Como funciona o ar condicionado: princípio de funcionamento do ar condicionado, seu dispositivo e esquema técnico

A chave para o funcionamento duradouro e eficiente do ar condicionado é sua operação correta e manutenção regular. Concorda? Mas para evitar avarias deste equipamento nada barato, é desejável estudar o dispositivo, bem como considerar o princípio de funcionamento do ar condicionado.

São exatamente essas questões que discutiremos em nosso material – analisaremos detalhadamente os principais elementos de construção do equipamento climático típico. E também falaremos sobre o princípio e as características de seu funcionamento, apresentaremos um esquema típico. Complementaremos o artigo com fotos ilustrativas e recomendações em vídeo úteis.

Dispositivo de um ar condicionado típico

É difícil imaginar a vida confortável do homem moderno sem ar condicionado. E para que durante sua operação o usuário não tenha problemas e avarias, é desejável familiarizar-se superficialmente com o dispositivo e o princípio de funcionamento deste tipo de equipamento climático. Sobre os principais componentes e elementos da construção do ar condicionado falaremos a seguir.

Principais elementos de construção do equipamento

Se o usuário pudesse ver um ar condicionado, que aumenta o conforto de sua vida, em corte transversal, encontraria muitos elementos e componentes de construção. Alguns deles servem para controlar o aparelho, ajudam a eletrônica padrão e o usuário a monitorar a situação.

E os principais, que afetam a funcionalidade, são tais elementos da construção como:

• evaporador, que está localizado na unidade interna do ar condicionado e é projetado para garantir a absorção de calor pelo refrigerante utilizado ao se transformar em estado gasoso;
• condensador – este elemento de construção está localizado na unidade externa do ar condicionado e é projetado para garantir a transição do refrigerante existente para o estado líquido, com simultânea liberação de calor.

Em sua essência, ambos os elementos são radiadores. Que ocupam uma parte significativa na construção dos blocos do ar condicionado. Isso é necessário para garantir uma troca de calor eficiente entre o refrigerante e o ar.

O diagrama mostra a unidade interna de um condicionador de ar típico, independentemente da marca, modelo e capacidade. E seu elemento principal é sempre o evaporador, que ocupa a maior parte do gabinete.

O evaporador e o condensador constituem uma estrutura composta por tubos de cobre de pequeno diâmetro com placas transversais de alumínio sobre eles, que visam aumentar a velocidade de troca de calor.

O que mais afeta a funcionalidade dos condicionadores de ar?

Além do evaporador e do condensador mencionados acima, existem vários outros elementos estruturais que garantem a eficiência do equipamento de climatização.

Entre elas estão:

• ventiladores;
• compressor;
• válvula de expansão termostática (válvula).

Itens como ventiladores estão instalados em cada unidade do condicionador de ar. Sua função é intensificar os fluxos de ar que sopram sobre o evaporador ou condensador. Isso aumenta significativamente o desempenho geral do sistema.

O compressor pode muito bem ser chamado de coração de qualquer condicionador de ar moderno. A razão é que ele garante o movimento do refrigerante pelo circuito de refrigeração, que geralmente consiste em tubos de cobre.

O diagrama mostra a unidade externa de um condicionador de ar moderno. Seu elemento principal é tradicionalmente o condensador, que é indicado em azul. Ao lado do elemento estrutural mencionado está localizado um ventilador, sem o qual não é possível obter uma operação eficiente do sistema.

Além disso, o compressor é projetado para comprimir o refrigerante após o evaporador. Isso também aumenta o desempenho de qualquer condicionador de ar.

Sobre o diagnóstico do compressor e características de solução de problemas, falamos neste material.

A válvula de expansão termostática é projetada para reduzir a pressão do refrigerante antes do evaporador. Essa característica proporciona uma melhor troca de calor.

O papel do refrigerante no funcionamento do equipamento climático

Qualquer condicionador de ar moderno é um sistema técnico que consiste em uma série de componentes e peças. Mas todos eles serão inúteis sem o refrigerante, que é uma substância que transita facilmente do estado líquido para o gasoso e vice-versa, liberando ou absorvendo uma quantidade significativa de calor.

Existem mais de quatro dezenas de tipos de freon, mas apenas alguns deles são usados como refrigerante. O mais procurado atualmente é o R-22 – é com ele que são carregados mais de 98% dos condicionadores de ar. Mas deve-se lembrar que seus dias estão contados e isso deve ser levado em consideração ao comprar equipamentos de climatização.

Como refrigerante, há muitas décadas, são utilizados vários tipos de substância chamada freon – trata-se, principalmente, de uma mistura de etano e metano. A principal característica dessa substância é o baixo ponto de ebulição. Isso ocorre a 5-10 °C. Além disso, o freon durante a evaporação pode aquecer até 70-90°. Essas suas características permitem remover uma enorme quantidade de calor, de forma bastante rápida.

Além disso, o referido refrigerante é incolor, inodoro e, o mais importante, inofensivo para a saúde dos usuários. Ao mesmo tempo, o tipo de freon mais procurado atualmente (R-22) tem um impacto negativo na camada de ozônio da atmosfera. Portanto, se você se preocupa com as questões ambientais, então deve adquirir condicionadores de ar que funcionam com o refrigerante R-410. Que não destrói as camadas protetoras da atmosfera.

Na foto é mostrada a recarga de ar condicionado com freon. Mas deve-se lembrar que, de acordo com o chamado Protocolo de Montreal, o uso de freon R-22 deve ser interrompido até 2030. E este é um ponto muito importante. Pois, quanto menos tempo resta até o prazo indicado, menos viável é adquirir condicionadores de ar que funcionam com refrigerante prejudicial.

Na prática, a recarga de ar condicionado com freon é realizada muito raramente. Por exemplo, após reparo, manutenção, vazamento. E em qualquer um dos casos, o referido refrigerante (R-410) não prejudicará a saúde dos usuários e de seus animais de estimação.

Princípio de funcionamento e esquema do ar condicionado

O condicionador de ar parece um equipamento bastante simples, cujos principais componentes estruturais não apresentam grande complexidade. Portanto, analisaremos detalhadamente seu princípio de funcionamento, que também é extremamente simples.

Como funciona um ar condicionado típico?

Ao evaporar, os líquidos absorvem calor, ativamente, e ao condensar (transição do estado gasoso de volta para o líquido) liberam calor. E esses fenômenos físicos são tradicionalmente a base do princípio de funcionamento dos condicionadores de ar.

Pode-se verificar que o referido método de remoção de calor é eficaz, até mesmo em condições domésticas. Por exemplo, aplicando na superfície da pele qualquer solução que contenha álcool, que, evaporando rapidamente, deixa uma sensação de frio. Pois o calor da superfície do corpo é absorvido e dissipado.

Simplificando, a base do funcionamento de qualquer condicionador de ar moderno são os processos de ebulição (com absorção de calor) e condensação (com liberação de calor). Nesses processos, ocorre absorção/liberação de calor de acordo com as fórmulas mostradas no gráfico. Onde Q é a quantidade de calor, L é o calor latente de vaporização, e m denota a massa da substância.

O mesmo acontece dentro do ambiente. A razão é que o refrigerante líquido, ao entrar na unidade interna do ar-condicionado, absorve ativamente e em grandes quantidades o excesso de calor, fazendo com que sua temperatura aumente significativamente.

Como resultado, ele evapora e se desloca para a unidade externa (geralmente localizada fora do edifício). Lá, sob a influência do ar mais frio, que é aspirado em grandes quantidades pelo ventilador, ocorre o processo inverso.

Na foto, está representado o evaporador do ar-condicionado. Sua aparência lembra um radiador comum. E de fato é assim. Isso porque a construção deste elemento garante uma ventilação extremamente eficiente pelo ar quente do ambiente, do qual o refrigerante absorve o calor, fazendo com que o ambiente fique mais fresco.

Ou seja, ocorre a condensação, na qual o refrigerante volta a se tornar líquido, liberando calor. Em seguida, um novo ciclo se inicia, e assim sucessivamente, até o infinito.

Esquema fundamental de funcionamento do equipamento

Independentemente do modelo, tipo e nome do ar-condicionado, o processo de resfriamento do ar é sempre o mesmo. Assim, após a ativação, o refrigerante é enviado ao evaporador. Sua pressão é de 3 a 5 atmosferas, e a temperatura fica entre 10 e 20 °C.

Em seguida, no estado gasoso, o freon se desloca para o compressor. Imediatamente, é comprimido a 15-20 atmosferas. Além disso, ocorre o aquecimento do refrigerante a 70-90 °C.

No diagrama, de forma simplificada, está ilustrado o princípio de funcionamento de qualquer ar-condicionado moderno. Assim, na figura, mostra-se que o refrigerante resfriado no condensador entra no regulador de fluxo (válvula de expansão termostática). Onde sua pressão é reduzida, permitindo que o líquido esfrie ainda mais. Em seguida, o refrigerante é transportado para o evaporador, onde ocorre o processo principal. Ou seja, o resfriamento do ar com o simultâneo aquecimento do refrigerante.

Depois disso, o gás é transportado para o condensador, ativamente ventilado pelo ventilador. Como resultado da ação do ar aspirado a uma temperatura mais baixa, o freon libera calor, levando à sua transição para o estado líquido.

No entanto, sua temperatura permanece 10-20 °C acima do valor correspondente do ar ambiente. Esse problema é resolvido quando o líquido passa pela válvula de expansão termostática. Onde a pressão do refrigerante é novamente reduzida para baixos 3-5 atmosferas. Isso permite que o freon esfrie ainda mais e fique pronto para um novo ciclo de absorção de calor, sendo então enviado novamente ao evaporador.

Na figura é mostrado o diagrama esquemático do condicionador de ar. Um bloco, equipado com evaporador, fica dentro do ambiente. E o segundo, com condensador, fica do lado de fora. Isso torna o processo de troca de calor o mais eficiente possível. Além disso, no bloco que fica na parte externa, sempre está localizado o compressor, que é a parte mais barulhenta da estrutura.

Características do funcionamento do ar condicionado

Para o funcionamento do condicionador de ar, é necessária energia elétrica, mas é vantajoso, pois ele tem uma eficiência bastante alta.

Mas se houver flutuações regulares de tensão na rede, para evitar danos a este tipo de equipamento climático, deve-se instalar imediatamente um estabilizador.

Apesar do método simples e eficaz de troca de calor, deve-se sempre lembrar que o condicionador de ar atenderá às características declaradas apenas com manutenção técnica regular.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O vídeo abaixo ajudará a aprofundar e consolidar os conhecimentos adquiridos sobre o tema:

O princípio de funcionamento de qualquer condicionador de ar, independentemente da marca tipo, é bastante simples, pois baseia-se em fenômenos físicos simples. Ao mesmo tempo, deve-se lembrar que os equipamentos climáticos têm diferentes características técnicas. Além disso, os condicionadores de ar diferem em confiabilidade, eficiência e facilidade de operação. Isso deve ser considerado, assim como a futura transição para um refrigerante seguro, pois essa característica pode levar a perdas financeiras.

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