Як працює інверторна спліт-система і чим відрізняється від звичайного кондиціонера

Побутові спліт-системи останнього покоління, обладнані інверторами, краще попередників за технічними характеристиками. Але є проблема: судячи по відгукам багатьох рядових користувачів, головна відмінність нових моделей — висока ціна, інші переваги непомітні. Тому пропонуємо досконально розібрати 3 питання: що таке інверторний кондиціонер, його принцип роботи і реальні переваги.

Алгоритм роботи звичайного кондиціонера

Щоб зрозуміти, чим відрізняється кондиціонер з інвертором, бажано ознайомитися з робочим циклом звичайного «спліта». Як влаштована кліматична установка в спрощеному вигляді:

• 2 теплообмінника — випарник і конденсор — об’єднані мідними трубками в замкнутий контур, по якому циркулює фреон;
• на лінії з газоподібним фреоном встановлений компресор, що піднімає тиск в конденсаторі;
• на зворотній магістралі стоїть розширювальний клапан (терморегулюючий вентиль або капілярний пристрій);
• обидва теплообмінники рознесені по різних блоках (внутрішньому і зовнішньому) та обдуваються вентиляторами;
• за управління агрегатами відповідає електронний блок, який отримує сигнали датчиків температури і тиску.

Довідка. Всі холодильники функціонують за єдиним принципом: робоче тіло (фреон) випаровується і відбирає у кімнатного повітря теплову енергію. Далі вона відводиться за межі приміщення і викидається в навколишнє середовище, оскільки газ конденсується в зовнішньому теплообміннику. Детально парокомпресійний цикл описаний у публікації по виготовленню кондиціонера своїми силами .

Стандартний «спліт» діє в режимі on/off (старт/стоп) за таким алгоритмом:

1. Користувач вмикає апарат на охолодження і задає необхідну температуру всередині кімнати.
2. Компресор запускається на повну потужність і піднімає тиск в конденсорі. Приблизно через приблизно півхвилини вмикається турбіна внутрішнього блоку і починає гнати в приміщення холодне повітря крізь теплообмінник-випарник.
3. Коли температура у кімнаті досягає встановленого значення, електроніка по сигналу датчика зупиняє компресор.
4. Оскільки дросельний клапан постійно пропускає рідкий фреон у випарник, процес охолодження триває, поки тиск в системі не вирівняється. Температура кімнатного повітря падає на 1—2 градуси нижче заданої.
5. Коли приміщення знову нагрівається, контролер по сигналу датчика вмикає компресорний агрегат. Той знову витрачає 20—40 секунд на підняття тиску, за цей час температура встигає піднятися ще на градус. Потім подача охолодженого повітря поновлюється.

Ключовий момент. Компресор звичайного настінного кондиціонера завжди працює на повній потужності або простоює в режимі очікування. В моменти зупинки/запуску виникає ефект інерції — спочатку повітряне середовище переохолоджується, потім встигає перегрітися. Зміни температури добре відчуває людина, яка знаходиться біля внутрішнього блока спліт-системи.

Аналогічним чином влаштовані інші типи старих кондиціонерів — мобільні, підлогові й канальні. Апарати типу «зима — літо» здатні працювати на обігрів, поки мороз на вулиці не досягне -5 ° С. При більш низьких температурах в зупиненому компресорі починає густіти масло, а на ребрах конденсора спостерігається обмерзання.

Чим відрізняються інверторні моделі

Нове покоління кондиціонерів має кілька відмінностей:

• встановлений додатковий електронний блок управління — інвертор;
• двигун компресора функціонує за іншим принципом;
• потужність регулюється плавно;
• передбачено функцію відтавання теплообмінника в зовнішньому модулі.

Примітка. Новітні модифікації «сплитів» оснащуються електродвигунами постійного струму, чиї оберти простіше регулювати.

Тепер розберемося, що означає назва «інвертор». Це перетворювач частоти струму, що плавно змінює оберти електромотора компресора і продуктивність по холоду/обігріву. Плата розташована у зовнішньому блоці спліт-системи і є частиною основної схеми.

Завдяки частотному перетворювачу в кондиціонері реалізовано інверторне керування потужністю:

1. Після першого запуску компресор працює у максимальному режимі, щоб швидше досягти заданої температури в кімнаті.
2. Коли датчик фіксує наближення до встановленого температурного порога, інвертор плавно знижує оберти двигуна по команді контролера.
3. Після досягнення потрібної температури повітря нагнітач не зупиняється — він переходить в режим мінімальної продуктивності.
4. Далі компресорний агрегат працює на підтримку мікроклімату кімнати, збільшуючи або зменшуючи потужність в залежності від зміни умов навколишнього середовища.

Оскільки компресор функціонує безупинно, мастило на морозі не застигає — апарат здатний підігрівати кімнатне повітря при мінусовій температурі за бортом (до —15 градусів). Проблема обмерзання конденсора вирішена впровадженням системи періодичного відтавання.

Цікавий момент. Зовні кондиціонери інверторного типу ніяк не відрізняються від попередників. Деякі виробники роблять написи INV або INVERTER на корпусі зовнішнього модуля. Але в більшості випадків інформація про тип спліт-системи вказується в технічному паспорті виробу.

Шукаємо реальні плюси і мінуси

Перерахуємо переваги охолоджувачів з інвертором, декларовані продавцями та виробниками кліматичної техніки:

• економічність 30—60% порівняно зі звичайними «сплітами»;
• надійність, тривалий термін експлуатації;
• знижений рівень шуму під час роботи;
• більш точна підтримка температури повітряного середовища;
• здатність обігрівати будинок при морозі — до мінус 15 °С.

Зауваження. Потрібно розуміти, що виробники і торговці холодильним обладнанням часто перебільшують характеристики виробів. Приклад реклами: ресурс звичайного охолоджувача складає 8—10 років, а інверторного — цілих 15 років. Мета зрозуміла: споживач повинен повірити й купити для квартири чи приватного будинку дорожчий кондиціонер.

Розглянемо позитивні моменти окремо, а в кінці викладемо реальні недоліки інверторів. Спочатку пропонуємо подивитися відео:

Економічність — поняття відносне

Кондиціонери зі змінною частотою обертання валу компресора дійсно економлять електроенергію. Причина — відсутність пускових навантажень і плавне зниження продуктивності. Не дарма подібна техніка була винайдена у Японії і знайшла широке застосування в Європі, де вартість електрики досить висока.

Умови експлуатації кліматичної побутової техніки на території держав СНД відрізняються від західноєвропейських країн. Досягнути економії від використання інверторних кондиціонерів вдається не завжди:

1. Жаркий сезон триває відносно недовго, а ціна 1 кВт електрики набагато нижче європейських тарифів. Якщо зекономлені протягом року кіловати перерахувати в грошовому еквіваленті, сума вас не вразить.
2. Інвертор теж споживає зайву енергію. Деякі деталі в процесі роботи сильно гріються, перетворюючи електрику в теплоту. Інакше навіщо на платі встановлюються алюмінієві тепловідвідні радіатори?
3. Величина енергозбереження сильно залежить від типу охолоджуваного приміщення. Ефективність апарату добре помітна в спальні, невеликій вітальні або дитячій кімнаті. Інша справа — офіс, де співробітники постійно відкривають вікна і вхідні двері, працюють з оргтехнікою і так далі.

Примітка. Багато інтернет-ресурсів розповідають про економічність інверторних охолоджувачів на прикладі автомобіля під час руху, приводячи відповідну картинку. Подібні схеми дають невірне уявлення про витрати енергії частотним перетворювачем, що працює в парі з компресором.

Проміжний висновок. Плавне збільшення і зниження потужності дійсно дає результат — електрики витрачається менше (дельта в порівнянні з «не-інвертором» складе 15—30%). Але ефект нівелюється відносно невисокими тарифами, коротким сезоном спеки і споживанням самого інверторного блоку. На тлі вартості обладнання і запчастин енергозбереження стає примарним.

Надійність і ресурс агрегатів

Щоб не забирати дорогоцінний час читача, викладемо аналіз цих характеристик у вигляді коротких тез:

1. Найвразливіший агрегат холодильної машини — компресор. На другому місці електроніка.
2. З одного боку, відсутність пусків/зупинок збільшує ресурс нагнітача інвертора. З іншого боку, термін служби скорочується через безперервну роботу.
3. Практика показує: нові фірмові інвертори (не дешеві китайські) дійсно служать довго. Тільки причина інша — впровадження сучасних технологій, наприклад, спіральних і двохроторних компресорів з електромоторами постійного струму.
4. Від перепадів напруги в нашій мережі може вийти з ладу будь-яка електроніка незалежно від типу кондиціонера. Ремонт інвертора обійдеться значно дорожче.
5. Якщо охолоджувач не обслуговується роками та експлуатується з нестачею фреону або засміченими теплообмінниками, результат вийде однаковий — поломка нагнітача. Наявність частотного перетворювача ролі не зіграє.

Звідси висновок: стандартний «спліт» по надійності і тривалості роботи не програє інвертору, а в разі заміни електроніки ще й виграє за ціною деталей. Йдеться про якісну техніку перевірених брендів — Daikin, Mitsubishi, York і подібних.

Інвертори не шумлять?

У будь-якому кондиціонері є три елементи, що виділяють шум:

• компресор;
• осьовий вентилятор зовнішнього модуля;
• турбінний вентилятор внутрішнього блоку.

Перші два агрегати винесені за межі житла (виключаючи віконні і мобільні версії кондиціонерів). До того ж сучасні інверторні спліт-системи комплектуються малошумними нагнітачами, за стіною їх практично не чутно. Осьова крильчатка запускається періодично і не дошкуляє мешканцям сторонніми звуками.

Виразно шумить турбіна внутрішнього модуля «спліта». Рівень звуку залежить тільки від її конструкції, інвертор тут ні до чого. Але машини останнього покоління все одно мають перевагу — їм дістаються передові розробки, наприклад, крильчатка із спеціальним профілем лопатей. Так зароджується міф про безшумність інверторних моделей.

Точне дотримання температурного режиму

Охолоджувач, обладнаний перетворювачем частоти, точніше витримує задану температуру, це незаперечний факт. Проблема в іншому: продавці пов’язують дану особливість зі збереженням здоров’я мешканців, хоча насправді мова йде про комфортне перебування всередині кімнати. Точна підтримка температури повітря позбавляє від задухи і холоду в моменти вимкнення стандартної моделі «спліта».

Довідка. У переважній більшості випадків люди застуджуються від різкої зміни клімату. Приклад: активно рухаючись по вулиці серед літа, ви заходите в приміщення з температурою + 21 ° С. Розпалений організм різко охолоджується, що нерідко викликає застуду.

Обігрів за допомогою інвертора знову опишемо тезисно:

1. У попередньому поколінні охолоджувачів вуличні блоки обмерзали, в картері компресора застигало масло.
2. В інверторах така проблема відсутня — агрегати продовжують роботу аж до —15 градусів.
3. В режимі обігріву ефективність теплообміну різко зменшується разом з температурою зовнішнього повітря. Інверторні апарати здатні працювати, але при сильному морозі гріють приміщення досить слабо.
4. Як це виглядає на практиці: внутрішня турбіна включається набагато рідше, перерви між запусками збільшуються. Повітряний потік ледь теплий.

Висновок: в холодну пору всі кондиціонери здатні ефективно гріти повітря, коли надворі 0 … + 5 ° С. При морозі інтенсивність обігріву помітно знижується, хоча фізично інвертор може функціонувати. Апарату просто не вистачає площі поверхні теплообміну через малі розміри конденсора.

Довідка. У теплових насосах типу «повітря-повітря» або «повітря-вода», споріднених зі «сплітами», питання ефективності вирішене за рахунок збільшення габаритів зовнішніх теплообмінників.

Коротко про недоліки

Провівши аналіз реальних переваг інверторних кліматичних установок, можна говорити про такі вади:

• висока початкова ціна обладнання, в середньому на 30% більше, ніж «не інверторні» апарати;
• дорогий ремонт електронної начинки;
• сумнівна надійність частотних перетворювачів — плати нерідко виходять з ладу від стрибків напруги.

Переваги інверторів перед класичними моделями в наших умовах мінімальні. Відчутне зниження споживання електрики спостерігається при постійному цілорічному використанні (нагрів + охолодження) в житлових кімнатах.

Який охолоджувач краще вибрати

Відносно вибору спліт-системи дамо кілька рекомендацій:

1. Інвертор доречний в житлових кімнатах, де перебуває не більше трьох осіб одночасно — дитяча, спальня, вітальня.
2. Для кухні, великого залу або офісу краще взяти традиційний кондиціонер.
3. Якщо бюджет обмежений, варто купити класичну модель надійного виробника. Дешевий інвертор з Піднебесної може створити проблеми, починаючи від шуму і закінчуючи ремонтами.
4. Не сподівайтеся, що інверторна версія «спліта» замінить повноцінне опалення приміщення взимку.

Вибираючи кондиціонер, пам’ятайте просте правило: чим вище вартість виробу, тим дорожче його ремонт і запасні частини. Замість висновку пропонуємо подивитися тематичне відео: