С целью выявления закономерностей и особенностей работы кондиционера в течение года при различных климатических условиях в помещении с системой централизованного отопления (СЦО) в период с июня по май были выполнены ежедневные натурные наблюдения за эксплуатацией кондиционера сплит‑системы настенного типа.

Наблюдения за эксплуатацией кондиционера в течение года выполнялись при следующих условиях: Московская область, служебное помещение, шестой этаж, северная сторона, площадь помещения — 34 м2, объем помещения — 100 м3, площадь окон — 4 м2, трое человек, четыре единицы оргтехники. Помещение обеспечено эффективной СЦО. Дата включения отопления — первое октября, отключение СЦО — первое мая. В помещении установлен кондиционер сплит-системы настенного типа (холод/тепло — 3,2/3,4 кВт). Монтаж кондиционера осуществлен по классической схеме: внутренний блок установлен на стене на высоте 220 см от пола, наружный блок смонтирован снаружи помещения на 250 см ниже по высоте, чем внутренний блок. Длина соединения — 300 см. Условия эксплуатации кондиционера: только по рабочим дням, включение — 8:00, выключение — 17:00, продолжительность работы кондиционера — девять часов, разрешенный для эксплуатации кондиционера диапазон температуры наружного воздуха –7…+43 °C. Результаты наблюдений за эксплуатацией кондиционера в течение года приведены в табл. 1.

Колебания температуры наружного воздуха в течение суток. Для уточнения характера суточных колебаний температуры наружного воздуха были выполнены измерения температуры наружного воздуха в течение суток при следующих условиях: 24 июня, восход Солнца — 6:00, заход Солнца — 22:00, Московская область, южная сторона здания, пятый этаж, точка измерения температуры — 20 см от наружной стены. Результаты измерения температуры наружного воздуха в течение суток приведены в табл. 2.

Последствия неправильно подобранного по мощности кондиционера. С целью выявления негативных последствий работы кондиционера, производительность которого значительно ниже требуемой для кондиционирования конкретного помещения, были проведены испытания кондиционера с паспортной холодопроизводительностью 3,2 кВт, установленного в помещении со следующими параметрами: Московская область, площадь помещения — 56 м2, высота потолка — 3 м, площадь остекления — 6 м2, пятый этаж, южная сторона здания. Монтаж кондиционера осуществлен по классической схеме: внутренний блок установлен на наружной стене между оконными проемами на высоте 220 см от пола, наружный блок смонтирован снаружи помещения на 200 см ниже по высоте, чем внутренний блок. Длина соединения — 300 см. С ПДУ была установлена требуемая температура — 19 °C. Регистрация температурных характеристик осуществлялась в непрерывном режиме с помощью регистратора температур (самописца) MR‑180 (Yokogawa, Япония). Наблюдения проводились в конце июня — начале июля. Общая продолжительность испытаний составила 14 суток (331 час). Испытания были условно разделены на три этапа: этап I — с чистыми воздушными фильтрами; этап II — с условно загрязненными воздушными фильтрами; этап III — снова с чистыми фильтрами. Перерывов между этапами не было. Продолжительность непрерывной работы кондиционера по этапу I составила 120 часов (пять суток).

В ночное время суток при непрерывной работе кондиционера температура воздуха в помещении снижалась до 23 °C, в дневное время, не смотря на непрерывную работу кондиционера на охлаждение, температура в помещении возрастала до 25 °C. Температура поверхности теплообменника внутреннего блока, в т.ч. и в нижней его части, имела плюсовые значения в течение всех суток, что исключало появление инея на поверхности теплообменника.

Самой «холодной» частью испарителя является его нижняя часть и выходная трубка. В ночное время температуры нижней части испарителя и выходной трубки хотя и сохраняли плюсовые значения, но к 5:00 были очень близки к нулю. В дневное время температуры нижней части испарителя и выходной трубки повышались по сравнению с ночными данными. Появления инея на теплообменнике внутреннего блока не зафиксировано. Весь конденсат, образующийся на испарителе при работе кондиционера в режиме охлаждения, постоянно удалялся по дренажной трубке. Протекания конденсата внутрь помещения за весь этап I не зафиксировано. С целью ухудшения условий работы кондиционера во внутренний блок были установлены условно загрязненные воздушные фильтры.

Продолжительность непрерывной работы кондиционера по этапу II составила 115 часов (пять суток) без перерыва, в продолжении этапа I. После установки загрязненных воздушных фильтров интенсивность воздушного потока, проходящего через теплообменник внутреннего блока, снизилась, что в сою очередь вызвало понижение температуры на поверхности испарителя. При этом в ночное время температуры поверхности нижней части испарителя и выходной трубки переходили рубеж 0 °C и имели минусовые значения. Стали фиксироваться факты замерзания конденсата и образования инея. Днем температура на поверхности испарителя повышалась по сравнению с ночными данными, при этом температуры в нижней части испарителя и на выходной трубке имели плюсовые значения. Образовывавшийся за ночь иней с утра таял и в виде конденсата удалялся по дренажу.

Через 152 часа (на седьмые сутки) с момента непрерывного функционирования кондиционера было зафиксировано первое переключение кондиционера на режим автоматического оттаивания теплообменника внутреннего блока. Накануне первого автоматического оттаивания испарителя температура поверхности нижней части теплообменника снизилась до –3,5 °C. Вытекание конденсата через дренажную систему практически прекратилось, т.е. почти весь образующийся конденсат начал превращаться в иней.

Процесс автоматического оттаивания испарителя характеризовался следующим: температурный датчик, установленный в нижней части внутреннего теплообменника, выдал сопротивление, соответствующее температуре –3 °C. Система управления кондиционера, получив от температурного датчика «сведения» о том, что на поверхности испарителя температура –3 °C, включила режим автоматического оттаивания теплообменника внутреннего блока. Во время оттаивания испарителя кондиционер работает в режиме вентиляции, компрессор выключен, зеленый светодиод, характеризующий работу компрессора, мигает. В процессе режима вентиляции через внутренний теплообменник продувается относительно теплый комнатный воздух, а циркуляция хладагента в испарителе прекратилась, то температура поверхности теплообменника начинает резко возрастать. Так, температура поверхности в нижней части испарителя за две минуты повысилась с –3,5 до +2,5 °C. Иней, который образовался на испарителе, начинает интенсивно таять и по дренажной трубке струей удаляется из внутреннего блока. Спустя приблизительно три минуты с момента включения автоматического оттаивания в точке установки температурного датчика температура теплообменника достигает +5 °C. Температурный датчик выдает сопротивление, соответствующее температуре +5 °C. Далее система управления включает стандартный режим охлаждения. Включается компрессор, зеленый светодиод перестает мигать и начинает гореть постоянным светом.

По окончании первого автоматического оттаивания испарителя и автоматического перехода кондиционера в стандартный режим охлаждения, начинаются процессы снижения температуры поверхности теплообменника и, спустя 50 и 120 минут, автоматическое оттаивание испарителя повторяется.

Периодичность повторных включений автоматического оттаивания испарителя составляла в первые сутки: ночью — через 70 мин., днем — через 120 мин.; во вторые сутки: ночью — через 60 мин., днем — через 100 мин.; в третьи сутки ночью — через 50 мин., днем — через 90 мин. Таким образом, время между оттаиваниями сокращалось, ситуация ухудшалась. Причиной сокращения промежутка между оттаиваниями теплообменника являлось то, что за период автоматического оттаивания не весь растаявший иней успевал удалиться по дренажной системе. Растаявший иней, который не вытекал, повторно замерзал и накапливался в нижней части испарителя и в сливном лотке в виде льда. До момента протекания конденсата в помещение произошло 46 автоматических оттаиваний теплообменника внутреннего блока.

Через 235 часа (конец десятых суток) с момента начала непрерывной работы кондиционера в режиме охлаждения произошла протечка конденсата из внутреннего блока внутрь помещения. Протечка характеризовалась следующим: в помещение вылилось около полулитра воды, кондиционер во время протечки работал в режиме вентиляции, компрессор выключен, мигает зеленый светодиод, часть конденсата вытекала по дренажной системе. Фактически протечка произошла в период автоматического оттаивания испарителя, но негатив в том, что часть растаявшего инея не удалялась по дренажу, а вытекла внутрь помещения. По окончании оттаивания внутреннего теплообменника кондиционер автоматически продолжил работать в режиме охлаждения.

С целью продолжения наблюдений, после фиксирования факта протечки, из внутреннего блока были удалены условно загрязненные воздушные фильтры, и кондиционер продолжил работу по этапу III, без перерыва между этапами. Продолжительность этапа III составила 96 часов (четверо суток).

Вновь в ночное время температуры поверхности нижней части теплообменника и выходной трубки переходили рубеж 0 °C и имели минусовые значения. Вновь появилась возможность появления инея. Днем температуры на поверхности испарителя повышались по сравнению с ночными данными и имели плюсовые значения. За период работы по этапу III автоматического оттаивания испарителя не происходило, повторного протекания конденсата в помещение не зафиксировано. По истечении 331 часа (около 14 суток) с момента непрерывной работы кондиционера испытания были прекращены.

Заключение

1. По результатам наблюдений за фактической эксплуатацией кондиционера в течение года:
1.1. Общая продолжительность эксплуатации кондиционера в течение календарного года составила около 1600 часов.
1.2. Летние месяцы: июнь, июль, август. Кондиционер эксплуатируется преимущественно на охлаждение. Классическая ситуация работы кондиционера в режиме охлаждения: температура наружного воздуха — высокая, температура воздуха в помещении — высокая.
1.3. Осенние месяцы: сентябрь, октябрь, ноябрь. В начале сентября кондиционер эксплуатируется преимущественно на охлаждение по «летнему» сценарию. В конце месяца вместе со снижением наружной температуры происходит снижение и температуры воздуха в помещении. Кондиционер начинают включать в режим нагревания. В октябре, в связи с включением центрального отопления, кондиционер снова начинает использоваться для охлаждения воздуха в помещении. Это связано с тем, что нерегулируемая система центрального отопления давала избыточное тепло в помещение. Данные избытки тепла и «гасил» кондиционер, работая на охлаждение. В ноябре в зависимости от того, насколько СЦО обеспечивает нагрев воздуха в помещении, кондиционер включался в соответствующий режим.
1.4. Зимние месяцы: декабрь, январь, февраль. В связи с тем, что температура наружного воздуха была преимущественно ниже –7 °C, кондиционер эпизодически включался в режим FAN. При превышении температуры наружного воздуха ограничения в –7 °C, кондиционер эпизодически включался в режимы охлаждения или нагревания в зависимости от температуры воздуха в помещении.
1.5. Весенние месяцы: март, апрель, май. В марте месяце, в зависимости от того, насколько эффективно функционирует СЦО, кондиционер включается на охлаждение или нагревание, соответственно. В апреле, когда температура наружного воздуха значительно выше, чем зимой, но продолжает работать СЦО, поэтому кондиционер эксплуатируется преимущественно на охлаждение, чтобы «погасить» избытки тепла от СЦО. В мае месяце при отключении СЦО, в зависимости от температуры наружного воздуха, с утра в помещении жарко или прохладно. Поэтому, по фактической температуре, кондиционер включался соответственно на охлаждение или нагрев. Во второй половине мая кондиционер эксплуатировался преимущественно на охлаждение.
1.6. Кондиционер эксплуатировался в режиме охлаждения в стандартных условиях (температура наружного воздуха — высокая, температура воздуха в помещении — высокая) в период со второй половины мая по первую половину сентября.
1.7. Кондиционер эксплуатировался в режиме охлаждения в нестандартных условиях (температура наружного воздуха — низкая, температура воздуха в помещении — высокая) в октябре, в первой половине ноября, во второй половине марта и в апреле. Это вызвано тем, что нерегулируемое центральное отопление обеспечивало излишне высокую температуру в помещении.
1.8. Кондиционер использовался в режиме нагревания во второй половине сентября, частично в октябре, частично в ноябре, частично в марте и в первой половине мая.
1.9. Для помещения, в котором оптимально подобран кондиционер, работающий на охлаждение и нагрев, имеется возможность сместить дату включения СЦО с 1 октября на 15 ноября, а дату выключения СЦО — с 1 мая на 15 марта. Таким образом можно примерно на три месяца сократить отопительный период СЦО.

2. По результатам наблюдений за колебанием температуры наружного воздуха в течение суток:
2.1. Температура наружного воздуха в течение суток характеризуется значительными колебаниями.
2.2. Максимальная температура наружного воздуха наблюдается в полдень (13:00), наименьшая температура — перед восходом Солнца (в конце июня — около 6:00). Суточный перепад температуры составляет 14 °C.
2.3. В суточных колебаниях наружной температуры наблюдаются два характерных временных периода: с шести часов утра до 13 часов дня — активный рост температуры (в среднем 2 °C за час); после 13 часов дня и до шести часов утра — медленное снижение наружной температуры (менее 1 °C в час).
Примечание: длительное медленное снижение температуры наружного воздуха вызвано еще и тем, что, несмотря на заход солнца после 22:00, нагретая за светлое время суток наружная стена здания постепенно отдавала тепло, при этом датчик измерения температуры располагался достаточно близко (всего в 20 см) от наружной стены здания.
3. По негативным последствиям неправильно подобранного по мощности кондиционера (опасность появления протечек конденсата в помещение):
3.1. Одним из основных факторов, способствующим опасности появления протечки воды из внутреннего блока в помещение, является неправильный подбор кондиционера по мощности охлаждения для конкретного помещения.
3.2. Данные наблюдений показали, что за весь период испытаний (14 суток) кондиционер не смог достичь заданной с ПДУ температуры воздуха в помещении и, соответственно, не перешел в режим поддержания требуемой температуры.
3.4. За исключением кратковременных выключений компрессора при автоматическом оттаивании внутреннего теплообменника, весь период испытаний характеризуется постоянной работой кондиционера в режиме охлаждения.
3.5. В случаях, когда кондиционер сутками работает без остановки, и на теплообменнике внутреннего блока начинает наблюдаться появление инея, с целью профилактики, для предотвращения протечки конденсата рекомендуется периодически (один — два раза в течение суток продолжительностью 15–20 минут) принудительно переключать кондиционер в режим вентиляции.
3.6. Регулярная чистка (или замена на новые) воздушных фильтров, установленных во внутреннем блоке кондиционера сплит-системы, снижает вероятность появления протечек конденсата.
3.7. При правильном подборе кондиционера по холодопроизводительности для конкретного помещения, кондиционер за несколько часов охладит воздух до заданной с ПДУ температуры и перейдет в режим поддержания заданной температуры воздуха в помещении. Тем самым, периодически автоматически выключая компрессор, будут обеспечены условия для оттаивания инея на испарителе (если иней будет образовываться) и удаления конденсата по дренажной системе. Таким образом, предпосылки для возникновения протечек конденсата в помещение будут практически исключены.