Nguyên Lý Hoạt Động Điều Hòa Không Khí Cấu Tạo

Điều hòa ngày nay gần như là thiết bị thiết yếu trong mỗi gia đình, vậy nguyên lý hoạt động của điều không khí như thế nào? Các loại máy lạnh phổ biến…

Mục Lục

Nếu bạn sống trong một khí hậu nóng, không có gì tốt hơn là giữ mát bằng cách sử dụng hệ thống điều hòa không khí . Nhưng chính xác thì chúng hoạt động như thế nào?

Máy điều hòa không khí hoạt động như thế nào?

Nói tóm lại, chúng hoạt động giống như tủ lạnh nhà bếp của bạn. Công nghệ đằng sau cả một hệ thống điều hòa không khí và tủ lạnh là hoàn toàn giống nhau, đều là chu trình làm lạnh.

Các hệ thống tận dụng chu trình này sử dụng các hóa chất đặc biệt được gọi là chất làm lạnh để hấp thụ hoặc giải phóng năng lượng để làm nóng hoặc làm mát một khoảng không khí. Khi các hóa chất này được nén bởi máy nén của bộ xoay chiều, chất làm lạnh sẽ chuyển trạng thái từ khí sang lỏng và giải phóng nhiệt tại bình ngưng.

Khi làm mát một không gian, quá trình này xảy ra bên ngoài không gian được đề cập. Áp suất cao, bây giờ không khí mát được bơm đến dàn lạnh và mở rộng trở lại thành khí bằng cách sử dụng van tiết lưu của hệ thống.

Điều này, như tên cho thấy, làm cho chất lỏng làm lạnh giãn nở trở lại thành dạng khí. Khi chất làm lạnh nở ra, nó sẽ “hút” nhiệt và làm cho không khí lạnh đi trong không gian được đề cập tại thiết bị bay hơi của hệ thống AC. Khí “nóng” và nở ra lúc này sẽ được vận chuyển tiếp đến máy nén của hệ thống và chu trình bắt đầu lại từ đầu.

Nền tảng cơ bản của chu trình này là các nguyên lý khoa học của Nhiệt động lực học, Định luật Boyle, Định luật Charles và Định luật GUy-Lussac.

Thực tế chủ yếu là một chất lỏng nở ra thành khí sẽ chiết xuất hoặc kéo nhiệt từ môi trường xung quanh nó. Theo nghĩa này, AC và tủ lạnh hoạt động bằng cách “di chuyển” hoặc “bơm” năng lượng từ vị trí này sang vị trí khác. Trong hầu hết các trường hợp, các thiết bị AC sẽ truyền “nhiệt” từ phòng, văn phòng hoặc nhà của bạn và đổ ra không khí bên ngoài ngôi nhà hoặc văn phòng của bạn.

Chu trình này có thể đảo ngược và cũng có thể được sử dụng để sưởi ấm phòng hoặc toàn bộ ngôi nhà của bạn, trong những tháng lạnh hơn, chức năng này thường được dành cho các hệ thống được gọi là máy bơm nhiệt. Sự khác biệt chính giữa tủ lạnh và thiết bị xoay chiều là thiết bị có xu hướng được chia thành hai phần rời rạc; dàn ngưng tụ bên ngoài và dàn lạnh.

Mặt khác, tủ lạnh là một thiết bị khép kín (mặc dù một số thiết bị AC cũng có thể như vậy). Bất kỳ lượng nhiệt nào thoát ra từ bên trong đều được đổ vào cùng một phòng ở phía sau thiết bị. Đây là lý do chính khiến bạn không bao giờ thực sự có thể sử dụng tủ lạnh như một thiết bị AC cho gia đình. Tất nhiên trừ khi bạn khoét một lỗ trên bức tường đằng sau nó. Bạn có thể kiểm tra điều này bằng cách chạm vào (cẩn thận, nó có thể rất nóng) mặt sau của tủ lạnh khi tủ đang hoạt động. Khi chạm vào sẽ có cảm giác ấm hoặc nóng.

Các loại điều hòa

Các thiết bị AC ngày nay có nhiều hình dạng và kích cỡ, từ các hệ thống ống dẫn lớn trong văn phòng và các tòa nhà công nghiệp đến các hệ thống AC nhỏ hơn trong gia đình mà bạn có thể quen thuộc hơn.

Một số hệ thống lắp đặt lớn hơn có các đơn vị làm lạnh ngoài trời rất lớn có thể làm mát bằng nước hoặc bằng không khí hoặc trong các hệ thống cũ hơn là tháp giải nhiệt. Chúng được liên kết bằng các đường ống cách nhiệt để bơm chất làm lạnh để làm lạnh không khí trong một khối lớn, hoặc một tập hợp các đơn vị đóng gói lớn được gọi là bộ xử lý không khí (AHU’s).

Các hệ thống này có thể rất phức tạp với các bộ phận làm nóng và tạo ẩm, và các bộ lọc để kiểm soát rất chính xác nhiệt độ và chất lượng không khí cho các khu vực trong tòa nhà mà chúng phục vụ. Chúng cũng có xu hướng đi kèm với các hệ thống thu hồi nhiệt phức tạp để giảm lượng điện (hoặc khí) cần thiết để làm nóng hoặc làm mát không khí trong hệ thống.

Chúng có hai dạng chính: khối lượng không khí không đổi(CAV) và khối lượng không khí thay đổi (VAV) , xác định mức độ mà luồng không khí được kiểm soát xung quanh hệ thống ống dẫn. Chúng cũng có thể được điều khiển bởi các hệ thống phần mềm, cảm biến và cơ cấu chấp hành rất phức tạp được gọi là hệ thống quản lý tòa nhà (BMS).

Các hệ thống HVAC lớn này “hút” không khí trong lành ngoài trời và làm nóng hoặc làm mát nó khi cần thiết trước khi vận chuyển qua hệ thống ống dẫn đến các khu vực cần thiết. Các hệ thống này cũng có thể có bộ hâm nóng đầu cuối, hoặc cuộn dây quạt, để tinh chỉnh thêm việc ủ không khí được cung cấp cho một khu vực.

Các cài đặt hiện đại hơn loại bỏ AHU tập trung mà ưu tiên cho hệ thống cuộn dây quạt hoặc “dàn lạnh” được liên kết trực tiếp với một hoặc nhiều dàn AC “ngoài trời”. Đây được gọi là hệ thống làm lạnh biến thiên(VRF) giúp điều hòa không khí trực tiếp tại điểm sử dụng.

Nhưng hầu hết mọi người được sử dụng để chia hoặc nhiều nguồn không khí chia tách máy bơm nhiệt (ASHP) hoặc đơn vị AC làm mát phòng đơn. Đây là những hệ thống gần giống với tủ lạnh và là hệ thống thường được lắp đặt trong các cơ sở gia đình.

Nhưng cũng cần lưu ý rằng tồn tại nhiều hệ thống khác, sử dụng cùng một nguyên tắc, như máy bơm nhiệt nguồn mặt đất(GSHP). Chúng sử dụng mặt đất như một nguồn nhiệt. Cả ASHP và GSHP cũng có thể kết nối với hệ thống tản nhiệt thông thường hoặc hệ thống sưởi dưới sàn thay cho lò hơi gas thông thường với một số sửa đổi.

Máy lạnh hoạt động trên ô tô như thế nào?

Nói một cách đơn giản, AC trên ô tô hoạt động giống hệt như bất kỳ thiết bị AC nào khác. Sự khác biệt duy nhất là chúng cần phải khá nhỏ gọn để có thể đặt vừa bên trong xe.

Bộ phận làm lạnh của hệ thống (với van tiết lưu và dàn bay hơi) thường được gắn phía sau bảng điều khiển của ô tô. Đầu cuối kinh doanh khác của hệ thống (máy nén và bình ngưng) có xu hướng được đặt gần lưới tản nhiệt của ô tô – – đây là nơi không khí trong lành được thổi vào khi bạn lái xe dọc theo.

Cả hai bộ phận được kết nối bằng một mạch ống dẫn chất làm lạnh giữa các thiết bị khi hoạt động. Không giống như các thiết bị lớn hơn được sử dụng trong các tòa nhà, bản thân thiết bị trong ô tô có xu hướng được cung cấp năng lượng bởi trục khuỷu của ô tô, nói cách khác, nó được cung cấp năng lượng bởi động cơ.

Các hệ thống này cũng thường đi kèm với máy sưởi và máy hút ẩm để điều chỉnh không khí khi cần thiết. Cũng giống như xây dựng hệ thống AC, bộ AC của ô tô sẽ chuyển đổi chất làm mát giữa khí và lỏng, áp suất cao và thấp và nhiệt độ cao và thấp theo yêu cầu.

Để máy lạnh cả ngày có rẻ hơn không?

Nói một cách đơn giản, không. Lý do cho điều này là bằng cách để một hệ thống AC cả ngày sẽ:

Sử dụng năng lượng một cách không cần thiết nếu bạn không ở nhà hoặc các phòng / khu vực không được sử dụng.
Vận hành hệ thống sẽ làm hao mòn nó. Điều này làm giảm tuổi thọ của nó.

Bạn cũng nên đảm bảo các cửa sổ được đóng hoặc cài đặt chống gió lùa khi AC đang hoạt động. Bạn cũng nên đảm bảo rằng bạn sử dụng các thiết bị che nắng (như mái hiên hoặc cây được trồng có chiến lược) bên ngoài để giảm “năng lượng mặt trời” hoặc sưởi ấm nhà của bạn một cách thụ động từ ánh sáng mặt trời.

Các biện pháp khác bao gồm cải thiện cách nhiệt cho ngôi nhà của bạn, giữ cho hệ thống AC được duy trì tốt (đặc biệt là bộ lọc) và sử dụng quạt trần để cải thiện sự hòa trộn không khí bên trong (tức là ngăn chặn sự phân tầng của không khí nóng gần trần nhà hoặc ngược lại).

Nếu bạn thực sự lo lắng về các hóa đơn năng lượng liên quan đến hệ thống AC, bạn có thể muốn làm cho hệ thống AC của mình “thông minh hơn”. Sử dụng BMS trong nước, cảm biến thông minh (bộ điều nhiệt và bù thời tiết), kiểm soát vùng và các biện pháp tiết kiệm năng lượng khác, bạn có thể cải thiện đáng kể hiệu suất và giảm chi phí của hệ thống AC của mình.

Bạn cũng nên tận dụng các giải pháp làm mát và sưởi ấm “miễn phí” bằng cách cân nhắc sử dụng thiên nhiên để giúp bạn. Sử dụng tốt hệ thống thông gió tự nhiên để làm mát hoặc sưởi ấm ngôi nhà của bạn sẽ cắt giảm đáng kể chi phí sử dụng năng lượng liên quan đến sưởi ấm hay làm mát bằng cách tắt nó đi.

Nhưng điều này chỉ có thể thực hiện được nếu chất lượng không khí bên ngoài nhà bạn cho phép. Chẳng hạn, sống ở một thành phố lớn với “không khí bẩn” có thể hạn chế khả năng sử dụng hình thức sưởi ấm và làm mát miễn phí này.