крошечных домов до поместий площадью 30,000 XNUMX квадратных футов, системы кондиционирования воздуха для жилых помещений также доступны в различных стилях и конфигурациях. Существует три основных типа кондиционеров: сплит-системы, компактные кондиционеры и бесканальные кондиционеры. Каждый из них имеет свое собственное специализированное применение, но все они, по сути, делают одно и то же — делают его прохладным в вашем доме. Тип системы охлаждения, который лучше всего подходит для вас, зависит от вашего географического положения, размера и физических ограничений вашего дома, а также от того, как вы его используете.
Кондиционер сплит-системы
Сплит-системы предлагают наиболее распространенный ответ на вопрос «что такое система кондиционирования?» Эти системы включают в себя как внутренний блок, так и внешний блок. Внутренний блок, обычно печь или фанкойл, включает в себя змеевик испарителя и нагнетательный вентилятор (обработчик воздуха), который циркулирует воздух по всему дому. Наружный блок содержит компрессор и змеевик конденсатора.
Кондиционеры со сплит-системой предлагают множество вариантов, включая базовые одноступенчатые системы, более тихие и эффективные двухступенчатые системы и самые тихие и энергосберегающие многоступенчатые системы. Кондиционер сплит-системы обеспечивает постоянный и надежный контроль температуры во всем доме. А поскольку в системе обработки воздуха в помещении используются фильтры, она может очищать воздух во время его охлаждения.
Комплектный кондиционер
Комплексные системы — это комплексные решения, которые также отвечают на вопрос «что такое система кондиционирования?» Комплектные системы содержат змеевик испарителя, вентилятор, компрессор и змеевик конденсации в одном блоке. Они хорошо работают, когда на чердаке или в чулане не хватает места для внутреннего блока кондиционера сплит-системы. Они также являются хорошим выбором в местах, где предпочтительна установка на крыше. Как и сплит-системы, блочные системы вытягивают теплый воздух из дома через возвратные воздуховоды в секцию змеевика испарителя. Воздух проходит через змеевик испарителя, а более холодный воздух возвращается обратно в дом через приточные воздуховоды. И, как и в сплит-системе, нежелательное тепло выбрасывается наружу через змеевик конденсатора.
Комплексные системы также предлагают множество вариантов для повышения энергоэффективности. Они доступны в двухступенчатых системах и одноступенчатых системах. Модели с более высоким КПД включают многоскоростные вентиляторы. В США блочные системы наиболее распространены в южных и юго-западных районах страны.
Бесканальный кондиционер
Бесканальные системы не считаются системами кондиционирования воздуха, поскольку они обеспечивают охлаждение в определенных целевых зонах дома. Они требуют менее инвазивной установки, потому что, как следует из их названия, они не полагаются на воздуховоды для распределения охлажденного воздуха. Как и сплит-системы, бесканальные системы включают наружный блок и как минимум один внутренний блок, соединенные медными трубками для хладагента. В бесканальной системе каждый внутренний блок предназначен для подачи холодного воздуха только в помещение, в котором он установлен. Внутренний блок можно установить на стене, на потолке или на полу. Некоторые бесканальные системы могут включать несколько внутренних блоков, подключенных к одному наружному блоку. Независимо от количества внутренних блоков принцип работы аналогичен сплит-системе. Внутренний блок содержит змеевик испарителя и нагнетательный вентилятор, который вытягивает теплый воздух из помещения через холодный змеевик испарителя, а затем возвращает более холодный воздух обратно в помещение. Хладагент проходит по медным трубкам к наружному блоку, где расположены компрессор и змеевик конденсатора. Тепло изнутри высвобождается через наружный змеевик конденсатора. Хладагент возвращается во внутренний блок, и цикл продолжается.
Эти гибкие системы обеспечивают точечный комфорт в зонах размещения внутренних блоков. Они также действуют как система зонирования, предлагая индивидуальный контроль температуры в каждой отдельной комнате. Например, если вы хотите, чтобы в домашнем офисе было прохладнее, а в спальне было теплее, установите по воздуховоду в каждой комнате. Теперь вы можете установить разные температуры в каждой области в зависимости от ваших потребностей в комфорте.
Независимо от того, какой тип системы подходит для вашего дома или имущества, зная ответ на вопрос «Как работают кондиционеры?» может помочь вам выбрать наиболее подходящую систему. Кроме того, это позволит вам лучше понять варианты, которые предлагает ваш подрядчик по ОВКВ.
Центральная воздушная установка: стоимость и лучшие агрегаты
Хотите установить центральный кондиционер в свой дом? Прочтите это руководство, чтобы узнать больше об установке системы кондиционирования, от стоимости установки до выбора наилучшего устройства.
Поделиться историю
- Рассказать об этом на Facebook
- Рассказать об этом на Twitter
Поделиться Все варианты обмена для: Центральная установка воздуха: стоимость и лучшие устройства для получения
/cdn.vox-cdn.com/uploads/chorus_image/image/65889672/TOH_2018_IdeaHouse_HVAC_22.15.jpg)
Действительно ли лето становится жарче или мы теряем способность переносить жару, когда становимся старше, у многих из нас возникает соблазн выдернуть шумные, капающие оконные кондиционеры и заменить их тихими, эффективными системами центрального кондиционирования воздуха во всем доме. .
Но мы не развиваем идею дальше. Те из вас, у кого установлены воздуховоды печи с принудительной подачей воздуха, опасаются, что модификация системы отопления будет дорогостоящей и приведет к неэффективности. А если у вас нет воздуховодов, вы не представляете, как их можно будет добавить, не разрушая дом и не тратя кучу денег. Но установка системы кондиционирования проще и дешевле, чем вы думаете.
Сколько стоит установка системы кондиционирования?
При добавлении к существующей системе принудительного воздушного отопления система кондиционирования воздуха для дома площадью 2,000 квадратных футов стоит от 3,500 до 4,000 долларов и может быть выполнена двумя техниками за два-три дня, часто практически без замены воздуховодов.
Основы домашних систем кондиционирования воздуха
Для дома, в котором нужны воздуховоды, затраты и время работы удваиваются. Но подрядчик, имеющий опыт модернизации, может ловко спрятать воздуховоды за стенами, в задней части шкафов и на чердаке с минимальными разрезами в стенах и потолке и очень небольшим беспорядком.
Как выбрать лучший центральный кондиционер
Первым делом и, возможно, самым важным решением при установке центрального кондиционера в вашем доме является выбор правильного оборудования.
Расчет теплопритока
Все подрядчики по охлаждению должны начать оценку вашего дома с выполнения расчета нагрузки по Руководству J подрядчиков по кондиционированию воздуха. Это определяет приток тепла к вашему дому. Расчет относительно прост в выполнении и покажет, какой размер блока вам нужен. Перейдите к другому подрядчику, если тот, которого вы рассматриваете, хочет определить подходящую единицу для вашего дома исключительно на основе своего опыта. Несмотря на то, что место вашего проживания сильно зависит от того, где вы живете, несколько факторов влияют на требуемый размер блока, в том числе степень изоляции стен и чердака, которую вы имеете; типы и размещение окон и дверей; и ориентация вашего дома на солнце. Расчет также может предупредить вас о возможных преимуществах модернизации изоляции в вашем доме. Сделав свой дом более энергоэффективным, вы сможете уменьшить размер необходимого вам кондиционера.
Насколько велика нужна центральная воздушная установка?
:no_upscale()/cdn.vox-cdn.com/uploads/chorus_asset/file/21698913/iStock_496622269.jpg)
Выполните следующие действия, чтобы определить, насколько большой центральный кондиционер необходим для размера вашего дома.
Размер блока
Используя расчет притока тепла, ваш подрядчик порекомендует размер кондиционера, выраженный либо в тоннах, либо в БТЕ в час (БТЕ/ч). Одна тонна равна 12,000 XNUMX БТЕ в час. Почему так важно получить устройство правильного размера?
Устройство меньшего размера не сможет полностью охладить помещения в самые жаркие дни и будет стоить дороже, поскольку оно должно работать дольше, чем устройство правильного размера. Эксплуатация компрессора большого размера также обходится дороже, потому что для работы более крупного агрегата просто требуется больше электроэнергии. И слишком большой блок не снижает влажность эффективно. Это связано с тем, что он так быстро охлаждает воздух, что отключается, прежде чем у него появляется возможность пропустить необходимый объем воздуха мимо змеевиков для извлечения необходимой влаги. В результате комната кажется не такой прохладной, как показывает температура. На самом деле, в комнате может быть липко и сыро.
Эффективность агрегата
После определения размера устройства ваш подрядчик должен поговорить с вами об эффективности, которая выражается сезонным рейтингом энергоэффективности (SEER). SEER оценивает, сколько Btu кондиционер удаляет на каждый ватт потребляемой электроэнергии. Чем выше SEER, тем меньше затраты на эксплуатацию.
Федеральный закон требует, чтобы SEER новых кондиционеров был не менее 13. Эти блоки имеют более низкие эксплуатационные расходы, как правило, более высокого качества, имеют больше функций безопасности, лучшую звукоизоляцию и более низкие требования к напряжению. Как правило, чем выше SEER, тем выше первоначальная стоимость единицы.
Типы единиц
Затем вы должны решить, какой тип системы купить. Есть два вида. «Пакетная система» объединяет конденсатор, который охлаждает хладагент и выпускает теплый воздух, с системой вентилятора и змеевика, которая охлаждает и нагнетает воздух. Воздуховод подключается непосредственно к агрегату. По сути, это большой настенный кондиционер с воздуховодами. Но пакетные системы встречаются редко.
В «сплит-системе» конденсатор находится снаружи дома, а фанкойл — внутри; они соединены друг с другом трубами, по которым проходит хладагент. Если у вас есть печь с принудительной подачей воздуха, трубы хладагента подключаются к системе охлаждающего змеевика, встроенной в устройство обработки воздуха печи.
Иногда он идет прямо в существующий пленум. Если это не сработает из-за нехватки места, подрядчик изготовит отдельную камеру статического давления из листового металла. Если у вас нет принудительной вентиляции, система с вентилятором и змеевиком обычно размещается на чердаке, куда она будет подавать холодный воздух через воздуховоды. Трубы длиной от 20 до 30 футов, по которым проходит хладагент, замаскированы под водосточную трубу.
Правильное размещение
Даже самые тихие конденсаторы издают шум, поэтому посоветуйтесь со своим подрядчиком, чтобы найти место, которое не находится рядом со спальней или окном домашнего офиса. Не размещайте конденсатор под настилом и не закрывайте его полностью, потому что он выпускает теплый воздух сверху. Любое ограничение потока воздуха снизит эффективность устройства. Однако вы можете спрятать конденсатор в ландшафте, лишь бы вокруг него мог свободно циркулировать воздух.
Нет воздуховодов? Нет проблем
Большинство центральных кондиционеров представляют собой сплит-системы: конденсатор находится снаружи, а система с вентилятором и змеевиком находится внутри и соединена с конденсатором трубами, которые проходят снаружи дома. Трубы можно замаскировать под водосточную систему. Воздуховоды обслуживают помещения второго этажа через потолочные регистры. Воздуховоды проходят через шкафы на пути к комнатам первого этажа.
Доставка воздуха
Воздуховоды печей, подающие горячий воздух в холодные месяцы, можно использовать для кондиционирования воздуха.
Если у вас есть воздуховоды
Вам нужно проверить воздуховоды. Много раз требуются модификации, чтобы приспособиться к большему объему воздуха, производимого кондиционированием воздуха. По иронии судьбы, старые системы воздуховодов, которые имеют тенденцию быть больше, лучше всего работают при модернизации центрального кондиционирования воздуха. (Поскольку индустрия отопления узнала больше о динамике воздушного потока и размерах печей и систем доставки, воздуховоды стали меньше.)
Вот список типичных модификаций, которые требуются для существующих воздуховодов:
- Увеличение размера воздуходувки печи (рассчитанной в кубических футах в минуту или кубических футов в минуту) для перемещения кубических футов холодного воздуха, необходимого для вашего дома. Воздуходувка меньшего размера не будет прогонять достаточно воздуха через змеевики, и они могут замерзнуть.
- Герметизация воздуховодов для повышения эффективности. Эту работу лучше доверить профессионалу, так как несбалансированная система может привести к опасным обратным тягам во время отопительного сезона или карманам теплого воздуха в сезон охлаждения.
- Замена старых регистров подачи на те, которые пропускают больший объем воздуха. Старые регистровые решетки с прорезями шириной всего 1/4 дюйма создают слишком большое сопротивление воздушному потоку; новые решетки могут улучшить воздушный поток на 15–25 процентов.
Если вам нужно установить воздуховоды
Поскольку в большинстве модернизированных систем кондиционирования воздуха блок вентилятора и змеевика монтируется на чердаке, проблема заключается в том, чтобы провести приточные и возвратные воздуховоды к потолочным регистрам в комнатах первого и второго этажей ниже.
Воздуховоды, которые питают комнаты второго этажа, обычно проходят через мансардный этаж и опускаются между балками мансардного этажа, где они соединяются с потолочными регистрами. Воздуховоды, питающие комнаты первого этажа, по возможности проходят через туалеты второго этажа.
Первый шаг, который предпримет ваш подрядчик для определения положения воздуховодов, — это начертить план второго этажа и наложить его на план первого этажа. «В 99 процентах домов, — говорит Фрэнк Скаранжелло из Стейтен-Айленда, нью-йоркской компании Scaran Heating and Air Conditioning, — шкафы на втором этаже дадут вам доступ к местам для потолочных регистров на первом этаже».
Воздуховоды в шкафах занимают меньше места, чем вы думаете. Поскольку большинство воздуховодов имеют размеры 12 × 6 дюймов или 10 × 8 дюймов, даже в относительно небольшом шкафу размером 2 × 4 фута они занимают всего 4 из 64 доступных кубических футов. Некоторые подрядчики по охлаждению могут предложить использовать «гибкий воздуховод» (небольшой недорогой гибкий шланг) вместо жестких квадратных воздуховодов. Но избегайте гибких воздуховодов в активных кладовых — они не выдерживают износа и легко протыкаются.
Какой беспорядок вы можете ожидать, если вам нужно установить воздуховоды? В большинстве случаев поверхности стен и потолка остаются практически нетронутыми. В потолках первого и второго этажей придется прорезать отверстия для регистров, а в некоторых кладовых на втором этаже будет проведена хирургическая операция, чтобы вместить новые воздуховоды. Но эти отверстия относительно малы, и беспорядок легко локализуется.
Даже если в вашем доме нет воздуховодов, если кондиционер сделает ваш дом более приятным в летние месяцы, свяжитесь с подрядчиками по HVAC, чтобы обсудить стоимость добавления кондиционера и методы, которые они будут использовать. Правильный выбор профессионалов и оборудования обеспечит вам комфорт на долгие годы, и часто это дешевле и менее навязчиво, чем вы можете себе представить.
Нужна помощь с ремонтом вокруг вашего дома? Гарантия на дом может помочь. Ознакомьтесь с этими подробными руководствами от команды This Old House Reviews Team:
