Как работает холодильное оборудование
Содержание
Вы никогда не задумывались, почему в холодильнике — холодно, и что общего у морозильного шкафа и кондиционера? В этом материале разбираемся, как работает холодильное оборудование.
Замечали, что, когда вы выходите из душа, вам всегда прохладно? Дело в том, что влага при испарении поглощает тепло. А при конденсации, наоборот, тепло выделяется. На этих явлениях и основан принцип действия паровых компрессорных холодильных машин– в них по замкнутому кругу двигается специальная жидкость (хладагент). Хладагент испаряется в испарителе и конденсируется в конденсаторе. При этом испаритель охлаждается, а конденсатор греется.
Чтобы хладагент испарялся и конденсировался в нужных местах, в холодильном контуре должны присутствовать еще два элемента – компрессор и дросселирующее устройство.
Компрессор сжимает газообразный хладагент в конденсаторе, где он под действием высокого давления переходит в жидкую форму, выделяя тепло. А дросселирующее устройство (капиллярная трубка или терморегулирующий вентиль) затрудняет движение хладагента и поддерживает высокое давление в конденсаторе. После дросселя давление в контуре намного ниже, и попавший туда хладагент начинает испаряться внутри испарителя, поглощая тепло. Далее он, уже в газообразном виде, снова попадает в компрессор, и цикл повторяется.
Многие холодильные установки комплектуются дополнительными элементами.
Фильтр-осушитель устанавливается перед дросселирующим устройством. Его задачей является извлечение из хладагента воды и механических частиц. При его отсутствии капилляр может засориться или замерзнуть.
Терморегулятор (термостат) выключает компрессор при достижении необходимой температуры.
Ресивер повышает эффективность холодильной установки. Без терморегулирущего вентиля (с капиллярной трубкой) скорость выработки холода является постоянной. И, если она будет слишком большой, компрессор будет часто включаться–выключаться, а если слишком маленькой — охлаждение будет идти слишком долго. Использование ТРВ позволяет изменять скорость охлаждения в больших пределах, но требует наличия ресивера для компенсирования колебаний расхода хладагента.
Различные датчики температуры и давления, управляемые электроникой регуляторы давления и клапаны используются для повышения эффективности устройства и поддержания специфических режимов работы.
Особенности и неисправности контура автомобильного кондиционера
Основной проблемой любой автомобильной климатической установки является постоянная естественная потеря хладагента. В отличие от стационарных, автомобильные кондиционеры 
имеют большее количество стыковочных узлов, что обусловлено необходимостью для удобства монтажа и проведения профилактических работ по промывке системы кондиционирования. Отдельные детали системы соединяются при использовании резинотехнических прокладок, которые со временем теряют эластичность и покрываются мелкими трещинами способствующими испарению фреона из-за чего собственно и происходит потеря хладагента с рефрижераторным маслом. Такие негерметичные соединения можно достаточно легко определить визуально по наличию масляных пятен или специального красителя на стыковочных узлах, который заправляется в контур вместе с хладагентом.
Не лучшим образом, на работу климатической установки, оказывает влияние наличие, даже в небольшом количестве, воды в контуре системы. Влага внутри системы способствует образованию очагов коррозии на металлической поверхности, а также приводит к замерзанию трубок испарителя, что приводит к нарушению циркуляции хладагента.
В чем отличие кондиционера от сплит-системы
Кондиционер – это сложное техническое оборудование, предназначенное для создания и поддержания комфортного температурного режима в помещении любого назначения. Кондиционер может не только охлаждать воздух, но и нагревать его, если это предусмотрено производителем. Кондиционер – это общее понятие климатической холодильной техники. Видов кондиционеров на сегодняшний день представлено очень много. Кондиционером можно назвать как бытовой прибор для охлаждения воздуха, например, оконный кондиционер или мобильный кондиционер, так и чиллер – промышленное климатическое оборудование большой мощности. Для более точного определения существуют названия кондиционеров, например, сплит-система.
Бытовая сплит-система чаще всего устанавливается в относительно небольших по площади помещениях, например, бытовая настенная сплит-система предназначена для создания оптимального микроклимата в помещениях от 10 до 70 м2, в зависимости от мощности оборудования. Поэтому такие сплит-системы чаще всего устанавливаются в квартирах или в небольших офисных помещениях.
Есть также и другие типы сплит-систем, которые больше подходят для просторных помещений большой площади – торговых центров, ресторанов, бизнес-центров и т.д. Все эти сплит-системы также имеют по одному внутреннему и одному внешнему блоку, отличаются они только внутренними блоками и производительностью. Внутренние блоки делятся по типу установки – кассетные, канальные, колонные, напольно-подпотолочные, колонные.
Сплит-системы могут отличаться опциями и функциями, это зависит от модели и производителя. Например, в сплит-системах может быть разное количество очищающих воздушных фильтров. Количество режимов также может отличаться – в некоторых кондиционерах предусмотрены следующие популярные режимы – «I feel», ночной режим, самоочистка, авторестарт, автоотключение, самодиагностика, турборежим, интеллектуальная оттайка и др.
Работа кондиционера
Все компоненты агрегата соединяются друг с другом трубками из меди и тем самым формируют холодильный контур. Внутри его циркулирует фреон с небольшой толикой компрессионного масла.
Устройство кондиционера позволяет совершать следующий процесс:
- В компрессор из радиатора поступает хладагент под низким давлением в 2-4 атмосферы и температурой около +15 градусов.
- Работая, компрессор сжимает фреон до 16 — 22 очков, в связи с этим он нагревается до +75 — 85 градусов и попадает в конденсатор.
- Испаритель охлаждается потоком воздуха, имеющим температуру ниже, чем у фреона, вследствие чего хладагент остывает и преобразуется из газа в водянистое состояние.
- Из конденсатора фреон попадает в терморегулирующий вентиль (в бытовых приборах он выглядит в виде спиральной трубки).
- При прохождении через капилляры, напор газа понижается до 3-5 атмосфер, и он остывает, при этом часть его испаряется.
- После ТРВ жидкий фреон поступает в радиатор, обдуваемый воздушным потоком. В нем хладагент полностью преобразуется в газ, забирает тепло, в связи с этим температура в помещении понижается.
Затем фреон с низким давлением двигается к компрессору, и вся работа компрессора, а значит и бытового кондиционера, повторяется вновь.
Нюансы обслуживания
Если вовремя проводить техническое обслуживание агрегата, вы можете предотвратить возможные неисправности в его работе:
- Регулярно производите чистку теплообменника, поскольку этот элемент подвержен негативному воздействию пыли и грязи. Кроме того, необходимо убедиться в том, что этот элемент надежно зафиксирован, поскольку из-за вибраций, которые происходят во время движения авто, на корпусе теплообменника могут образоваться микротрещины. А трещины, в свою очередь, могут привести к утечке жидкости.
- Поддерживайте чистоту в моторном отсеке, это позволит предотвратить выход из строя компрессора. Узел следует очищать от пыли и отложений.
- При обслуживании агрегата также нужно проверять герметичность и качество установленных магистралей, ведь по ним перемещается газ. В том случае, если появляется вибрация при работе фитингов, их необходимо надежно зафиксировать.
- Регулярно производите заправку агрегата, а также его очистку, в частности, перед наступлением летного сезона. Необходимость очистки можно определить по появлению неприятного запаха в салоне, а заправки — по недостаточно эффективной работе агрегата в целом.
Когда нужно менять ресивер?
Одним из популярных у покупателей ресиверов-осушителей остается вопрос о том, при каких условиях нужно менять устройство. Делать это необходимо после достижения точки насыщения, когда дальнейшее впитывание влаги уже невозможно.
Замена элемента требуется не чаще одного раза в три года. Процедуру можно совместить очередной заменой фреона. Очень важно, чтобы ресивер-осушитель меняли специалисты, которые хорошо знакомы с особенностями конкретной модели и не причинят вреда вашему авто.
В продаже представлены качественные ресиверы-осушители, которые подходят для длительного использования, отлично справляются с функциями фильтрации и регуляции влажности. Такие изделия легко подобрать под конкретную модель автомобиля — обратитесь к нам и будьте уверены, что ресивер прослужит на протяжении длительного времени без каких-либо поломок.
Что такое фильтр-осушитель кондиционера
Фильтр-осушитель является элементом рабочего контура климатического и холодильного оборудования. Его задача — удалять жидкость и кислоту из хладагента и не допускать засорения капиллярной трубки. Недооценивается опасность присутствия воды в циркулирующем фреоне. Она меняет свойства масла, используемого в установке. Продукт разлагается с образованием кислот. При замерзании жидкости перекрывается капиллярная трубка, повышается давление всасывания. Компрессор перегревает в интенсивном режиме функционирования. Металлические детали установки подвергаются коррозии.
Влага попадает в контур кондиционера различными способами:
- во время монтажа климатической системы;
- утечка на стороне всасывания;
- вскрытие контура для обслуживания;
- масло или хладагент, используемый при заправке, содержали влагу.
Любые отклонения от рабочего режима приводят к поломке или полному износу компрессора. Установка узла ФОК защищает дорогостоящее оборудование от перебоев в работе и износа запчастей.
Не холодит: типичные поломки кондиционера, и что с ними делать
Не так давно я рассказал, как появились кондиционеры в автомобиле. Далеко не сразу инженеры смогли скомпоновать все компоненты системы таким образом, чтобы система была компактной, производительной и удобной в работе. Но схема, придуманная добрых 70 лет назад, пока держится. И неплохо справляется работой – если, конечно, она работает. В стационарных устройствах, вроде бытовых холодильников, и тем более промышленных, особенных проблем с ресурсом нет, система работает десятки лет без перерыва в импульсном режиме. Но в машине почему-то уже после трех-четырех лет службы начинаются сложности, падает производительность, и, как показывает практика, ремонт оказывается дорогим. Почему так происходит, и как снизить издержки?
Как это работает?
Схема работы любого кондиционера очень проста, посмотрите на картинку:
C хема может немного различаться в зависимости от того, применяется ли терморегулирующий вентиль (ТРВ) или же просто дросселирующая вставка, но отличия минимальны.
Компрессор с электромагнитной муфтой на большинстве автомобилей приводится от двигателя ремнем. На гибридах и электромобилях он может иметь привод от электродвигателя. Конструкция этого узла может быть достаточно разнообразной. Задача компрессора – сжимать газ, при этом он разогревается.
– это наш «радиатор кондиционера», который расположен перед основным радиатором двигателя. Это просто большой радиатор, но работающий под большим давлением. Разогретый и сжатый газ поступает в конденсатор, охлаждается и выходит уже в виде жидкости.
Ещё в схеме встречается фильтр-осушитель, в нем находится некоторое количество влагопоглощающего состава – например, цеолит ХН-9. Эта деталь является расходным материалом, ее требуется менять по регламенту раз в 5-6 лет. В фильтре задерживается влага, которая способствует коррозии, а заодно и механические загрязнения.
– это небольшой радиатор, в котором фреон испаряется и отбирает тепло у воздуха. Располагается он непосредственно в корпусе системы климат-контроля автомобиля.
В системах с терморегулирующим клапаном (ТРВ) последний часто выполнен отдельным элементом, но может быть конструктивно неотделим от испарителя. В корпусе ТРВ жидкий фреон проходит через миниатюрное отверстие. Проходное сечение и давление в контуре регулируются иглой. В действие она приводится от небольшого термостата, в котором в качестве рабочего тела обычно используется газ R 12, хотя привод может быть и электрическим, и механическим. Клапан регулирует поток жидкости и, следовательно, хладопроизводительность системы.
Можно поступить проще – поставить дросселирующую вставку. Это просто клапан с отверстием постоянного диаметра. Но тогда для нормальной работы системы придется циклически включать и выключать компрессор и использовать аккумулятор жидкости после испарителя. Но КПД такой системы будет немного выше, примерно на 10%. И потому именно ее используют в бытовой технике и в гибридах. В автомобилях она тоже встречается все чаще.
– это узел, который доиспаряет хладагент и препятствует попаданию в компрессор фреона в жидкой фазе. А датчик в нем регулирует хладопроизводительность системы. В него также встроены осушитель и фильтр, так что в системе с аккумулятором отдельный фильтр-осушитель обычно не используется.
Остальные компоненты системы – это трубки. Их количество обычно колеблется между шестью и дюжиной. Также в систему входят один-два датчика для определения давления у систем с ТРВ и как минимум два для систем с аккумулятором и дросселирующей вставкой.
Управляющая электроника обязательно нужна в системах с дросселирующей вставкой для эффективной работы, но фактически применяется даже на системах с ТРВ для предохранительных функций и более удобного управления системой.
Поломка первая: утечка
В большинстве случаев поломка кондиционера ассоциируется с утечкой фреона. На практике потеря рабочей жидкости – действительно самая частая неисправность системы. Причин может быть много: механические повреждения трубок, конденсатора, корпуса фильтра-осушителя или просто нарушение соединений. Даже совершенно исправная система не рассчитана на эксплуатацию без дозаправки газом более 5-7 лет. При таком количестве быстроразъемных соединений это попросту неизбежное зло.
Запаять все трубки наглухо мешают особенности конструкций автомобилей. Так, на многих моделях снятие пакета радиаторов – обязательная процедура при регламентных работах по замене ремня или цепей ГРМ, доступе к турбинам, помпам и другому навесному оборудованию спереди.
Механические повреждения от вибраций, ударов камней или попросту перетираний тоже встречаются регулярно. Объясняется это легко: большая часть системы расположена открыто в моторном отсеке и ничем не защищена от пыли и грязи, рядом работает вибрирующий мотор, машина ездит по ямам, испытывая знакопеременные ускорения. Да еще и камни летят в радиаторы с хорошей скоростью. Неудивительно, что «чистая» утечка встречается не так уж редко, и это действительно одна из основных причин отказа системы.
Диагностируются утечки достаточно хорошо. Если проблема не выявлена при визуальном осмотре, то вакуум-тест покажет наличие течи, и зачастую место утечки можно будет определить на слух. Если же нет, то заправка системы хладагентом с краской или УФ-компонентом поможет выявить проблему.
К сожалению, иногда встречаются случаи действительно медленной утечки, возникающей только при рабочей разнице температур и длящейся неделями. С такой течью уже ездить не будешь, заправлять придется слишком часто, и найти простыми способами ее может быть очень сложно. В этом случае в ход идут варианты, как при диагностике «наобум». Мастера начинают менять компоненты последовательно. Чаще всего виновниками утечек являются или конструктивно слабые места системы, что не редкость у автомобиля, либо просто утечки трубок в передней части или с конденсатора, как наиболее крупной и уязвимой детали.
Перегрев и аварийный сброс
В системе есть множество предохранительных систем. Например, датчики давления отключат компрессор при превышении рабочей температуры, а если давление все равно растет, аварийный клапан сброса в компрессоре или фильтре выбросит фреон при аварийном превышении. И это правильно: соединения всех трубопроводов рассчитаны на работу до определенного давления и дальше просто начинают пропускать газ наружу.
Причина повышения давления в контуре до аварийного обычно проста: это перегрев. Реже давление набирается компрессором до аварийного предела. Виноваты в этом могут быть как остановки вентилятора радиаторов, так и повышенная теплопередача от вентилятора системы охлаждения, неправильно выбранный газ или его объем, поломка ТРВ или дросселирующей вставки или забитый осушитель или аккумулятор. Ну и наконец, возможен перегрев самого компрессора.
Таким образом, отсутствие газа в системе может говорить не только о механическом повреждении контура, но и о проблемах в его работе, в результате которых произошел перегрев и аварийный сброс давления. И потому при каждой заправке кондиционера обязательно контролируйте чистоту всего пакета радиаторов, работоспособность всех вентиляторов во всех режимах, особенно на максимальной производительности, а также работу датчиков давления системы.
Неисправность компрессора
Даже при наличии газа в системе кондиционер может не охлаждать воздух и не развивать нужного давления. Причин не так уж много. Наиболее частая проблема – это разрушение самого компрессора.
На большинстве машин он поршневой аксиальный, но встречаются и рядные, и роторно-поршневые конструкции. В любом случае, в механической его части встречаются такие проблемы как задиры, прихваты, разрушения шатунов и других механических узлов. Бывает, что заклинивают или текут клапаны, штуцеры и даже соединения корпуса.
Если компрессор разрушен, он поставляет в систему много мусора, часто это повреждает еще один узел.
К счастью, самой распространенной проблемой всех компрессоров является банальный отказ электромагнитной муфты, в которой порой подгорает и изнашивается простенькое «сцепление», а электромагнит сгорает. Также муфта часто выходит из строя по вине подшипника.
Наиболее простые внешние конструкции легко меняются на месте, даже без снятия компрессора с машины. Более сложные конструкции со встроенной герметичной муфтой надежнее, но для замены неисправных элементов потребуют серьезной переборки самого компрессора.
Замена опорного подшипника муфты также зачастую потребует применения пресса, и ее не получится выполнить, не снимая сам компрессор с машины. Впрочем, иногда достаточно подрегулировать зазор или удалить грязь из муфты, и узел восстанавливает работоспособность.
К поломкам чаще всего приводит или длительный перегрев и перегрузка системы при отключенных предохранительных датчиках, или недостаток или неправильно выбранный тип смазки и попадание продуктов разрушения фильтра-осушителя в поршневую группу компрессора.
Неисправности терморегулирующего вентиля и дросселирующей вставки
Об этих деталях слишком часто забывают, но, тем не менее, это одни из самых тонких узлов всей конструкции. Их задача – создать перепад давления в системе и спровоцировать испарение хладагента.
Основная проблема в том, что это очень тонкие устройства. Отверстия очень маленькие, а у ТРВ его пропускная способность еще и регулируется иглой. Мусор забивает эти отверстия и нарушает работу системы. При вакуумировании перед заправкой система может очиститься, но вероятность этого невелика. Повышенное сопротивление ТРВ и дросселирующей вставки приводит либо к полной неработоспособности системы, либо к очень низкой ее производительности. Часто компрессор просто не может прокачать фреон, и происходит скачок давления с последующей его утечкой.
Системы с ТРВ устроены несколько проще, поскольку работают в постоянном режиме и с полным испарением хладагента перед испарителем, а системы с аккумулятором и дросселирующей вставкой имеют более простую механическую часть. Но при этом требуют контроля работы компрессора с помощью электроники, благодаря чему их испаритель «затопленного типа» примерно на 10% более эффективен, чем обычный. Но есть и еще один нюанс. Аккумулятор должен препятствовать попаданию хладагента в жидкой фазе снова в насос, иначе он выйдет из строя в результате гидроудара. И при непрогретом моторе или при включении зимой появляется шанс загубить компрессор еще и таким способом.
Приводить к неработоспособности системы могут и сбои в работе электронной системы регулирования.
Неисправности системы управления
Собственно, электроника и электрика машины не так уж редко являются причиной неработоспособности системы. Список возможных неисправностей довольно большой, но все сводится к нескольким критичным: неисправность системы подачи питания на муфту кондиционера, неисправность системы регулирования работы электровентиляторов радиаторов и, наконец, некорректная работа системы датчиков-предохранителей.
Как определить самостоятельно, что не работает
Если при включении вы не слышите характерного звука и нет изменения оборотов двигателя, то проверьте наличие фреона. Можно «неправильным» способом, просто нажав на клапан заправочной горловины, хотя этот метод не даёт возможность оценить количество фреона. Зато он работает и при отключенном компрессоре. Если «пшик» есть, то вы потратили немного фреона, но убедились, что контур под давлением. Количество фреона можно оценить либо по рабочему давлению, либо при работающем компрессоре через «глазок». Если давления нет совсем, то вам придётся ехать к мастеру, проверять трубки и радиатор.
Второй на очереди стоит электрика. Проверьте провода на датчики давления, они расположены на радиаторе кондиционера, а в случае системы с аккумулятором – еще и на нем. Они должны быть целы. Проверьте предохранители муфты кондиционера и системы климат-контроля и вентиляторов радиатора. Визуально попробуйте оценить работоспособность муфты, если есть возможность. Проверьте наличие ремня на шкиве кондиционера.
Если компрессор включается, но холода нет, то полезно определить количество фреона. Обычно на трубках есть глазок для визуальной оценки состояния контура. Если при включении сначала проходят пузырьки, а потом их почти не остается, значит, компрессор качает, и фреона достаточно. Проблема кроется либо в клапане ТРВ, либо в работе конденсатора и вентиляторов. Если пузырьки идут постоянно, то есть беда с количеством фреона, нужно просто дозаправить систему. Если в глазке просто белая взвесь, то фреона почти нет, нужно срочно выключить систему и дозаправить ее.
Можно для гарантии потрогать трубки рукой. Магистраль низкого давления к компрессору должна быть холодной. Если она ледяная, а в салоне жарко, то что-то не так с системой смешения потоков воздуха, или испаритель просто забит грязью снаружи. Трубка высокого давления на радиатор кондиционера должна быть горячей. Это означает, что компрессор работает, хотя бы частично.
Собственно, дальше без манометра и специальной заправочной станции сделать что-то не получится. Если компрессор слабо качает, фреона немного, но есть, или если система регулирования работает некорректно, то придется диагностировать систему у специалиста. И помните: не бывает неремонтируемых узлов, трубки сваривают даже алюминиевые, радиаторы чинят и меняют, компрессоры стоят не миллионы.
О «правильных» ценах на типичный ремонт поговорим в следующем материале.
Некоторые удачные решения
А что же выбрать, спросите вы? Однозначного ответа нет. Но чтобы сузить круг вашего поиска, мы проконсультировались со специалистом по обслуживанию и монтажу, а также с климатическим магазином VTC.BY. Собрали для вас самые интересные, на наш взгляд, модели и отсортировали по цене. Для корректного отображения цен и характеристик рекомендуем временно отключить ваш блокировщик рекламы.
