Возможность использования кондиционера для обогрева в мороз и его подготовка к этой функции

Приближаются зима и холода, и вы еще не решили, каким образом утеплить своё жилье? Применение кондиционера в этих целях кажется весьма экономичным и привлекательным вариантом, но не хочется рисковать его работоспособностью, правда? Мы поможем выяснить, безопасно ли использовать кондиционер для обогрева в морозные дни, а также объясним, почему и в каких ситуациях это может быть опасно для самого устройства.

Кроме того, мы предложим советы о том, как продлить срок службы кондиционера при более низких температурах. Мы также проанализируем целесообразность и эффективность подобного применения кондиционеров. Для лучшего понимания ключевых моментов мы раскроем их с помощью изображений и схем, а в завершение статьи вас ждут интересные видео на эту тему.

Причины, по которым сплит-система может производить тепло

Чтобы понять возможные проблемы при включении кондиционера в мороз, начнем с понимания того, как система работает в режиме обогрева.

В отличие от различных переносных обогревателей, сплит-система не создает тепла из использованной энергии, а лишь перемещает его с улицы в помещение или наоборот, в зависимости от выбранного режима. Забирать тепло на улице, когда температура отрицательная, кажется невозможным? Но это только на первый взгляд.

Ключевыми компонентами сплит-системы являются компрессор, радиатор с вентилятором в каждом из блоков и труба с фреоном, соединяющая их. Хладагент выполняет главную роль в этом процессе, благодаря своим физическим свойствам он позволяет получать тепло даже при морозной погоде и охлаждение в жару.

При работе в режиме обогрева внутренний и внешний блоки кондиционера меняются местами. Обычно, поток фреона корректируется через четырехходовой клапан.

Последовательность движения фреона зимой, когда кондиционер используется для обогрева при низких температурах, выглядит следующим образом:

• Охлажденный жидкий хладагент поступает из радиатора внутреннего блока.
• При попадании в наружный блок он нагревается и испаряется, так как температура кипения хладагента составляет -40 или -51 °C, и даже зимой температура на улице выше этой отметки. После прохождения через уличный радиатор температура фреона повышается, получая тепловую энергию.
• Эта энергия низкопотенциальна, поэтому не может быть сразу же передана воздуху в помещении. Компрессор сжимает газообразный хладагент, поднимая его температуру до 70-90 °C. В таком состоянии фреон направляется во внутренний блок.
• При прохождении через радиатор внутреннего блока, где воздух обдувается вентилятором, хладагент отдает тепло внутрь помещения, сам остывает и конденсируется в жидкость. И круг повторяется.

Благодаря такому принципу работы сплит-системы, они также относятся к категории тепловых насосов, поскольку аналогично перекачивают тепло из окружающей среды в помещение или обратно.

При испарении фреона, на трубках фиксируется конденсат — влага из воздуха, которая быстро замерзает. Чтобы избежать образования льда, мешающего работе системы, большинство кондиционеров периодически переходят в режим оттайки на 5-15 минут.

Для функционирования системы необходимо электричество, которое требуется для компрессора и двух вентиляторов. В совокупности они потребляют в 3-7 раз меньше энергии, чем вырабатывается системой, что делает обогрев с помощью кондиционера на 3-7 раз более экономичным, чем с использованием электрических или газовых конвекторов, инфракрасных обогревателей и прочих устройств отопления.

Опасности, связанные с морозом для кондиционера

Хотя принцип работы кондиционера достаточно понятен, изменения в условиях работы на любом этапе могут привести к серьезным поломкам.

Во-первых, запуск холодного компрессора может представлять собой опасность. При низких температурах масло внутри него загустевает, что приводит к повышенной нагрузке на агрегат.

Кроме того, отсутствие смазки может привести к образованию металлической стружки от трения деталей, что забивает систему и может вывести ее из строя. Поэтому даже новый компрессор, установленный в замен поврежденного, может быстро выйти из строя даже при правильной эксплуатации.

Во-вторых, в наружном радиаторе фреон может не успеть испариться. Эффективность теплообмена зависит от разницы температур. При небольшой положительной температуре на улице фреон, нагреваясь от -40 °C, может поглотить значительное количество тепла.

Однако при температуре на улице -30 °C хладагент может не нагреться даже до точки кипения. Это может привести к попаданию жидкого фреона в компрессор и его поломке из-за гидравлического удара.

Третью опасность представляет замерзание конденсата и образование льда.

Важно помнить, что в режиме обогрева блоки сплит-системы меняются местами, и соответственно, конденсат образуется на наружном радиаторе.

Образование льда вокруг наружного блока затрудняет теплообмен и может мешать вентилятору, что создает дополнительную нагрузку на все элементы системы. Автоматическая разморозка решает эту проблему, но вода, стекающая с обогретого радиатора, зачастую замерзает в дренажном поддоне. Когда слой льда достигает определенной толщины, лопасти вентилятора могут застрять в нем, и кондиционер потеряет свою работоспособность.

Конденсат в дренажной трубке также может замерзнуть на выходе наружу, особенно если кондиционер работает в режиме охлаждения. Это явление может быть необходимым в серверных комнатах или в режиме разморозки. Ледяная пробка препятствует открытому отведению конденсата, что может привести к тому, что он начнет сочиться по стене, способствуя развитию плесени внутри блока и может окончательно вывести его из строя.

Даже использование кондиционера в режимах охлаждения зимой может привести к некоторым проблемам. В таком случае кондиционер забирает слишком много холода с улицы, в результате чего конденсат на внутреннем блоке превращается в иней и лед. Это также негативно сказывается на функционировании устройства. Кроме того, остается актуальной проблема холодного запуска компрессора.

Как определить, какие кондиционеры подходят для обогрева?

При выборе сплит-системы стоит обратить внимание на наличие слова «реверсивная» в описании — это указывает на возможность устройства изменять направление потока фреона и использоваться в качестве обогревателя.

Функция обогрева присутствует в большинстве современных систем, отличается лишь температурой, при которой разрешено ее использовать. Это обозначается символом солнышка или словом Heat.

После описания вышеизложенных проблем может сложиться впечатление, что функция обогрева в кондиционерах неэффективна и небезопасна для устройства, но это не так. Сплит-система, хоть и не сможет создать комфортные условия в сильные морозы, все же будет полезной в межсезонье, когда центральное отопление отключено, а температура на улице понизилась, или в более мягком климате.

Минимальная температура, при которой сплит-система может функционировать в режиме обогрева, зависит от конкретной модели — данная информация обычно указана в инструкции.

Существуют определенные закономерности в диапазоне рабочих температур:

1. Кондиционеры с линейным типом управления, как правило, могут работать только до -5 °C, так как компрессор отключается и успевает остыть перед повторным запуском.
2. Инверторные модели, как правило, функционируют до -15 °C, но некоторые специализированные устройства могут поддерживать работу до -20 °C и даже -30 °C.
3. Расширить диапазон рабочих температур, указанный производителем, можно при установке зимнего комплекта — об этом мы расскажем подробнее позже.
4. Моноблочные кондиционеры с функцией обогрева не зависят от температуры на улице, но не отличаются высокой экономичностью. Зимой они функционируют как обычные конвекторы, с коэффициентом полезного действия немного менее 1.
5. Системы с хладагентом R22 менее эффективны и обладают меньшей устойчивостью к низким температурам, чем модели, использующие хладагент R410A или R32.

Важно отметить, что даже модели, которые могут работать при низких температурах, значительно теряют свою эффективность и экономичность обогрева, когда на улице становится значительно холоднее.

Невозможно просто заменить фреон R22 на более современный и эффективный, так как его рабочее давление будет вдвое ниже, такие изменения могут негативно сказаться на деталях системы.

Учитывая ограничения по рабочей температуре и нестабильность производительности, кондиционер не может быть основным источником отопления для жилых помещений в северных регионах.

Особенности морозостойких кондиционеров

Почему один кондиционер может работать при морозе -30 °C, а другие не рекомендуется включать уже при -5 °C? Ответ заключается в конструктивных особенностях системы. Цена сплит-системы не всегда прямо пропорциональна ее возможностям, поэтому полезно знать о наличии эффективных конструктивных решений.

Чтобы понять, можно ли включать конкретный кондиционер зимой для обогрева, или это может быть опасно для него, обращайте внимание на следующие характеристики.

Во-первых, низкотемпературный комплект должен быть установлен уже на этапе производства, чтобы избежать холодного старта компрессора и замерзания конденсата.

Как уже упоминалось, инверторные модели предпочительнее для зимнего использования, поскольку их компрессор не отключается при достижении штатной температуры, а лишь снижает свои обороты. Это значит, что он не будет остывать и перезапускаться с перегрузкой, а также будет более экономичен.

Теплообменник наружного блока может быть увеличен, чтобы фреон успел полностью испариться и пополнить максимальное количество тепла из внешнего воздуха, прежде чем попасть в компрессор.

Увеличенная площадь теплообменника позволяет кондиционеру эффективно работать даже при небольшой разнице между температурами кипения хладагента и окружающего воздуха.

Также существуют двухконтурные теплообменники, в которых производительность можно регулировать, подключая дополнительный контур циркуляции хладагента. Внешний блок и теплообменник могут быть укомплектованы дополнительными кожухами и накопителями тепла для использования энергии, выделяемой функционирующим оборудованием.

Компрессор повышенной мощности способен сжимать газ и нагревать его до более высоких температур. В промышленных моделях могут использоваться спиральные компрессоры, не боятся попадания жидкого фреона.

Хладагент может обладать различными характеристиками. Например, известный и недорогой R-22 начинает испаряться при температуре -40 °C и способен поглощать тепло в объёме 233 кДж/кг. В то же время, новый хладагент R-32 испаряется при температуре -51,7 °C и может удерживать до 390 кДж/кг тепла.

Это указывает на то, что при одинаковых условиях R-32 будет быстрее и эффективнее нагреваться в теплообменнике, что позволит кондиционеру или сплит-системе работать с меньшими энергетическими затратами и с более высоким монтажным коэффициентом полезного действия (КПД).

Кроме того, тип используемого хладагента влияет на выбор масла, предназначенного для смазки компрессора. Например, R-22 функционирует с минеральным маслом, сохраняя приемлемую вязкость до -5 °C, в то время как R410A и R32 используют синтетическое масло, которое остается стабильным до -7 °C. Хотя разница кажется незначительной, в сочетании с другими факторами она оказывает существенное влияние.

Серия тепловых насосов Mitsubishi Zubadan считается одной из самых популярных и способна работать зимой при отрицательных температурах до -25 °C. Стоимость таких устройств может превышать стоимость сплит-систем в 3-5 раз, которые могут обеспечивать обогрев только в условиях небольших морозов.

Чем больше модернизаций имеется в конструкции кондиционера, тем ниже температура, при которой он может функционировать. Однако для некоторых инверторных моделей пределы допустимых температур могут не быть известны, поскольку электронная система управления не даст возможности запустить кондиционер, если на улице слишком холодно.

Зимний комплект для кондиционера

Совсем недавно стали популярны предложения по установке зимних комплектов для кондиционеров. Продавцы утверждают, что такая установка сделает устройство эффективным обогревателем на всю зиму, даже в условиях сильных холодов. Разберёмся, насколько это действительно так.

Компоненты набора для работы в зимний период

Обычно в комплект для низких температур входят три основные составляющие: обогрев поддона, подогрев картера компрессора и регулятор оборотов вентилятора. В некоторых случаях могут присутствовать датчик температуры и плата управления – как отдельные устройства для каждого компонента, так и совместно для всей системы.

Обогрев поддона необходим для предотвращения замерзания конденсата, который стекает с радиатора при переходе в режим оттаивания.

Подогрев картера представляет собой провод или пластину, обвивающую компрессор в месте накопления масла.

Важно включать подогрев компрессора заранее, до запуска кондиционера, чтобы масло успело прогреться. Однако на практике обогрев может происходить либо во время работы устройства, либо во время простоя. Оптимален второй вариант, так как он гарантирует безопасность компрессора, хотя и увеличивает энергозатраты.

Обогрев картера способствует предотвращению холодного запуска и работы компрессора при загустевшем масле, а значит, снижается нагрузка в момент запуска и износ двигательных частей.

Регулировка скорости вентилятора влияет на насыщенность теплообмена между хладагентом и окружающей средой: чем сильнее поток воздуха, тем больше тепла передается. При работе на обогрев это не слишком критично, поскольку максимальный теплообмен как раз обеспечивает высокая скорость вентилятора, установленная изначально.

Совсем иное дело, когда кондиционер функционирует на охлаждение при температуре ниже +14 — +18 °C, рекомендуемых производителем. В такой ситуации хладагент может передать слишком много тепла, что приведет к замораживанию внутреннего блока: он покроется инеем и льдом, а конденсат замерзнет. Чтобы этого предотвратить, скорость вентилятора снижают.

Рационально ли устанавливать зимний комплект

После установки набора для низких температур у владельца может возникнуть вопрос: возможно ли теперь обогревать помещение при низких наружных температурах? Ответ – да, это вполне безопасно для кондиционера, если установка выполнена квалифицированно и не использовалось самодельное оборудование.

Однако если с крыши на кондиционер падает вода, образуя большие сосульки, зимний комплект проблему не решит – нужен защитный навес.

Сколько же эффективен обогрев? Преимущества кондиционера как обогревателя заключаются в его высокой экономичности: КПД может достигать значений от 3 до 5, а в некоторых моделях – и 7. Это связано с тем, что сплит-система является единственным отопительным устройством, которое не генерирует тепло. Она требует гораздо меньшего объема энергии для работы компрессора и вентиляторов, чем та энергия, которую она может переместить в помещение.

Указанный коэффициент полезного действия (КПД) или, как его обозначают производители, коэффициент производительности (СОР), актуален при температуре на улице +7 °C. С понижением температуры разница между воздухом и хладагентом уменьшается, что приводит к ухудшению теплообмена и снижению эффективности работы кондиционера.

При температуре ниже -15 °C КПД устройства понижается приблизительно до 1, то есть за каждый киловатт потребленной энергии можно получить лишь 1 кВт тепла. Подобные характеристики также присущи обычным конвекторам или инфракрасным обогревателям, которые стоят дешевле и менее зависимы от уличной температуры.

Несомненно, данные расчёты являются приближенными, и результат зависит от различных факторов, включая модель кондиционера, зимний комплект и даже способ его подключения. Однако одно очевидно: с понижением наружной температуры эффективность и экономия обогрева с помощью сплит-системы снижаются.

С учетом того, что стоимость качественного зимнего комплекта, включая установку, может варьироваться от 40 до 150% от цены самого кондиционера, а работать он эффективно будет только до -15 °C, покупать такой комплект очень сомнительно.

При использовании кондиционера для охлаждения зимой без зимнего комплекта на внутреннем блоке может образоваться иней и ледяная корка.

Однако, если требуется охлаждение помещений зимой, например, для серверных комнат, то нижний предел допустимых температур может быть снижен от рекомендованных производителей +16 °C до очень низких значений, и КПД устройства не упадет.

Подключение и установка зимнего комплекта

Как уже упоминалось, профессиональная установка зимнего комплекта – это удовольствие, которое не всегда доступно. Не каждый владелец сплит-системы готов заплатить более 5000 рублей за возможность использовать кондиционер для обогрева при температурах на 10-15 градусов ниже указанных производителем. Если вы не готовы к таким расходам, самостоятельная установка зимнего комплекта может представлять интерес.

Напоминаем, что для работы в зимнее время кондиционеру необходимо обогревать поддон, картер компрессора и установить регулятор давления конденсации, который будет управлять скоростью вентилятора. Вы можете приобрести готовый комплект и установить его самостоятельно.

Это позволит избежать трудностей с выбором и покупкой деталей, а также сэкономить средства на монтаже, однако вы рискуете утратить гарантию на сплит-систему. Конечно, самостоятельная установка повлечет за собой дополнительные заботы.

Наиболее экономичным вариантом будет закупка двух отрезков греющего кабеля, желательно саморегулирующегося, и их самостоятельная установка. К вопросу управления скоростью вентилятора при обогреве можно и не подходить, как было упомянуто выше.

При выборе низкотемпературного комплекта уделите внимание его мощности, поскольку существуют два типа наборов: до 12 BTU и для более крупных систем.

Для обогрева поддона понадобится отрезок греющего кабеля примерно длиной 3 метра. Его укладывают вокруг радиатора с обеих сторон, а также по всему поддону в форме змеевика. Подключить его можно вместе с заводским обогревом, к основной фазе, питающей наружный блок – в таком случае кабель будет работать постоянно, пока кондиционер подключен к электросети, даже в режимах простоя.

Другие варианты – вынести отдельный кабель с вилкой к розетке и включать вручную, подключить к системе через термореле на улице или установить через таймер.

Для обогрева масла в компрессоре обвяжите его отрезком греющего кабеля в нижней части. Подключение проводится одновременно с обогревом поддона.

Если приобретен регулятор давления конденсации, ему потребуется свободное пространство в отсеке управления, расположенное выше компрессора, где его фиксируют саморезами. Подключение электрооборудования может отличаться для различных моделей и всегда подробно описывается в инструкции. Для корректной работы датчик, входящий в комплект, устанавливают на среднюю петлю радиатора, предварительно нанося термопасту, и оборачивают теплоизоляционным материалом.

Итоги и полезные видео по теме

Некоторые аспекты установки сложно представить просто по текстовому описанию, поэтому предлагаем просмотреть видео для наглядности.

Как установить зимний комплект можно увидеть в этом видео:

Что может произойти с кондиционером при работе без зимнего комплекта показано здесь:

Детальное освещение опыта отопления квартиры исключительно с помощью кондиционеров представлено в этом видео:

Подводя итог, отметим, что большинство кондиционеров предназначены для обогрева помещений лишь в переходный период, до включения основного отопления. Даже модели, функционирующие при температуре -30 °C, вряд ли смогут обеспечить достаточное количество тепла в такую стужу. Однако если в вашем регионе температура редко опускается ниже -15 °C, то отопление с помощью сплит-системы может стать оптимальным и выгодным решением.

А у вас уже установлена сплит-система? Пользуетесь ли вы ею во время морозов? Пришлось ли устанавливать зимний комплект? Делитесь своим опытом, замечаниями и поправками к статье в комментариях.