Кондиционер

Кондиционер снаружи помещения

Кондиционе́р — устройство для поддержания оптимальных климатических условий в помещениях различного назначения. Современные системы кондиционирования обеспечивают регулирование температуры, влажности, чистоты и скорости движения воздуха, создавая комфортные условия для людей или необходимые параметры для технологических процессов. Развитие кондиционеров началось в XX веке, и в XXI веке они являются неотъемлемой частью инфраструктуры жилых, коммерческих и промышленных зданий.

История

Кондиционер внутри помещения

Идеи охлаждения воздуха уходят корнями в древность. Жители Древней Индии размещали на подоконниках травяные циновки, смоченные водой, испарение которой охлаждало поступающий в помещение воздух. В Древнем Иране (Персии) палатки накрывали мокрым войлоком для создания прохлады. В Мохенджо-Даро, древнеиндийском городе, существовали системы улавливания ветра, где воздух проходил через чаны с водой, охлаждался и распределялся по помещениям. Термин «кондиционер» впервые появился в 1815 году, когда француз Жан Шабаннес получил британский патент на метод «кондиционирования воздуха и регулирования температуры в жилищах и других зданиях». Однако практическое воплощение эта идея нашла лишь спустя почти столетие.

Первый современный кондиционер был создан американским инженером Уиллисом Кэрриером в 1902 году для типографии в Бруклине, Нью-Йорк. Устройство решало проблему высокой влажности, которая ухудшала качество печати. Аппарат Кэрриера охлаждал и осушал воздух, стабилизируя условия в производственном помещении. Уже в 1903 году системы кондиционирования стали применяться в общественных местах, например, в театрах Кёльна, где они создавали комфортную прохладу для зрителей.

В 1929 году компания General Electric выпустила первый комнатный кондиционер, который из-за использования опасного хладагента — аммиака — был разделён на два блока, что стало прообразом современных сплит-систем. В 1931 году был изобретён безопасный для человека хладагент — фреон, что позволило объединить все компоненты в одном корпусе и создать оконные кондиционеры. Значительный вклад в развитие климатической техники внесли японские компании. В 1958 году Daikin разработала первый тепловой насос, позволивший кондиционерам работать на обогрев. В 1961 году Toshiba начала массовый выпуск сплит-систем, а в 1969 году Daikin создала мульти-сплит-систему, где один внешний блок обслуживает несколько внутренних. В 1981 году Toshiba представила первый инверторный кондиционер, способный плавно регулировать мощность.

Принцип работы

Основой работы любого кондиционера является свойство жидкостей поглощать тепло при испарении и выделять его при конденсации. Стандартная сплит-система состоит из двух основных блоков: внешнего (компрессорно-конденсаторного агрегата) и внутреннего (испарительного). Ключевые компоненты включают компрессор, конденсатор, испаритель, терморегулирующий вентиль и вентиляторы.

В режиме охлаждения газообразный хладагент под низким давлением поступает в компрессор, где сжимается до давления 15—25 атмосфер и нагревается до температуры 70—90 °C. Затем он попадает в конденсатор, расположенный во внешнем блоке, где охлаждается за счёт обдува наружным воздухом и переходит в жидкое состояние, выделяя тепло. Далее хладагент проходит через терморегулирующий вентиль, где его давление и температура снижаются. После этого он поступает в испаритель внутреннего блока, где переходит из жидкой фазы в газообразную, поглощая тепло из помещения. Охлаждённый воздух подаётся в помещение, а газообразный хладагент возвращается в компрессор, и цикл повторяется. В режиме обогрева процесс обратный: кондиционер работает как тепловой насос, перенося тепло с улицы в помещение. Однако эффективность этого режима снижается при отрицательных температурах наружного воздуха, так как для отвода тепла от наружного воздуха требуется больше энергии.

Классификация и типы кондиционеров

Современные системы кондиционирования классифицируются по множеству признаков, включая назначение, конструктивное исполнение, принцип действия и область применения. По основному назначению выделяют комфортные системы, предназначенные для создания оптимальных условий в жилых и общественных зданиях, и технологические, обеспечивающие параметры воздуха, необходимые для производственных процессов.

По принципу расположения оборудования относительно обслуживаемого помещения системы делятся на центральные и местные. Центральные системы кондиционирования воздуха (СКВ) располагаются вне обслуживаемых помещений и предназначены для обработки больших объёмов воздуха с последующим распределением по сети воздуховодов. Они обладают возможностью эффективного поддержания заданных параметров воздуха и сосредоточения оборудования в одном месте для удобства обслуживания. Местные СКВ, включающие автономные и неавтономные кондиционеры, устанавливаются непосредственно в обслуживаемых помещениях и характеризуются простотой монтажа. По наличию собственного источника тепла и холода кондиционеры подразделяются на автономные, которые снабжаются только электрической энергией и имеют встроенные компрессионные холодильные машины, и неавтономные, получающие тепло и холод от внешних источников, таких как централизованные системы хладо- и теплоснабжения.

Бытовые кондиционеры

Бытовые кондиционеры предназначены для использования в квартирах, частных домах, небольших офисах и других помещениях площадью до 80—100 м². Их мощность обычно не превышает 7 кВт. К этому классу относятся сплит-системы, мульти-сплит-системы, оконные и мобильные кондиционеры. Сплит-системы состоят из наружного и внутреннего блоков. Наружный блок содержит компрессор, конденсатор и вентилятор, а внутренний — испаритель и элементы управления. Такое разделение позволяет снизить уровень шума в помещении. Внутренние блоки сплит-систем могут быть настенного, напольно-потолочного, кассетного или канального типа, что обеспечивает гибкость при интеграции в интерьер.

Мульти-сплит-системы являются развитием сплит-систем и позволяют подключать к одному внешнему блоку несколько внутренних блоков различных типов. Это решение оптимально для кондиционирования нескольких помещений при сохранении эстетики фасада здания. Оконные кондиционеры относятся к моноблочному типу и устанавливаются в оконный проём или тонкую стену. Они являются одним из самых бюджетных вариантов, но обладают повышенным уровнем шума по сравнению со сплит-системами. Современные модели оконных кондиционеров имеют улучшенные шумовые характеристики. Мобильные кондиционеры представляют собой моноблоки на колёсах, которые можно перемещать между помещениями. Их главное преимущество — простота установки, не требующая специальных навыков. Для отвода тепла используется гибкий воздуховод, который выводится через окно или специальное отверстие в стене. Недостатками являются высокий уровень шума и ограниченная мощность.

Коммерческие (полупромышленные) кондиционеры

Коммерческие системы кондиционирования применяются в магазинах, ресторанах, офисах и других объектах коммерческого назначения. Их мощность варьируется от 7 до 25 кВт. К этому классу относятся канальные, кассетные, потолочные и колонные кондиционеры. Канальные кондиционеры устанавливаются за подвесным потолком и распределяют обработанный воздух по системе воздуховодов, что позволяет обслуживать несколько помещений одновременно. Они идеально подходят для объектов, требующих скрытого монтажа климатического оборудования.

Кассетные кондиционеры также монтируются в пространстве за подвесным потолком, но распределение воздуха происходит через нижнюю часть блока, размеры которой соответствуют стандартной потолочной плитке 600×600 мм. Воздух подаётся по четырём направлениям, обеспечивая равномерное охлаждение или обогрев больших помещений. Потолочные кондиционеры предназначены для помещений с обычными потолками, где невозможно установить кассетные модели. Они создают горизонтальный поток воздуха вдоль потолка, что исключает прямой обдув людей и способствует равномерному распределению температуры. Колонные кондиционеры используются в помещениях большого объёма, таких как холлы гостиниц, рестораны и театры. Они оснащены мощными центробежными вентиляторами, создающими направленную воздушную струю длиной 5—12 метров. Эти модели имеют значительную холодопроизводительность и часто выполняются в виде колонн, не требующих размещения на стенах или потолке.

Промышленные системы кондиционирования

Промышленные СКВ предназначены для крупных объектов: производственных цехов, торговых и развлекательных центров, административных зданий. Их мощность превышает 25 кВт. К промышленным системам относятся мультизональные системы (VRV/VRF), системы на базе чиллеров и фанкойлов, центральные кондиционеры и крышные руфтоп-кондиционеры. Мультизональные системы (VRV — Variable Refrigerant Volume, VRF — Variable Refrigerant Flow) позволяют создавать индивидуальный микроклимат в каждом помещении за счёт изменения объёма хладагента, подаваемого во внутренние блоки. Они обеспечивают точное регулирование температуры с отклонением до 0,5 °C и могут обслуживать до нескольких десятков помещений с расстоянием между блоками до 100 метров, включая 50 метров по вертикали.

Системы на базе чиллеров и фанкойлов используют в качестве теплоносителя воду или антифриз. Чиллер — это холодильная машина, охлаждающая или нагревающая жидкость, которая затем по системе трубопроводов подаётся к фанкойлам — местным теплообменникам с вентиляторами. Такие системы эффективны для объектов с большим количеством помещений, так как к одному чиллеру можно подключить множество фанкойлов. Центральные кондиционеры представляют собой комплексные установки, осуществляющие обработку воздуха: фильтрацию, нагревание, охлаждение, увлажнение и осушение. Они используются в зданиях с централизованным кондиционированием и часто работают в сочетании с чиллерами или другими источниками холода. Крышные (руфтоп) кондиционеры представляют собой моноблочные установки, размещаемые на плоских крышах зданий. Они одновременно осуществляют вентиляцию и кондиционирование, подавая обработанный воздух по системе воздуховодов. Мощность руфтоп-кондиционеров может достигать 140 кВт.

Функциональные возможности

Современные кондиционеры обладают широким спектром функций, выходящих за рамки базового охлаждения и обогрева. Многие модели оснащены режимом осушения, который снижает влажность воздуха, что особенно актуально в регионах с влажным климатом. Режим вентиляции обеспечивает циркуляцию воздуха в помещении без его охлаждения или нагрева, аналогично работе вентилятора. Важной функцией является очистка воздуха с помощью фильтров различной степени тонкости. Стандартные фильтры задерживают пыль, шерсть животных и пыльцу растений. Для более тщательной очистки используются фильтры тонкой очистки, способные улавливать мельчайшие частицы, включая аллергены и табачный дым. Некоторые модели кондиционеров оснащены генераторами кислорода или мембранными фильтрами, которые насыщают воздух кислородом, удаляя азот и углекислый газ.

Дополнительные функции включают ночной режим, при котором снижается уровень шума и автоматически поддерживается комфортная температура, турборежим для быстрого достижения заданных параметров, а также возможность управления через Wi-Fi со смартфона или другого устройства. Некоторые промышленные модели оборудованы датчиками движения, которые активируют систему только при наличии людей в помещении, что позволяет экономить энергию.

Влияние на здоровье и рекомендации по эксплуатации

Использование кондиционеров оказывает комплексное влияние на здоровье человека. С одной стороны, они предотвращают перегрев и тепловые удары в жаркую погоду, что особенно важно для людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Исследования показывают, что поддержание комфортной температуры в офисах повышает производительность труда, причём с каждым градусом ниже 25 °C эффективность работы увеличивается на 2 %.

С другой стороны, неправильная эксплуатация кондиционеров может привести к проблемам со здоровьем. Длительное нахождение под прямым потоком холодного воздуха увеличивает риск респираторных инфекций и заболеваний опорно-двигательного аппарата. Пересушенный воздух может вызывать сухость слизистых оболочек носа и глаз, а также кожи, что особенно негативно сказывается на людях с псориазом, экземой или розацеа. Для минимизации негативных последствий рекомендуется устанавливать температуру не ниже 22 °C, избегать прямого обдува, регулярно проветривать помещение и поддерживать оптимальную влажность воздуха на уровне 30—45 %. Крайне важным является своевременное обслуживание системы, в частности, очистка и замена фильтров, которая в среднем должна проводиться каждые 4—6 недель при активном использовании. Загрязнённые фильтры становятся источником распространения бактерий, вирусов и спор плесени, что может вызывать аллергические реакции и другие заболевания.

Перспективы развития

Тенденции в развитии систем кондиционирования направлены на повышение энергоэффективности, снижение воздействия на окружающую среду и интеграцию с технологиями умного дома. Внедрение инверторных технологий, позволяющих плавно регулировать мощность компрессора, способствовало значительному сокращению энергопотребления кондиционеров. Перспективным направлением является использование экологически безопасных хладагентов, не разрушающих озоновый слой и имеющих низкий потенциал глобального потепления. Разрабатываются системы с улучшенными показателями экономичности и производительности, а также расширяются функциональные возможности управления, включая интеграцию с комплексными системами автоматизации зданий.

Важным аспектом развития является создание прецизионных кондиционеров, обеспечивающих точный контроль параметров воздуха в помещениях с чувствительным оборудованием, таких как серверные комнаты, медицинские учреждения и музеи. Эти системы способны поддерживать температуру и влажность с минимальными отклонениями, что необходимо для сохранения работоспособности техники и ценных экспонатов.

См. также

• Вентиляция
• Отопление
• Тепловой насос
• Холодильная машина
• Микроклимат