Установка напольного кондиционера устройство, выбор, правила, схемы, подключение

Установка напольного кондиционера считается «выходом для бедняка», или по нужде. Мол, хотя и стоят эти «кондюки-чемоданы» дешево, и работ по строительству для установки не просят, но прожорливы, а холодят плохо. А климатический прибор без воздушных каналов как бы и совсем чистый обман потребителей; он, дескать, только выполняет иллюзию холода, просто увлажняя воздух за хорошие деньги в уплату за электричество. Да так же и шумят и те, и прочие.

Марк Твен один из собственных памфлетов начал так: «Я утверждаю, и берусь довести, что фантазии у мистера Фенимора Купера не более, чем у быка. Однако не того быка, который мычит в стаде, а того, он считается устоем моста».

Цели реальной публикации:

  • Довести, что мобильный климатический прибор при несравненно намного меньшей цене, легкости монтажного процесса и пользования, может быть никак не меньше продуктивен, чем стационарная сплит-система.
  • Мобильный климатический прибор без воздушного канала при соответствующих условиях может быть вполне прекрасно холодящим при небольшом расходе электрической энергии.
  • Шумовой фон от напольного кондиционера можно уменьшить до отметки, неощутимого в помещении для жилья днем, не прибегая к каким-либо его переделкам.

Однако не ищите в тексте опровержения основ термодинамики. Наоборот, нам придется добраться до их корней, которые, со своей стороны, уходят в самую глубь сути вещей. Настолько глубоко, что в них и до этого времени часто путаются ученые мужи, свободно рассуждающие про то, что было до начала периодов и что будет по скончании времени. Сама же процедура инсталляции устройств очень проста и без значительных трудностей может быть сделана собственноручно. Но – еще раз – во всеоружии теории. Иначе весьма просто напортачить.

Тем не менее, путаных вычислений и мозгодробительных выкладок не будет. Здесь уже уместно припомнить Эйнштейна: «Если ученый не может объяснить пятилетнему ребенку, чем он занимается, то он или безумец, или шарлатан». Мы будем рассматривать все на живых примерах и простеньких расчетах. И выясним в итоге, как получить эффектную, примитивную и дешевую мульти сплит-систему для дома.

Как они устроены?

Мобильные кондиционеры

Напольные кондиционеры бывают 2-ух видов: испарительно-конденсационные с циркуляцией хладоагента по замкнутому контуру и чисто испарительные, в которых охлаждающий эффект достигается испарением химически нейтрального хладоагента в пустом пространстве. Их, чтобы не путать, называют кондиционерами с фазовым переходом. Это те самые, монтаж которых выполняется по принципу: купил-принёс-поставил-включил-холодит. Но и это путаница, т.к. и в первых тоже происходят фазовые переходы. Мы для определенности первые станем именовать кондиционерами с закрытым циклом, или закрытыми, а вторые – ими же с открытым циклом, или открытыми.

Кондиционеры открытого цикла

Закрытые кондиционеры чаще делаются консольно для свободного расположения в комнате, (тумбочки) см. верхний рис. Открытые более употребительны «чемоданами», размещаемыми возле стенки, слева на нижнем рис. Иногда можно встретить модели кассетные, встраиваемого типа в подшивной потолок, с правой стороны на рис. ниже, хотя они-то уж точно не мобильные. Говоря по существу, мобильность напольных кондиционеров заключается в том, что их подключение сводится к включению в розетку безо всяких добавочных работ. Однако для кассетных «мобильных» данное условие не соблюдено, благодаря этому мы их не рассматриваем.

Закрытые

Приспособление кондиционера с закрытым циклом

Рабочий принцип напольного кондиционера закрытого типа иллюстрирует прекрасно известныйх рисунок, см. с правой стороны. Он такой же, как у стационарного сплита или бытового холодильника:

  1. Легкокипящий хладоагент (фреон, хладон) через узкое сопло – струнный насос – под давлением поступает в атомайзер.
  2. Хладоагент выветривается, поглощая слишком много тепла.
  3. Вентилятор гонит при этом через радиатор атомайзера воздух, который активно охлаждается и выбрасывается наружу.
  4. Нагнетатель воздуха высасывает из атомайзера пары хладоагента и накачивает их в конденсатор, создавая большое давление пара.
  5. Второй вентилятор гонит воздух через радиатор конденсатора.
  6. Пары хладоагента в конденсаторе охлаждаются ниже критичной температуры и сгущаются в жидкость под давлением.
  7. Жидкий хладоагент по трубопроводу поступает через струнный насос (капилляр) в атомайзер, и цикл повторяется.

В неподвижных сплитах атомайзер – это блок расположенный внутри, а конденсатор – внешний. Разница на вид маленькая, однако для понимания последующего значительная, благодаря этому нам удобнее рассматривать закрытый мобильный климатический прибор по простой схеме согласно рис. с правой стороны:

Схема кондиционера с закрытым циклом

  • Обрабатываемый воздух поступает в холодный контур через отрезок трубы 1 (заборник воздуха), где от него отнимается тепло.
  • Обработанный воздух охлажденным выбрасывается назад в помещение через окно 4.
  • Тепло, отобранное у отделываемого воздуха, подается в горячий контур.
  • В горячем контуре это тепло подается поступающему в него по отрезку трубы 3 (техническому заборнику воздуха) техническому воздуху.
  • С техническим воздухом избыточное тепло выбрасывается наружу через отрезок трубы 2 – выхлопное сопло.

Тут уже видна принципиальная разница между стационарной сплит-системой и мобильным «кондюком» – в больнице холодный и горячий контуры всегда разделены, и перемешивание отделываемого воздуха с техническим исключается. В мобильном же – вполне реально. Незнание этого ситуации или игнорирование им и приводят очень часто к уменьшению эффективности закрытых «мобильников». Чтобы «тумбочка» или «чемодан» холодили как следует и не доводили до истерики счетчик, при их установке необходимо исполнять конкретные правила, до которых мы и дойдем дальше.

Открытый

В открытом кондиционере насос нагнетает в микропористую пластину питьевую воду. Общая поверхность пор мембранной ткани необъятна – у пластинки размером с книгу она может составлять многие метры квадратные.

Через эту же пластину вентилятор прогоняет воздух. Хотя вода абсолютно не легкокипящая жидкость, но вследствие большой поверхности, которую она облипает, выветривается ее много. А теплота испарения воды слишком большая, и воздух активно охлаждается.

Возле воды есть еще одно ненормальное свойство – достаточно большое, для такой текучей жидкости, поверхностное натяжение. Объема же у тончайшей водяной пленки мизер; это фактически чистая двумерная поверхность. Благодаря этому воздушный поток не сдувает воду и выходит наружу не пересыщенный влагой, а исключительно охлажденный.

Примечание: с полвека тому назад были популярны кондиционеры открытого цикла, в которых через воду в бачке продувался поток очень мелких воздушных пузырьков из особого погружного разбрызгивателя – барботера. Потом излишек влаги из холодного воздуха улавливался специализированным многоступенчатым фильтром и поступал назад в бачок. На рынке данные устройства продержались непродолжительное время, ввиду сложности, большой стоимости, подверженности к засорению и отвратительных санитарно-гигиенических показателей.

Присоединить мобильный климатический прибор с открытым циклом не труднее, чем чайник: вилку вставляют в розетку, и все. Электричество тратится исключительно на подачу воды и воздуха, благодаря этому сначала может показаться, что данные устройства нарушают все законы природы: при потребляемой электрической мощности в 0,85 кВт тепловая будет 2,5 кВт. В действительности чего-то из ничего не бывает, и закон сохранения энергии здесь соблюдено, но с нюансами, о которых мы еще побеседуем.

Термодинамика

Руководстве по установке и чисто технических сведений, вроде вышеприведенных, недостаточно, чтобы напольные кондиционеры показали все собственные хорошие качества, а недостатки их стушевались. Необходимо достаточно хорошо понимать сущность всего процесса охлаждения квартиры летом в жару. Для этого придется немножко углубиться в дебри термодинамики.

Попробуем подсчитать

Чтобы лучше осознать, как выжать из напольного кондиционера все, что он может, проделаем пример расчета кондиционера, а потом привяжем его к техническим свойствам «тумбочки» или «чемодана». Для начала сделаем некоторые допущения. Но не очень уж отвлеченные, наподобие: «Представим себе, что тело человека имеет форму шара». Наоборот, вполне житейские и всем понятные.

Итак, имеем хрущевку общей площадью 50 кв. м. на последнем этаже дома из панелей. Чердачного этажа или техэтажа нет; над головой через плиту – черная битумно-рубероидная крыша такой же площади. Но стены всего дома хорошенько, миллиметров на 100, изолированные ЭППС, а пол цокольного этажа – 50 мм вспененным вермикулитом. В окнах – двойные стеклопакеты, оклеенные термоотражающей пленкой, да так же и маркизы навешены.

В такой «термос» подавляющая часть теплового потока будет поступать через крышу от солнечных лучей. В ясный летний полдень на квадрат в средних широтах придется около 0,8 кВт, а на жилую площадь – 40 кВт. Это более 20 электрических каминов, чего же мы не варимся заживо?

Самое первое, не 40 кВт, а не больше 20. Нагреваемая с одной стороны поверхность излучает ИК туда и обратно, и в жилую площадь уйдет не больше половины; это именитый из физики эффект экранирования. Конвекция от крыши заберет еще 4-5 кВт, но мы ими для запаса надежности расчета пренебрежем.

Тогда, выходит, нам для комфорта необходим «кондей» на 20 кило тепловых? А потому как 100% КПД не бывает, то где нибудь на 30 электрических? Не бывает такой проводки в квартирах хрущевского типа, даже в том случае, если владельцам деньги девать некуда. Как люди охлаждаются?

«20 кило тепловых» – полностью ошибочно. Точнее, правильно, если необходимо остынуть до полного нуля, до 0 К или до –273,16 градуса Цельсия. А нам (не станем требовательны) необходим всего-то верхний предел комфортности в +27°C при +55°C на раскаленной крыше.

В кельвинах +55°C будет 55 + 273 = 328 К. Нам же необходимо 27 + 273 = 300 К. Чтобы не париться в прямом смысле слова, необходим термоградиент (разница температур) в 28 градусов. Однако это безусловное значение; его необходимо привязать к полному нулю. Для чего?

Вспомним школьную физику: мощность излучения нагретого тела пропорциональна четвертой степени его температуры; с достаточной для понимания сути дела точностью хрущевку считаем полностью черной. Что это означает? Нас греет Солнце, но и мы-то нагреты относительно полного нуля, и не слабо – до 300 кельвинов. Значит, мы тоже излучаем ИК, и для охлаждения до комфорта необходимо только лишь возместить разницу между ИК получаемыми и отдаваемыми.

Поделим комфорт на наружку, в кельвинах (пляшем от полного нуля!): 300/328 = 0,9146. Это значение необходимо построить в четвертую степень (как излучает нагретое тело?), т.е. помножить самое на себя 4 раза: 0,9146х0,9146х0,9146х0,9146 = 0,699, что примерно 0,7. Другими словами, из приобретаемых от каждого квадрата нагретой крыши крыши 400 Вт (а не 800!) 70%, 280 Вт, мы здесь же отпихиваем от себя назад в просторы Вселенной, а предоставить кондиционеру выкинуть еще для комфорта необходимо всего по 400 – 280 = 120 Вт с каждого квадрата крыши.

Примечание: знаков после запятой при расчетах необходимо брать намного больше. От строительства в степень погрешность увеличивается, и выйдет совсем несусветный результат. В термодинамику с кондачка не лезут.

А сколько над нами на крыше квадратов? Так же, сколько и общих – 50. И выкинуть наружу необходимо 0,12 кВт/кв. м х 50 кв. м = 6 кВт. Для чего придется поставить климатический прибор электрической мощностью 8-10 кВт. Схоже уже на то, что рекомендуют кондиционерщики? Не жулики, выходит.

Чудес нет

Данный пример потребуется, чтобы понимать дальше, как все же холодит мобильный кондиционер открытого цикла.

В 50-х или в начале 60-х некий репортер, не поняв толком разъяснений экспертов, написал и разместил статью, наименование которой среди технарей стало нарицательным: «Чудо в Бабьегородском переулке». будто бы на предприятии холодильного оборудования создали установку с КПД в 300%.

Речь шла о теплонасосе. Это климатический прибор, перевернутый наоборот: атомайзер на холодной улице, а конденсатор – в обогреваемом помещении. От холода отбираем тепло и греем им там, где и так теплее. Это реально, так как и та, и иная температуры много выше полного нуля.

В действительности никакого чуда нет. Даже в школьных учебниках при подсчете КПД оговаривают, что по мощностям его можно считать, только если мощность неизменна во времени. А вообще-то правильно КПД считается по совершенной работе Но и равноценной ей энергии Е, для чего моментальная мощность интегрируется по времени.

Касательно к теплонасосу это означает, что, если мы с горячего конца станем отнимать тепла больше, чем мощность качающего хладоагент нагнетателя воздуха с учетом его КПД, то он быстро остынет, системное давление упадет, в атомайзере с наружной стороны хладоагент перестанет испаряться, тот нагреется до наружной температуры, и насос перестанет качать тепло вследствие отсутствия термоградиента, хотя электричество употреблять будет исправно. Вот чего не понял автор «Чуда в Бабьегородском переулке». И не только этого.

Не все сразу

Из принципов термодинамики никак не нужно, что затраченная на работу энергия должна обратно отличиться и рассеяться (диссипировать) тут же и здесь же. Наоборот, потому как мир с мгновенным дальнодействием невозможен при любых физических законах, области поглощения и энерговыделения обязательно должны быть разделены во времени и пространстве. Совсем на немного или настолько, что мы увидим мнимо-сверхединичный КПД, термодинамике безразлично. Общий тепловой баланс по большому счёту всегда когда нибудь, тут или где нибудь, сойдется.

На понимании данного факта выстроена, например, данная непростая новая наука, как доктрина хаоса. На самом деле, взмах крыла бабочки в Австралии может вызвать торнадо в Аризоне. Однако это не означает, что КПД бабочки – миллион миллионов процентов.

Изучение турбулентности от крыла самолета — одна из начальных точек в формировании теории хаоса

Торнадо – разряд энергии, поступившей в конечном счете от солнечных лучей и накопившейся по трудной цепи природных связей в конкретном месте. Раз тут есть излишек, то он чем-то выделяется среди прочего. Раз выделяется – это уже островок порядка среди хаоса, возникший нечаянно, хаотически. Раз есть какой-то порядок, то в нем может найтись (и на случай с торнадо на самом деле находится) некий триггерный механизм, для спуска которого достаточно легчайшего дуновения.

Беспорядок и порядок нераздельны, они есть благодаря друг дружке, порождают друг друга и познаются по сравнению между собой. Во время Даниэля Дефо об этом еще не знали, благодаря этому Робинзон Крузо и не смог дать ответ Пятницы: «Почему бог не убить дьявол?» Однако уже Гёте образно, но метко вложил это осознание в уста Мефистофеля: «Часть вечной силы я, всегда желавшей зла, творившей же благое».

Энергия всеобщего покровителя – Солнечного света – влившаяся в торнадо, от спуска триггера идет назад в беспорядок, порождая зло – беспорядок, смерть и разрушение.

Примечание: в науке желание к хаосу и диссипации энергии называют энтропией, а обратное желание к упорядочению и консолидации – энтальпией. Разработал данные понятия единственный американский ученый-теоретик Джозия Уиллард Гиббс. Единственный в смысле коренной американец, уроженец Штатов. Другие говоря по существу американские ученые мужи – прикладники. Митчела Уилсона, первый раз точно об этом написавшего, журналюги заклевали. За убыток престижу Соединённых Штатов.

Какое отношение сии эмпиреи имеют к «кондюкам?» Самое прямое. Допустим, мы исхитрились каким-то способом извлечь из воздуха тепло и связать его в какой-то, хорошей от воздуха, обстановке. Это может быть только на определенный период времени; когда нибудь тепло это выделится обратно, причем мы затратили так же и энергию на привод устройства, «загоняющего» тепло во временное хранилище.

Если обратное тепловыделение случится очень быстро и недалеко, скажем, в такой же комнате, то мы только протратимся на энергию и увеличим за собственный счёт вселенский беспорядок. Однако если мы, перед тем как энергия попрет обратно, сумеем куда-то убрать область, где она засела, то тут и в настоящий момент мы, потратив ограниченную мощность, получаем приличное количество холода. Или тепла, если запустим машину наоборот. Вселенский беспорядок все равно становится больше, однако уже далеко и невидимо для нас.

Вот этого тоже не понимал автор бабьегородского чуда. Но прекрасно понимали бабьегородские инженеры, на самом деле создавшие теплонасос, в котором относительно слабый мотор перекачивал приличное количество тепла. Но только при соответствующих условиях, которые в бытовых условиях сами по себе не появляются, а искусственно создаются стоимостью больших трудностей и затрат. Благодаря этому мы даже в наше время и греемся регистрами, калориферами и печками, а не бабьегородскими волшебными палочками.

Какой подобрать?

В жилую площадь определенно необходим климатический прибор закрытого цикла, тот самый, что с тяжелыми воздушными каналами. Однако не вследствие того что он на 15-20% доступнее открытого, а вследствие того что его установить дома выйдет намного дешевле и легче, чем «истинно мобильный». Почему – попытаемся разобраться дальше, а пока примем как факт.

Безопасность и оформление

Напольные кондиционеры не относятся к устройствам, способным создать очень высокую опасность поражения электрическим током. По степени электрической безопасности – это тот же холодильник; электрический чайник опаснее. Необходимо лишь проследить, чтобы не перегрузить проводку. Но, потому как в нынешних квартирах лимит потребления энергии 5-10 кВт, а «кондей» берет не больше 2,5-3, то «по бумажке» никакого нарушение не будет, а сколько оплачивать за электричество – считайте сами.