Глобальное похолодание: Кондиционеры

американский физик Джон Горри сконструировал первый рефрижератор, использующий эффект понижения температуры при расширении газа, после чего гигантские промышленные грохочущие компрессорные охладительные машины быстро завоевали место под солнцем, охлаждая промышленные склады продовольствия и воздух в первых небоскребах. Немногим позже появились первые домашние холодильники и кондиционеры. Нельзя сказать, что эта домашняя техника пользовалась бешеным спросом. Для охлаждения использовался аммиак. Поэтому американцы считали владельцев подобных «охладителей» первыми экстремалами: малейшее нарушение герметичности прибора приводило к своеобразному домашнему Ипру. По этой же причине первый домашний кондиционер General Electric, выпущенный в 1929 году, имел раздельную конструкцию: компрессор был вынесен на улицу, а внутренний охладительный блок (фанкойл) оставался в помещении. Однако через пару лет в качестве хладагента стали применять безвредный фреон и домашние кондиционеры, как и холодильники, стали делать в одном корпусе.

Охлаждение как в кондиционерах, так и в холодильниках происходит за счет поглощения тепла при кипении жидкости. Температура кипения зависит как от состава жидкости, так и от давления — чем оно выше, тем выше температура кипения, и наоборот. Например, при нормальном давлении вода кипит при 1000С, а на высоте порядка 8 км температура ее кипения падает до 400С.

Широко используемый в охладительной технике фреон R-22 при нормальном давлении кипит при -40,80С. Если открыть в помещении емкость с фреоном — он немедленно вскипит, поглощая из окружающей среды большое количество тепла. В холодильной машине фреон кипит не на открытом воздухе, а в герметичном теплообменнике (называемом испарителем), поглощая тепло из воздуха, обдувающего, как правило, ребристый радиатор. С охлаждением мы разобрались.

Но для того, чтобы процесс стал замкнутым, нужно научиться возвращать фреон обратно в жидкое состояние. Как было сказано ранее, чем выше давление, тем выше и температура кипения, поэтому для сжижения фреона достаточно повысить давление. Например, при 23 атмосферах фреон начинает конденсироваться уже при температуре 550С. Процесс конденсации, обратный испарению, сопровождается большим выделением тепла. В холодильных машинах он происходит в специальном теплообменнике, называемом конденсатором.

Чтобы процесс охлаждения был непрерывным, необходимо постоянно подавать в испаритель жидкий фреон, а в конденсатор — пары фреона. Такую циркуляцию поддерживает компрессор, который помимо этого обеспечивает нагнетание в конденсаторе высокого (порядка 20−23 атмосфер) давления. Таким образом, холодильная машина активно поглощает тепло на испарителе, охлаждая воздух, и выделяет его на конденсаторе, уже нагревая воздух. Если испаритель и конденсатор оставить в одном помещении, то воздух в нем будет нагреваться: КПД холодильной машины далеко от 100%, поэтому нагрев идет более интенсивно, чем охлаждение. Кстати, это ответ на вопрос, можно ли охладить комнату, открыв дверцу холодильника, — радиатор конденсатора на обратной стороне прибора будет выделять тепло интенсивнее, чем испаритель внутри охлаждать. Именно поэтому конденсатор, за редким исключением, выносится из охлаждаемого помещения.

Первые бытовые кондиционеры были так называемого оконного типа. Простой кондиционер такого типа можно изготовить из старого холодильника, если устанавливать его вместо окна, выставив наружу радиатор конденсатора, а внутрь помещения — дверцу. Открыл — вот тебе и прохлада. Осталось только внутрь поставить вентилятор, чтобы прохладный воздух интенсивнее попадал в комнату.

В оконном кондиционере все узлы объединены в одном корпусе. Это обеспечивает простоту конструкции и не требует специальных навыков и инструмента при монтаже. С другой стороны, «оконники» уменьшают площадь остекления, сильно шумят, их нельзя закрывать шторами, а если у вас вдруг стоят современные рамы со стеклопакетами, то дешевле купить более дорогую сплитсистему, чем переделывать под оконный кондиционер ваши окна.

Тем не менее, в США, Юго-Восточной Азии и южных районах России это один из самых популярных вариантов комфорта.

И если в Америке и Азии проблем с окнами особо не наблюдается (кондиционеры просто врезаются в фанерные или пластиковые стены, которые и преобладают в этих регионах), то в России популярность зиждется на простоте установки.

Существует еще один недорогой класс мобильных кондиционеров. Теплый воздух в этих моделях выводится в приоткрытую дверь или в окно через гофрированный шланг, напоминающий хобот. Из-за него подобные кондиционеры называют иногда «передвижными слониками». «Мобильники» отличаются довольно низкой производительностью, сильно шумят, зато вообще не требуют специального монтажа. Это и определяет сферу применения «слоников» — кондиционирование летних дач и арендованных квартир.

Шум оконного кондиционера порой может свести с ума. Решение этой проблемы было еще в 1929 году найдено General Electric, но боролась компания не с шумом, а с утечкой аммиака. Второй раз изобрела раздельный кондиционер японская компания Toshiba в 1961 году. Самую шумную часть — компрессор — они вынесли наружу, оставив внутри помещения только охлаждающий блок (фанкойл). Шумность сразу понизилась на 10 дБ, или, говоря проще, в 3,5 раза. Подобная «разнесенная» схема получила название «сплит-система». С очень большой вероятностью, если у вас и стоит дома кондиционер, то как раз такой схемы: никаких революций с тех пор в деле квартирного охлаждения воздуха не произошло. Появились разве что модификации. Например, для кондиционирования помещений с несколькими комнатами применяются мульти-сплитсистемы, у которых один внешний блок обслуживает сразу несколько внутренних. Охлаждая воздух, обычные сплит-системы заставляют его циркулировать внутри помещения. Но по современным медицинским нормам для правильного воздухообмена в помещение необходимо добавлять около 30% свежего воздуха. С такой задачей справляются сплит-системы с приточной вентиляцией, называемые иногда мини-центральными кондиционерами. Забирая с улицы свежий воздух, они смешивают его с воздухом из помещения, фильтруют и охлаждают образовавшую смесь, которая поступает в комнаты через систему воздуховодов и воздухораспределительные решетки. Все оборудование крепится над подвесным потолком, на виду остаются только декоративные решетки.

Но понастоящему здоровый кондиционированный воздух могут обеспечить исключительно системы центрального кондиционирования, которыми только начинают оснащать высококлассное российское жилье и офисные здания. Обычно такая система состоит из центрального кондиционера, подающего свежий воздух, водоохлаждающей машины (чиллера) и расположенных в помещениях специальных температурных доводчиков-фанкойлов, отвечающих за индивидуальный микроклимат.

Основным нововведением за последние годы стало появление инверторных моделей. Это слово вам может показаться знакомым: несколько лет назад покупателей в московских магазинах электроники соблазняли инверторными СВЧ-печками. Объясним заодно, как работают и они, — нам не трудно.

В обычном кондиционере двигатель компрессора работает в двух простых режимах — либо включено, либо, соответственно, выключено. Точно так же в СВЧ-печке действует излучающий элемент. Поэтому кондиционер и печка работают короткими импульсами — включатся на максимальную мощность, выключатся. Так вот, инверторная технология позволяет плавно регулировать мощность. (Про печку мы дальше писать не будем.)

Инверторный кондиционер после достижения заданной температуры воздуха в помещении не выключается, как обычный, а снижает обороты и поддерживает температуру на оптимальном уровне. Кроме того, что это позволяет экономить до 30% электричества, большую часть времени кондиционер работает на малой скорости вентилятора, при минимальном уровне шума. Технология настолько простая и эффективная, что для меня непонятно, почему этого нельзя было сделать раньше. Инверторные модели в этом году представляют все производители.

Кондиционеры разных изготовителей не имеют каких-то принципиальных отличий. Поэтому, помимо традиционного повышения качества изготовления, основная борьба перенесена в область приятных мелочей.

Например, Hitachi в серии DC Inverter, как можно догадаться из названия, для вращения электродвигателя компрессора использует постоянный ток.

Дело в том, что большинство изготовителей для изменения частоты вращения двигателя используют изменение частоты переменного тока. Hitachi преобразует его в постоянный. Что это дает?

Компания утверждает, что этим увеличивается устойчивость системы к колебаниям тока в сети. Шум фанкойла делается более приятным для человеческого уха за счет применения двигателя постоянного тока. Кондиционер становится более безопасным: питание осуществляется постоянным током 35 В.

Компания LG применяет в кондиционерах уникальную систему очистки воздуха «Плазма». Она сначала прогоняет воздух через ионизационную систему, где частицы пыли получают положительный заряд, после чего оседают на отрицательно заряженной решетке-фильтре. Затем фотокатализатор уничтожает запах. Благодаря этому «Плазма» очищает воздух не только от пыли и запахов, но и от табачного дыма, пыльцы, спор плесени, бактерий, аллергенов и других частиц размером до 0,1 микрона, предотвращая тем самым такие аллергические заболевания, как астма.

Мне же, увлекающемуся новомодной теорией хаоса, понравилось, как ее использовала корейская компания. А именно, при управлении створками отклонения охлажденного воздуха. Благодаря этому моделируется самый приятный для человека воздушный поток — естественный бриз.

Кондиционеры Panasonic имеют самую высокую в индустрии эффективность теплообмена, своеобразного КПД в области охлаждения. Это достигается большой площадью теплообменников, огибающих вентилятор с трех сторон, и большим количеством медных трубок с хладагентом (15 вместо стандартных 10). Гордость компании — самые компактные в мире компрессоры escroll, которые поставляются и другим фирмам.

Panasоnic борется с вредными запахами при помощи специального тройного дезодорирующего угольного фильтра, который удаляет из воздуха даже те запахи, которые не улавливает человеческое обоняние. Изюминкой служит система регенерации: достаточно раз в полгода положить фильтр под прямой солнечный свет, и он восстановит свой дезодорирующий эффект. К тому же компания еще три года назад начала применять в своих фильтрах катехин, содержащийся в зеленом чае, успешно обезвреживающий бактерии.