Адаптация кондиционеров DELONGHI к низким температурам наружного воздуха

Адаптация к Российским условиям и, в частности, к низким температурам наружного воздуха делает кондиционеры DeLonghi привлекательными для Российских потребителей.

При работе любого кондиционера при низких температурах наружного воздуха потребитель сталкивается, во-первых, с ухудшением его характеристик - холодопроизводительности и теплопроизводительности, а во-вторых, с возможностью отключения кондиционера из-за срабатывания защитных устройств кондиционера.

Рассмотрим более подробно проблемы, связанные с работой кондиционера при низких температурах, и мероприятия по парированию этих проблем, выполненные на кондиционерах серии СР фирмы DeLonghi.

Настенные кондиционеры серии СР работают как на охлаждение, так и на обогрев, и имеют холодопроизводительность от 1,8 кВт до 5,0 кВт. Они были разработаны специально для небольших жилых и офисных помещений и получили наибольшее распространение. Кондиционеры СР отвечают самым требовательным вкусам, создавая высший уровень комфорта в кондиционируемом помещении независимо от погоды и времени года.

Новейшие дизайнерские решения, изящная форма и плавность линий кондиционера делают возможным установку кондиционеров DeLonghi в помещениях с самым современным интерьером.

1. Повышение надежности работы автоматики при низких температурах. В наружном блоке многих кондиционеров устанавлены платы управления. Низкая температура наружного воздуха, колебания температуры, повышенная влажность могут сильно снизить надежность этой платы.

Основным отличием кондиционеров серии СР является отсутствие датчиков и платы управления в наружном блоке. Все управление производится микропроцессором и датчиками температуры, расположенными во внутреннем блоке.

Такое решение, с одной стороны, существенно повысило надежность работы системы управления кондиционером при низких температурах наружного воздуха, так как все элементы автоматики находятся в зоне положительных температур в "тепличных условиях".

С другой стороны, потребовались новые алгоритмы управления кондиционером, основанные на постоянных замерах температуры воздуха в помещении и температуры теплообменника внутреннего блока.

Датчик температуры теплообменника внутреннего блока расположен на "калачах" теплообменника таким образом, что он практически точно замеряет температуру испарения в режиме охлаждения или температуру конденсации в режиме обогрева.

Микропроцессор всегда "знает" не только текущее давление испарения или конденсации, но и тенденцию изменения этих давлений. Поэтому в кондиционерах серии СР не устанавливаются специальные реле низкого и высокого давления, характерные для кондиционеров других марок.

2. Меры по борьбе с уменьшением холодопроизводительности в режиме охлаждения.

Из-за уменьшения температуры воздуха, обдувающего конденсатор наружного блока, уменьшается температура и давление конденсации. Как следствие, уменьшается расход жидкого хладагента, поступающего в испаритель внутреннего блока через регулятор расхода.

В результате падает давление испарения и возможно отключение кондиционера по низкому давлению.

Особенно заметно снижение расхода хладагента и уменьшение холодопроизводительности в кондиционерах с капиллярной трубкой, которой оснащаются практически все бытовые кондиционеры.

Борьба с этим явлением в кондиционерах фирмы DeLonghi ведется за счет регулирования скорости вращения вентилятора наружного блока.

Причем, если регулирование скорости вращения вентилятора у некоторых производителей рассматривается как опция, то у DeLonghi - это стандартная комплектация.

Программа регулирования оборотов вентилятора наружного блока в режиме охлаждения
Рис. 1. Программа регулирования оборотов
вентилятора наружного блока в режиме
охлаждения

Скорость вращения вентилятора ступенчато уменьшается при снижении давления испарения, замеряемого по температуре ST2 теплообменника внутреннего блока (Рис. 1).

Изменение оборотов вентилятора до Min происходит при снижении температуры ST2 ниже 5°C (Ра17), а полное отключение вентилятора - при снижении ST2 ниже минус 2°C (Ра32).

При снижении температуры испарения ниже минус 2°C (Ра30) компрессор наружного блока отключается. В обратную сторону процесс идет с гистерезисом 2°C (Ра31 и Ра18).

Значения параметров управления для различных моделей кондиционеров могут отличаться друг от друга и вводятся в память микропроцессора заводом-изготовителем или сервисным центром.

3. Парирование уменьшения теплопроизводительности в режиме обогрева.

В режиме обогрева происходит реверсирование цикла, и теплообменник наружного блока является испарителем.

При низкой температуре наружного воздуха уменьшается перепад между температурой кипящего хладагента и температурой окружающего воздуха. Количество передаваемого тепла, необходимого для кипения хладагента, уменьшается и ухудшаются условия кипения хладагента.

Как следствие, снижается давление всасывания, падает производительность компрессора. Давление и температура конденсации снижаются, что приводит к уменьшению теплопроизводительности кондиционера.

В этих условиях необходимо максимально увеличить обдув теплообменника наружного блока.

При уменьшении давления конденсации, замеряемого по температуре ST2 теплообменника внутреннего блока, скорость вращения вентилятора наружного блока ступенчато увеличивается (Рис. 2).

Программа регулирования оборотов вентилятора наружного блока в режиме охлаждения
Рис. 2. Программа регулирования оборотов вентилятора
наружного блока в режиме охлаждения

Увеличение оборотов вентилятора до Мax происходит при снижении температуры конденсации ST2 ниже 42°С (Ра15) с учетом гистерезиса 2°С (Ра18). При температуре конденсации ST2 более 48°С (Ра19) вентилятор наружного блока останавливается.

При дальнейшем увеличении температуры ST2 еще на 3°С (Ра20) отключается компрессор наружного блока.

Конечно, если температура наружного воздуха становится равной температуре испарения хладагента в теплообменнике наружного блока, то компрессионный цикл перестает работать. Поэтому в режиме обогрева теплопроизводительность снижается гораздо сильнее, чем холодопроизводительность в режиме охлаждения.

Наиболее предпочтительным диапазоном применения кондиционеров с тепловым насосом представляется диапазон температур наружного воздуха от плюс 15°С до минус 5°С, когда требуется обогрев помещения, но еще не работает система централизованного отопления.

4. Борьба с обмерзанием теплообменника наружного блока при длительной работе в режиме обогрева.

При работе кондиционера в режиме обогрева происходит охлаждение наружного воздуха, обдувающего теплообменник.

Возможно появление конденсата на пластинах теплообменника наружного блока. В ряде случаев и обмерзание теплообменника. Образовавшийся лед не только ухудшает характеристики кондиционера, уменьшая теплопередачу, но и может физически повредить наружный блок.

Для удаления льда необходимо увеличить температуру теплообменника наружного блока. Это достигается переводом кондиционера в режим охлаждения. Теплообменник прогревается конденсирующимся хладагентом и накопившийся лед растапливается. Для интенсификации процесса вентиляторы наружного и внутреннего блоков останавливаются.

Поскольку в процессе размораживания теплообменника обогрев помещения прекращается, то алгоритм разморозки должен включать цикл разморозки как можно реже и на минимальное время, но при этом не допустить накопления льда на теплообменнике и затратить минимальное количество энергии на его удаление.

Этим условиям полностью удовлетворяет система разморозки, реализованная на кондиционерах СР фирмы DeLonghi. Поскольку условия работы кондиционера могут быть самыми разнообразными, то в микропроцессоре заложено целых три программы разморозки.

Во всех программах исходными данными для анализа состояния теплообменника наружного блока является температура в помещении (ST1) и температура теплообменника внутреннего блока (температура конденсации ST2). Для исключения ложного включения разморозки, во всех программах замеряется суммарное время наработки компрессора с момента включения режима обогрева или с момента окончания предыдущего цикла разморозки. При этом требуется, чтобы температура ST2 в течение заданного времени не превышала установленного значения, а вентиляторы наружного и внутреннего блоков проработали на постоянной скорости определенное время.

Две программы используются при циклической работе кондиционера, когда компрессор включается периодически на небольшое время (разморозка по типам А и С).

Циклограмма превентивной разморозки по типам А и С (кондиционер СР40)
Рис. 3. Циклограмма превентивной разморозки по
типам А и С (кондиционер СР40)

Программы отличаются временами наработки компрессора, длительностью цикла разморозки и значением разности температур ST2 и ST1, когда включается разморозка.

Циклограмма разморозки по типам А и С показана на рис. 3.

Микропроцессор считает суммарное время наработки компрессора с момента включения кондиционера в режим обогрева или завершения цикла предыдущего размораживания и замеряет температуру ST2.

Разморозка включается при одновременном выполнении следующих условий, перечисленных в таблице 1.

Параметр Разморозка по типу А Разморозка по типу B Разморозка по типу C
Суммарное время наработки компрессора Более 120 мин
(Ра 49)
Более 50 мин
(Ра 50)
Время непрерывной работы компрессора и работы на постоянной скорости вентиляторов наружного и внутреннего блоков (Ра 52) Более 5 мин Более 5 мин Более 5 мин
Время (Ра54), в течение которого температура ST2 не превышает заданное значение 25,5°С (Ра53) Более 5 мин Более 5 мин Более 5 мин
Разница между температурами ST2 текущего и ST2 предыдущего замеров Более 1,00°С
Разница между температурой теплообменникаи температурой в помещении (ST2-ST1) Менее1,50°С
(Ра 55)
Менее1,50°С
(Ра 59)
Менее1,50°С
(Ра 61)
Время разморозки 4 мин
(Ра 56)
4 мин
(Ра 56)
10 мин
(Ра 62)

Таким образом, при цикличной работе кондиционера уже через 70 мин наработки компрессора начинается контроль состояния теплообменника наружного блока по параметрам разморозки по типу С. Если критичных условий не выявлено, то кондиционер продолжает работать, а система постоянно ведет контроль необходимости размораживания.

Если за 120 минут суммарной наработки компрессора не возникло необходимости размораживания, то система переходит на превентивный режим контроля по параметрам разморозки по типу А. Поскольку параметры разморозки по типу А менее жесткие, чем параметры разморозки по типу С, то включение, при необходимости, режима разморозки будет производиться в начальный момент обледенения на короткое время.

Режим разморозки по типу С, являющийся своего рода аварийным режимом, может задействоваться только в начале работы кондиционера в режиме обогрева, когда условия работы кондиционера еще не до конца выявлены микропроцессором.

Если кондиционер работает в непрерывном режиме, то применяется режим разморозки по типу В.

Циклограмма разморозки по типу В (кондиционер СР40)<
Рис. 4. Циклограмма разморозки по типу В
(кондиционер СР40)<

Циклограмма разморозки по типу В показана на рис. 4.

Микропроцессор считает суммарное время непрерывной работы компрессора с момента включения кондиционера в режим обогрева или завершения цикла предыдущего размораживания.

Через 50 минут непрерывной работы компрессора, каждые 16 минут (Ра58) замеряется температура ST2 и сравнивается с предыдущим замером ST2.

Разморозка по типу В включается при одновременном выполнении следующих условий:

Таким образом, в наиболее тяжелом для кондиционера (и для пользователя) режиме непрерывной работы, контроль обледенения начинает работать уже через 50 мин и постоянно повторяется каждые 16 минут. Интервал времени между повторными замерами выбран таким образом, чтобы определить образование льда на начальном этапе, что позволило ограничиться временем разморозки всего 6 минут.

Примененные на кондиционера фирмы DeLonghi программы разморозки теплообменника наружного блока позволяют, "не дергая" лишний раз кондиционер, контролировать появление льда на начальной стадии и тратить минимальное количество электроэнергии и времени на его удаление.

Поэтому если наружные блоки кондиционеров многих производителей зимой можно увидеть заросшими "ледяной шубой", то на кондиционерах фирмы DeLonghi Вы не увидите даже инея.

5. Предотвращение возможности повреждения компрессора при пуске.

При низких температурах наружного воздуха жидкий хладагент может растворяться в масле компрессора. Во время остановки компрессора возможно попадание хладагента в масло, находящееся в картере компрессора.

При пуске поршневого компрессора, когда поршень двигается вверх, в картере возникает разрежение и может происходить вскипание хладагента. Масло вспенивается и выбрасывается в выходной трубопровод.

Применение на моделях кондиционеров СР до 3,5 кВт компрессора типа SCROLL, не имеющего масляного картера, позволяет снять остроту проблемы.

На моделях кондиционеров СР холодопроизводительностью 5 кВт, на которых установлен поршневой компрессор, устанавливается обогреватель картера.

6. Предотвращение опасности попадания жидкого хладагента в компрессор при работе в режиме обогрева.

Ухудшение условий кипения хладагента в теплообменнике наружного блока при работе кондиционера в режиме охлаждения может привести к "проскоку" жидкого хладагента и попаданию его в компрессор. Возникающий при этом гидравлический удар может повредить компрессор.

Для исключения этого в кондиционерах серии СР устанавлевается специальный дополнительный ресивер за компрессором и отделитель жидкости перед компрессором на линии всасывания.

Вывод: Применение комплекса перечисленных мероприятий позволяет адаптировать кондиционеры DeLonghi к российскому климату и обеспечить их эффективное функционирование даже при низких отрицательных температурах.

Это также подтверждается испытаниями кондиционеров в барокамере и опытом массовой эксплуатации в различных регионах России.

Кандидат технических наук Ананьев В. А.



наши проекты
  • АПИК
  • Университет климата
  • Выставка «Мир климата»
  • АПИК-тест