Погода в доме формируется за счет температуры, влажности воздуха и отчасти его давления. Для поддержания этих параметров на комфортном уровне обычно применяется целый комплекс устройств, при стандартном подходе включающий вентиляционное и кондиционирующее оборудование, как вариант — наделенное некоторыми дополнительными функциями.
Подавляющее число моделей кондиционеров работают в режиме стопроцентной рециркуляции, проще говоря, гоняют по кругу один и тот же воздух, забирая его из помещения и не смешивая со свежим уличным. Вентиляционные системы обладают более широким набором режимов работы. Как правило, они обновляют воздух постоянно, удаляя его из комнаты и замещая «забортным» (приточно-вытяжная вентиляция), но в отдельных случаях такой подмес можно отключить, перекрыв приточный воздуховод.
Воздушные фильтры, используемые в кондиционерах, предназначены для улавливания содержащейся в воздухе пыли. Некоторые из них способны очищаться сами и периодически стряхивают пыль в специальный пылесборник, который нужно раз в год опорожнять вручную. В состав рассматриваемых приспособлений входят также бактерицидные материалы, помогающие бороться с микроорганизмами.
Что касается давления воздуха в жилом пространстве, то специально его уровень никто не поддерживает — за исключением, пожалуй, медицинских учреждений. Поскольку температура в доме обычно выше, чем на улице, то и атмосфера в нем разреженнее, а посему воздух снаружи стремится проникнуть внутрь и скомпенсировать эту разницу. Данный процесс и лежит в основе принципа действия естественной приточно-вытяжной вентиляции. В помещении организуются вытяжные каналы, которые могут быть установлены, к примеру, на кухне или в санузле. Свежий же воздух поступает через форточки, окна и другими естественными путями. Кстати, в самом простом случае он будет холодным и неочищенным. Если такой метод оказывается недостаточно эффективным, то воздухообмен делают принудительным, для чего используют канальные вентиляторы. Чтобы в зимний период привести температуру приточного воздуха к комфортной величине, в воздуховоде устанавливается специальный нагреватель.
Оптимально укомплектованная всепогодная система приточно-вытяжной вентиляции работает следующим образом. Внешний воздух, пройдя через фильтр-очиститель, нагревается (например, при помощи калорифера) и движется дальше через специальные каналы-распределители с регулируемым потоком, попадая во все обслуживаемые помещения. Воздухообмен организуется на основе малошумных вентиляторов, устанавливаемых в вентиляционных каналах и на крыше здания.
К параметрам, характеризующим работу системы вентиляции, относят объем воздухообмена (в м³/час) и его кратность (величина, показывающая, сколько раз меняется воздух в помещении за 1 час). Если последняя составляет менее 0,5, то человек может ощущать некоторый дискомфорт. Для нормального функционирования установки важно согласовать производительность ее приточной и вытяжной частей.
Еще одним весьма полезным и довольно распространенным устройством в составе подобных систем является рекуператор, обеспечивающий утилизацию тепла. Дело в том, что из дома выводится нагретый воздух, а на смену ему поступает охлажденный — во всяком случае, это утверждение верно для большей части года. Как следствие, температура в помещении начинает активно понижаться, и если в попытке сохранить ее на комфортном уровне пользователь просто уменьшит интенсивность воздухообмена, перекрывая соответствующие заслонки на входе и выходе, то эффективность вентиляции сойдет на нет. Здесь на помощь приходит рекуперация, которая как раз и призвана устранить этот недостаток, а также снизить нагрузку на систему отопления. Устройство представляет собой теплообменник, через который уходящий нагретый воздух передает тепло холодному приточному, причем встречные потоки, разумеется, физически отделены друг от друга. Такая технология, возможно, и не позволит полностью отказаться от нагревателя в приточном канале, но все же обеспечит ощутимое (до 5–10 раз) снижение тепловых потерь. Кстати, в целях повышения эффективности теплосбережения в системе нередко предусматривают два и даже три рекуператора, расположенных последовательно.
Тепловой пинг-понг
В отличие от вентиляционных систем, основная и наиболее привычная задача, решаемая кондиционерами, состоит в снижении и поддержании заданного значения температуры в доме. Впрочем, это не единственная их функция: данные устройства позволяют регулировать влажность воздуха (в сторону снижения) и могут использоваться даже для обогрева жилья. Кроме того, они способны очищать комнатный воздух от мелкодисперсной пыли и т.д.
В основе принципа работы кондиционера лежит использование специального вещества — хладагента, способного отбирать тепло на одном из участков системы и отдавать в другом. Благодаря компрессору эта так называемая рабочая жидкость движется по замкнутому кругу, в каждом цикле проходя попеременно два устройства — испаритель и конденсатор. В первом из них происходит закипание хладагента, сопровождающееся отбором тепла у окружающего воздуха. Затем превратившееся в пар вещество попадает в конденсатор, где вновь становится жидким, причем данный процесс протекает уже с выделением тепла в окружающее пространство, после чего хладагент вновь готов к закипанию в испарителе. Описанная технология как раз и обеспечивает постоянный перенос теплоты из места расположения испарителя туда, где находится конденсатор. Для лучшего теплообмена воздух, контактирующий с двумя упомянутыми устройствами, приводится в движение посредством вентиляторов.
Известный в технике принцип обратимости процессов позволяет использовать кондиционер для обогрева помещений. При понижении давления хладагента он обретает способность закипать уже при комнатной температуре, а за создание нужного разрежения отвечает терморегулирующий вентиль (ТРВ), установленный между конденсатором и испарителем. Проходя через него, жидкость попадает в испаритель, где и происходит отбор тепла у комнатного воздуха, — именно так выглядит упрощенная схема работы кондиционера в обычном режиме. Если же поменять конденсатор и испаритель местами, то есть, грубо говоря, смонтировать первое устройство внутри здания, а второе вынести на улицу, то установка начнет не охлаждать, а нагревать воздух в доме. К слову, подобные методы базируются на принципе действия уже знакомых многим тепловых насосов типа «воздух-воздух». Однако следует уточнить, что использовать кондиционер для обогрева можно лишь при положительных значениях уличной температуры (например, в межсезонье), иначе процесс отбора тепла не будет эффективным.
Пространственное распределение
Существует три типа устройств, предназначенных для кондиционирования: оконные, мобильные и сплит-системы. Первые относятся к недорогим приборам. Как нетрудно догадаться, они монтируются прямо в оконном проеме, а конденсаторный и испарительный блоки интегрированы в едином корпусе. К недостаткам данных агрегатов можно отнести весьма ощутимый шум, сопровождающий их работу. Кроме того, они неизбежно уменьшают полезную площадь окна, снижая его светопропускающую способность. Помимо охлаждения воздуха большинство оконных моделей способны также очищать его от пыли и даже играть роль вытяжной вентиляции, правда, с невысокой эффективностью.
У мобильных кондиционеров испаритель и конденсатор также расположены в одном корпусе. Основное преимущество этих приборов состоит в том, что они не требуют никакого монтажа, а наличие колесиков позволяет с легкостью переместить устройство в любое удобное для владельца место. А недостатком данного метода можно считать слишком близкое соседство зон с охлаждаемым и нагреваемым воздухом.
Наиболее совершенными с технической точки зрения являются сплит-системы. Чем короче магистраль, связывающая внутренний и внешний блоки сплит-системы, то есть чем ближе они расположены друг к другу, тем ниже уровень энергопотребления и выше эффективность работы кондиционера. Сплит-системы состоят из двух раздельных блоков — внутреннего, расположенного внутри комнаты, и внешнего, устанавливаемого на наружной стене, балконе или крыше. В первом находятся испаритель и набор фильтров, второй включает конденсатор и компрессор, плюс в обеих частях системы имеются вентиляторы. Блоки соединяются между собой трубопроводом, по которому циркулирует рабочая жидкость (фреон), и электрическим кабелем.
В отличие от оконных и мобильных кондиционеров, работающий компрессор сплит-системы не нагревает помещение: выделяемое им тепло в дом попросту не попадает. Охлажденный воздух либо подается в комнату прямо через подвижные жалюзи внутреннего блока (у кассетных разновидностей устройств), либо распределяется по дому через систему воздуховодов (канальные модели).
Существуют также и схемы кондиционирования, при которых к одному внешнему модулю подключается несколько внутренних, — это называется мультисплит-системой. Она позволяет управлять температурой в каждой комнате индивидуально в отличие от канально-распределительного способа, обеспечивающего одинаковый климат во всех обслуживаемых помещениях.
