Trong chế độ làm lạnh, nguyên lý hoạt động của điều hòa là chuyển nhiệt từ trong phòng ra ngoài bằng chu trình nén môi chất lạnh. Điều Hòa giải thích bốn giai đoạn của chu trình, vai trò các bộ phận và cách vận hành của máy 2 chiều, inverter.
Nguyên lý hoạt động của điều hòa qua 4 giai đoạn làm lạnh
Nguyên lý hoạt động của điều hòa là chuyển nhiệt từ trong phòng ra ngoài bằng chu trình nén môi chất lạnh. Trong chế độ làm lạnh, môi chất tuần hoàn qua máy nén, dàn nóng, thiết bị tiết lưu và dàn lạnh, sau đó trở lại máy nén.
Nguyên lý hoạt động của điều hòa dựa trên sự thay đổi áp suất và trạng thái của môi chất trong một hệ thống kín. Môi chất hấp thụ nhiệt ở dàn trong nhà, rồi mang nhiệt đến dàn ngoài nhà để thải ra môi trường.
Sơ đồ sau thể hiện đường đi của môi chất và hướng trao đổi nhiệt trong chế độ làm lạnh của hệ thống nén hơi thông dụng:
Máy nén → Dàn nóng → Thiết bị tiết lưu → Dàn lạnh → Máy nén
Nén Ngưng tụ Giảm áp Bay hơi
Thải nhiệt Hấp thụ nhiệt
ra ngoài trong phòngBốn giai đoạn diễn ra nối tiếp nhau khi hệ thống vận hành. Không khí trong phòng được làm mát nhờ đi qua dàn lạnh, còn môi chất lưu chuyển trong các bộ phận của hệ thống.
Máy nén nén hơi môi chất lạnh
Máy nén nhận hơi môi chất từ phía dàn lạnh, nén lên áp suất cao rồi đẩy đến dàn nóng. Quá trình nén cũng làm nhiệt độ của hơi môi chất tăng lên.
Máy nén sử dụng điện để duy trì dòng môi chất qua chu trình. Trong nguyên lý hoạt động của điều hòa, máy nén tạo ra chênh lệch áp suất giúp môi chất tiếp tục đi qua các bộ phận còn lại.
Khi rời máy nén, môi chất ở dạng hơi nóng và có áp suất cao. Trạng thái này tạo điều kiện để môi chất thải nhiệt tại dàn ngoài nhà trong giai đoạn tiếp theo.
Dàn nóng thải nhiệt và làm môi chất ngưng tụ
Dàn nóng nhận hơi môi chất áp suất cao từ máy nén và thải nhiệt ra không khí bên ngoài. Khi mất nhiệt, môi chất ngưng tụ và chuyển sang dạng lỏng.
Quạt đưa không khí đi qua dàn, hỗ trợ quá trình trao đổi nhiệt. Vì dàn đang thải nhiệt trong chế độ làm lạnh, luồng khí đi qua dàn ngoài nhà có thể nóng hơn không khí xung quanh.
Nhiệt được thải ra ngoài gồm nhiệt lấy từ phòng và năng lượng bổ sung trong quá trình vận hành. Đây là điểm giúp giải thích nguyên lý hoạt động của điều hòa: máy chuyển nhiệt ra khỏi phòng thay vì làm nhiệt biến mất.
Thiết bị tiết lưu giảm áp suất môi chất
Thiết bị tiết lưu giảm áp suất môi chất lỏng trước khi môi chất đi vào dàn lạnh. Áp suất giảm giúp môi chất đạt điều kiện phù hợp để hấp thụ nhiệt và bay hơi ở dàn trong nhà.
Tùy thiết kế, bộ phận này có thể là van tiết lưu hoặc ống mao. Cả hai đều thực hiện chức năng tiết lưu, nhưng không có cùng cấu tạo.
Sau khi qua thiết bị tiết lưu, môi chất không nhất thiết đã chuyển hoàn toàn thành hơi. Phần môi chất tiếp tục hấp thụ nhiệt và bay hơi trong dàn lạnh ở giai đoạn sau.
Dàn lạnh hấp thụ nhiệt và làm môi chất bay hơi
Dàn lạnh hấp thụ nhiệt từ không khí trong phòng khi môi chất bên trong bay hơi. Quạt đưa không khí qua dàn, rồi thổi luồng không khí đã được làm mát trở lại phòng.
Ở giai đoạn này, nhiệt đi từ không khí trong phòng sang môi chất lạnh. Môi chất nhận nhiệt, chuyển thành hơi và trở về máy nén để bắt đầu vòng tuần hoàn tiếp theo.
Nguyên lý hoạt động của điều hòa cũng giải thích vì sao luồng gió từ dàn trong nhà mát hơn không khí trước khi đi qua dàn. Nhiệt được chuyển sang môi chất, không phải không khí trong phòng được đưa ra ngoài qua đường ống dẫn gas.
Trong nguyên lý hoạt động của điều hòa, dàn lạnh và dàn nóng cùng trao đổi nhiệt nhưng làm hai nhiệm vụ khác nhau. Dàn trong nhà nhận nhiệt từ phòng, còn dàn ngoài nhà thải nhiệt ra môi trường.
Các bộ phận chính tham gia chu trình làm lạnh
Các bộ phận chính phối hợp để nén, giảm áp và đưa môi chất qua hai dàn trao đổi nhiệt. Trong cấu tạo điều hòa, mỗi bộ phận đảm nhiệm một vai trò riêng, còn quạt hỗ trợ đưa không khí qua dàn.
Bảng sau sắp xếp các bộ phận theo đường đi của môi chất, sau đó là những thành phần hỗ trợ trong chế độ làm lạnh:
| Bộ phận | Vai trò trong chế độ làm lạnh |
|---|---|
| Máy nén, còn gọi là lốc | Nén hơi môi chất lên áp suất cao và duy trì dòng môi chất trong chu trình. |
| Dàn nóng | Thải nhiệt ra không khí bên ngoài, làm môi chất ngưng tụ thành lỏng. |
| Thiết bị tiết lưu | Giảm áp suất và cấp môi chất vào dàn lạnh. Thiết bị có thể là van hoặc ống mao tùy thiết kế. |
| Dàn lạnh | Hấp thụ nhiệt từ không khí trong phòng khi môi chất bay hơi. |
| Môi chất lạnh, thường gọi là gas | Tuần hoàn trong hệ thống, mang nhiệt và thay đổi trạng thái theo điều kiện vận hành. |
| Quạt | Đưa không khí qua các dàn để hỗ trợ trao đổi nhiệt. Quạt trong nhà đưa không khí đã làm mát trở lại phòng. |
| Bình tách lỏng | Khi được trang bị trên đường hút, bình giữ lại môi chất lỏng để hạn chế lỏng hồi về máy nén. |
Gas điều hòa là môi chất mang nhiệt trong chu trình kín, không phải luồng không khí lạnh được thổi vào phòng. Môi chất đi qua các bộ phận của hệ thống, còn không khí trong phòng được quạt đưa qua bề mặt dàn lạnh.
Bình tách lỏng không có trong mọi hệ thống. Khi thiết kế có bộ phận này trên đường hút, nó giúp hạn chế môi chất ở dạng lỏng trở về máy nén, qua đó giảm nguy cơ gây hư hại.
Vai trò của từng dàn trong bảng áp dụng cho chế độ làm lạnh. Với máy 2 chiều, dàn trong nhà và dàn ngoài nhà đổi nhiệm vụ trao đổi nhiệt khi chuyển sang chế độ sưởi.
Điều hòa 1 chiều và 2 chiều hoạt động khác nhau thế nào?
Điều hòa 1 chiều làm lạnh, còn điều hòa 2 chiều có thể làm lạnh hoặc sưởi ấm. Điểm khác biệt trong nguyên lý hoạt động của điều hòa 2 chiều là van đảo chiều thay đổi đường đi của môi chất khi chuyển chế độ.
Khi làm lạnh, dàn trong nhà hấp thụ nhiệt từ phòng và dàn ngoài nhà thải nhiệt ra môi trường. Đây là hướng truyền nhiệt đã thể hiện trong sơ đồ nguyên lý hoạt động của điều hòa ở trên.
Khi sưởi, hai dàn đổi vai trò: dàn ngoài nhà hấp thụ nhiệt từ môi trường, còn dàn trong nhà thải nhiệt vào phòng. Môi chất vẫn tuần hoàn trong hệ thống, nhưng hướng chuyển nhiệt giữa phòng và môi trường được đảo lại.
Vì vậy, cách gọi dàn nóng và dàn lạnh thường dựa trên chức năng của chúng khi làm lạnh. Khi máy 2 chiều sưởi, dàn trong nhà trở thành nơi thải nhiệt, còn dàn ngoài nhà là nơi hấp thụ nhiệt.
Nguyên lý hoạt động của điều hòa 2 chiều không có nghĩa là máy đồng thời làm lạnh và sưởi cùng một không gian. Người dùng chọn chế độ phù hợp, sau đó hệ thống vận hành theo hướng truyền nhiệt của chế độ đó.
Điều hòa inverter điều chỉnh tốc độ máy nén thế nào?
Điều hòa inverter điều chỉnh tốc độ máy nén theo nhu cầu vận hành. Khi nhu cầu thay đổi, tốc độ máy nén có thể thay đổi để điều chỉnh công suất làm lạnh hoặc sưởi.
Inverter không phải là một chu trình lạnh riêng. Nguyên lý hoạt động của điều hòa inverter vẫn dựa trên môi chất tuần hoàn, máy nén, các dàn trao đổi nhiệt và thiết bị tiết lưu.
Khác biệt nằm ở cách điều khiển máy nén, không phải ở việc thay thế các giai đoạn nén, ngưng tụ, tiết lưu và bay hơi. Tùy điều kiện và thiết kế, máy nén có thể thay đổi tốc độ hoặc dừng, không nhất thiết chạy liên tục.
Khả năng điều chỉnh công suất có thể ảnh hưởng đến điện năng tiêu thụ, nhưng không có một tỷ lệ tiết kiệm cố định cho mọi trường hợp. Điều kiện sử dụng và đặc điểm thiết bị đều cần được xét khi đánh giá.
Câu hỏi thường gặp về nguyên lý điều hòa
Hai nhầm lẫn thường gặp là cho rằng gas được thổi trực tiếp vào phòng và mọi điều hòa đều lấy gió ngoài trời. Dưới góc nhìn của kiến thức điều hòa, cần phân biệt đường đi của môi chất với đường đi của không khí.
Điều hòa có tạo ra hơi lạnh từ gas không?
Không. Môi chất lạnh hấp thụ nhiệt trong phòng rồi chuyển nhiệt ra ngoài, còn không khí được làm mát khi đi qua dàn lạnh.
Quạt dàn trong nhà đưa không khí trong phòng qua bề mặt dàn và thổi không khí đã làm mát trở lại. Gas tuần hoàn trong hệ thống, không phải là luồng gió mà người dùng cảm nhận được.
Hiểu đúng nguyên lý hoạt động của điều hòa giúp phân biệt hai quá trình diễn ra cùng lúc: môi chất nhận nhiệt bên trong dàn, còn không khí mất nhiệt khi tiếp xúc với bề mặt trao đổi nhiệt của dàn.
Điều hòa có lấy không khí ngoài trời vào phòng không?
Không phải mọi điều hòa đều lấy không khí ngoài trời vào phòng. Hệ thống tuần hoàn có thể hút không khí sẵn có trong phòng, làm mát rồi đưa trở lại phòng.
Khả năng cấp gió ngoài phụ thuộc vào thiết kế thiết bị hoặc hệ thống thông gió bổ sung. Vì vậy, việc máy đang làm lạnh không tự chứng minh rằng phòng đang được cấp không khí mới từ bên ngoài.
Trong nguyên lý hoạt động của điều hòa thông dụng, môi chất giúp chuyển nhiệt giữa hai khu vực. Đó là quá trình khác với việc đưa không khí ngoài trời vào phòng.
Qua sơ đồ chu trình, Điều Hòa đã trình bày cách môi chất vận chuyển nhiệt và vai trò của từng bộ phận. Bốn giai đoạn nén, ngưng tụ, tiết lưu và bay hơi tạo nên nguyên lý hoạt động của điều hòa.