Điều hòa làm lạnh căn phòng bằng cách nào?

Điều hòa là một hệ thống “vận chuyển nhiệt” từ trong phòng ra ngoài trời.

Phương tiện dùng để vận chuyển nhiệt chính là gas điều hòa, còn gọi là môi chất lạnh.

Khi điều hòa hoạt động, gas liên tục tuần hoàn trong hệ thống ống đồng nối giữa dàn lạnh trong nhà và dàn nóng ngoài trời.

Có thể hiểu đơn giản:

Gas nhận nhiệt trong phòng → mang nhiệt ra ngoài trời → thải nhiệt → quay trở lại phòng để tiếp tục nhận nhiệt.

Quá trình này diễn ra liên tục trong suốt thời gian điều hòa hoạt động.

Tại sao gas điều hòa có thể “chở” được nhiệt?

Điều hòa vận dụng một đặc tính vật lý rất bình thường của chất lỏng:

Chất lỏng hấp thụ nhiệt khi bay hơi, tức là khi chuyển từ thể lỏng sang thể khí.

Hiện tượng này có ngay trong cuộc sống hằng ngày.

Khi làm ướt tay rồi để trước quạt, chúng ta cảm thấy mát hơn. Một phần nguyên nhân là nước trên da bay hơi và lấy nhiệt từ da trong quá trình chuyển từ nước lỏng thành hơi nước.

Gas điều hòa cũng có đặc tính tương tự.

Khi gas bay hơi:

Lỏng → Khí

nó hấp thụ nhiệt từ môi trường xung quanh.

Khả năng hấp thụ nhiệt khi bay hơi của mỗi loại môi chất và ở mỗi điều kiện là khác nhau.

Điều hòa vận dụng chính đặc tính vật lý này để lấy nhiệt ra khỏi căn phòng.

Điều hòa làm cho gas liên tục bay hơi rồi trở lại thành lỏng

Nếu gas chỉ bay hơi một lần thì quá trình lấy nhiệt cũng chỉ diễn ra một lần.

Muốn liên tục làm mát căn phòng, điều hòa phải làm cho gas:

Bay hơi → trở lại thành lỏng → lại bay hơi → lại trở thành lỏng...

Và quá trình này phải diễn ra liên tục.

Vì vậy, điều hòa được thiết kế thành một hệ thống tuần hoàn gas khép kín.

Để làm được việc đó, có bốn bộ phận chính:

Dàn lạnh → Máy nén → Dàn nóng → Bộ phận tiết lưu.

Chúng ta hãy đi theo một vòng của gas.

1. Dàn lạnh – nơi gas nhận nhiệt trong phòng

Bên trong dàn lạnh có hệ thống ống chứa gas và các lá tản nhiệt.

Khi đi qua dàn lạnh, gas ở điều kiện phù hợp sẽ bay hơi ở nhiệt độ thấp:

Lỏng → Khí

Trong quá trình bay hơi, gas hấp thụ nhiệt.

Quạt dàn lạnh liên tục hút không khí trong phòng đi qua dàn trao đổi nhiệt.

Nhiệt từ không khí truyền sang gas bên trong.

Gas nhận nhiệt.

Không khí mất bớt nhiệt.

Không khí mát hơn được quạt thổi trở lại căn phòng.

Cứ như vậy, nhiệt trong phòng liên tục được lấy đi.

Có thể hiểu rất đơn giản:

Dàn lạnh là nơi gas “nhận hàng” – mà món hàng ở đây chính là nhiệt trong phòng.

2. Máy nén – “động cơ” của quá trình vận chuyển nhiệt

Sau khi nhận nhiệt và bay hơi ở dàn lạnh, gas ở dạng khí được hút về máy nén nằm trong dàn nóng ngoài trời.

Có thể coi máy nén là “động cơ” của quá trình vận chuyển nhiệt.

Máy nén hút gas từ phía dàn lạnh, nén gas lên áp suất cao hơn rồi đẩy sang phía dàn nóng.

Sau khi được nén, nhiệt độ của gas cũng tăng lên.

Gas nóng, áp suất cao tiếp tục đi vào dàn nóng để chuẩn bị thải nhiệt ra ngoài trời.

Máy nén không trực tiếp “tạo ra cái lạnh”.

Vai trò quan trọng của nó là tạo và duy trì sự chênh lệch áp suất cần thiết, để gas có thể liên tục:

Bay hơi và nhận nhiệt ở dàn lạnh → ngưng tụ và thải nhiệt ở dàn nóng.

3. Dàn nóng – nơi gas thải nhiệt ra ngoài trời

Gas nóng sau máy nén đi vào dàn trao đổi nhiệt của dàn nóng.

Quạt dàn nóng liên tục đưa không khí ngoài trời đi qua dàn.

Gas truyền nhiệt ra không khí bên ngoài.

Đây chính là lúc lượng nhiệt được lấy từ căn phòng được thải ra ngoài trời.

Vì vậy, khi điều hòa đang hoạt động, nếu đứng trước luồng gió thổi ra từ dàn nóng, chúng ta sẽ cảm thấy nóng.

Điều này hoàn toàn bình thường.

Có thể nhớ:

Dàn lạnh nhận nhiệt trong phòng.
Dàn nóng thải nhiệt ra ngoài trời.

Khi thải nhiệt ở dàn nóng, gas dần ngưng tụ từ khí trở lại thành lỏng:

Khí → Lỏng

Có thể hình dung chiếc “xe chở nhiệt” lúc này đã trả hàng ở ngoài trời.

Nhưng gas vẫn phải quay trở lại dàn lạnh để thực hiện chuyến tiếp theo.

4. Bộ phận tiết lưu – giảm áp để gas quay lại nhận nhiệt

Sau dàn nóng, gas đã trở lại dạng lỏng nhưng vẫn ở áp suất cao.

Trước khi quay lại dàn lạnh, gas phải đi qua bộ phận tiết lưu.

Tùy thiết kế, bộ phận này có thể là ống mao, van tiết lưu điện tử EEV hoặc một dạng tiết lưu khác.

Trong bài này chúng ta chưa cần tìm hiểu chúng khác nhau thế nào.

Chỉ cần hiểu nhiệm vụ quan trọng của bộ phận tiết lưu là:

Làm giảm áp suất của gas trước khi gas quay lại dàn lạnh.

Khi áp suất giảm, nhiệt độ sôi của môi chất cũng giảm theo.

Nhờ vậy, khi trở lại dàn lạnh, gas lại có thể bay hơi ở nhiệt độ thấp và tiếp tục hấp thụ nhiệt trong phòng.

Một vòng tuần hoàn mới lại bắt đầu.

Nhìn toàn bộ vòng tuần hoàn của gas

Ghép bốn công đoạn lại:

DÀN LẠNH

Gas bay hơi
Lỏng → Khí

→ Nhận nhiệt trong phòng

↓

MÁY NÉN

Hút và nén gas

→ Đưa gas sang phía dàn nóng

↓

DÀN NÓNG

Gas thải nhiệt ra ngoài trời
Khí → Lỏng

↓

BỘ PHẬN TIẾT LƯU

Giảm áp

↓

QUAY LẠI DÀN LẠNH

Gas lại bay hơi

→ Tiếp tục nhận nhiệt

↻

Vòng tuần hoàn này diễn ra liên tục trong suốt thời gian điều hòa hoạt động:

Nhận nhiệt → mang nhiệt đi → thải nhiệt → quay lại nhận nhiệt...

Vậy ai điều khiển cả quá trình này?

Cho đến đây chúng ta đã hiểu hệ thống lạnh của điều hòa hoạt động thế nào.

Nhưng một chiếc điều hòa còn phải biết:

• Khi nào cần làm lạnh?

• Cần làm lạnh mạnh hay nhẹ?

• Máy nén cần chạy thế nào?

• Quạt cần quay nhanh hay chậm?

• Van tiết lưu điện tử cần mở bao nhiêu, nếu máy có sử dụng EEV?

Đó là công việc của hệ thống điện – điều khiển.

Có thể hình dung rất đời thường:

Cảm biến là “mắt và tai”.
Bảng mạch là “bộ não”.

Các cảm biến liên tục cung cấp thông tin về nhiệt độ và trạng thái hoạt động của máy.

Bảng mạch nhận những thông tin đó, xử lý rồi điều khiển máy nén, hệ thống quạt, van tiết lưu điện tử nếu có và các bộ phận liên quan hoạt động phù hợp.

Điện năng để vận hành điều hòa đến từ nguồn điện. Bảng mạch và mạch công suất có nhiệm vụ điều khiển cách nguồn điện ấy được đưa tới và sử dụng bởi các bộ phận của máy.

Đặc biệt với điều hòa Inverter, bảng mạch có thể điều khiển tốc độ máy nén để thay đổi công suất làm lạnh.

Khi phòng còn nóng, máy có thể hoạt động mạnh hơn.

Khi nhiệt độ đã gần mức cài đặt, máy có thể giảm công suất xuống.

Như vậy, một chiếc điều hòa có thể hình dung thành hai hệ thống phối hợp với nhau:

Hệ thống lạnh → làm nhiệm vụ vận chuyển nhiệt.

Hệ thống điện – điều khiển → điều khiển quá trình vận chuyển nhiệt đó.

Gas điều hòa có bị “dùng hết” không?

Khi đã hiểu vòng tuần hoàn phía trên, câu hỏi này trở nên khá dễ trả lời.

Gas điều hòa không giống xăng của xe máy.

Nó không bị đốt đi để tạo ra cái lạnh.

Gas chỉ liên tục tuần hoàn:

Dàn lạnh → Máy nén → Dàn nóng → Tiết lưu → Dàn lạnh...

trong một hệ thống kín.

Vì vậy, nếu hệ thống vẫn kín và hoạt động bình thường, gas không tự nhiên hết dần chỉ vì điều hòa đã sử dụng nhiều năm.

Nếu một chiếc điều hòa bị thiếu gas, cần tìm nguyên nhân khiến môi chất bị thất thoát.

Do đó:

Nạp gas không phải một công việc bảo dưỡng định kỳ bắt buộc đối với một hệ thống đang kín và hoạt động bình thường.

Hiểu nguyên lý này giúp gì cho người sử dụng?

Chúng ta không cần trở thành thợ điều hòa.

Nhưng khi hiểu điều hòa thực chất là một hệ thống vận chuyển nhiệt, rất nhiều hiện tượng thường gặp trở nên dễ hiểu.

Tại sao dàn nóng phải thông thoáng?

Vì dàn nóng là nơi thải nhiệt ra ngoài trời.

Nếu dàn nóng bị quây quá kín hoặc luồng khí nóng vừa thổi ra lại bị hút trở lại, quá trình thải nhiệt sẽ trở nên khó khăn hơn.

Tại sao lưới lọc bẩn làm điều hòa lạnh kém?

Muốn gas lấy được nhiệt trong phòng, không khí phải liên tục đi qua dàn lạnh.

Lưới lọc quá bẩn làm giảm lượng không khí đi qua dàn.

Không khí qua dàn ít hơn → quá trình trao đổi nhiệt bị ảnh hưởng → khả năng làm mát căn phòng cũng giảm.

Tại sao dàn nóng thổi ra gió nóng?

Bởi đó chính là nơi lượng nhiệt lấy từ căn phòng được thải ra môi trường bên ngoài.

Dàn nóng thổi gió nóng không phải một sự lãng phí.

Nó chính là một phần của quá trình vận chuyển nhiệt.

Tại sao quạt dàn lạnh không chạy có thể khiến dàn đóng đá?

Gas vẫn có thể tiếp tục bay hơi trong dàn lạnh, nhưng lượng không khí mang nhiệt từ căn phòng đi qua dàn giảm mạnh.

Khi đó nhiệt độ bề mặt dàn có thể xuống rất thấp và nước ngưng tụ trên dàn có thể đóng thành băng.

Tại sao phòng hướng Tây thường cần tính công suất cẩn thận hơn?

Bởi căn phòng liên tục nhận một lượng nhiệt lớn từ bên ngoài.

Nếu lượng nhiệt đi vào phòng nhanh hơn khả năng điều hòa chuyển nhiệt ra ngoài, máy sẽ khó đưa căn phòng về nhiệt độ mong muốn.

Chỉ cần nhớ 7 điều

Không cần nhớ nhiều thuật ngữ kỹ thuật, chúng ta vẫn có thể hiểu bản chất của một chiếc điều hòa:

1. Điều hòa là hệ thống vận chuyển nhiệt từ trong phòng ra ngoài trời.

2. Gas điều hòa là “phương tiện” giúp vận chuyển nhiệt.

3. Dàn lạnh là nơi gas bay hơi và nhận nhiệt trong phòng.

4. Máy nén là “động cơ” quan trọng giúp duy trì quá trình vận chuyển nhiệt.

5. Dàn nóng là nơi gas thải nhiệt ra ngoài và ngưng tụ trở lại thành lỏng.

6. Bộ phận tiết lưu giảm áp để gas có thể quay lại dàn lạnh và tiếp tục bay hơi.

7. Cảm biến và bảng mạch giống như “mắt, tai và bộ não”, giúp điều khiển toàn bộ quá trình hoạt động.

Có thể thu gọn cả chiếc điều hòa thành hai phần:

HỆ THỐNG LẠNH: vận chuyển nhiệt.
HỆ THỐNG ĐIỆN – ĐIỀU KHIỂN: điều khiển việc vận chuyển nhiệt.

Khi đã hình dung được hai phần này, những vấn đề như Inverter hoạt động thế nào, máy nén để làm gì, R32 khác R410A ra sao, van tiết lưu để làm gì, tại sao phải hút chân không, CSPF nói lên điều gì hay tại sao hai chiếc điều hòa cùng 9.000 BTU lại có thể rất khác nhau sẽ trở nên dễ hiểu hơn rất nhiều.

KSDM muốn biến kiến thức kỹ thuật thành điều ai cũng có thể hiểu

Khi tìm hiểu nguyên lý điều hòa, chúng ta thường gặp những cách giải thích bắt đầu bằng:

áp suất cao – áp suất thấp – nhiệt độ cao – nhiệt độ thấp – bay hơi – ngưng tụ – quá nhiệt – quá lạnh...

Những kiến thức đó hoàn toàn cần thiết đối với người làm kỹ thuật.

Nhưng với người tiêu dùng, nếu bắt đầu ngay bằng những thuật ngữ ấy thì một nguyên lý vốn có thể hình dung khá đơn giản lại trở nên khó hiểu.

KSDM mong muốn người tiêu dùng thực sự hiểu chiếc điều hòa mình đang mua và sử dụng, chứ không phải học thuộc các thuật ngữ điện lạnh.

Vì vậy, trong Cẩm nang Điều hòa KSDM, chúng tôi cố gắng chuyển kiến thức kỹ thuật sang ngôn ngữ đời thường, kết hợp với hình ảnh và những tình huống quen thuộc để bất kỳ ai cũng có thể hiểu được bản chất vấn đề.

Người muốn tìm hiểu sâu hơn có thể tiếp tục qua từng bài chuyên sâu.

Còn với bài viết này, chỉ cần nhớ một câu là đủ:

Điều hòa làm mát căn phòng bằng cách liên tục vận chuyển nhiệt từ trong phòng ra ngoài trời.

Tìm hiểu tiếp

→ Tại sao điều hòa không sử dụng nước thay cho gas?

→ R32, R410A và R22 khác nhau như thế nào?

→ Gas điều hòa có giống Gas đun nấu?

Hướng dẫn lựa chọn thương hiệu điều hòa phù hợp nhu cầu và mục đích sử dụng.