Воздух как хладагент безвреден, общедоступен, безопасен и почти нейтрален к металлам и смазочным маслам, поэтому его применение в холодильной технике весьма удобно. Однако его недостатком является малая объемная холодопроизводительность.

Рис. 1. Принципиальная схема воздушной холодильной машины: 1 — детандер; 2 — охладитель; 3 — компрессор; 4 — охлаждаемое помещение.

Компрессор, который забирает воздух из охлаждаемого помещения, охладителя, где охлаждается сжатый в компрессоре воздух, и детандера, в котором охлажденный воздух расширяется перед поступлением в. помещение. Повышение давления воздуха в компрессоре производится до 4…5 ата. При этом он нагревается до температуры 113…140°С. В охладителе воздух охлаждается до температуры 20…25°С, для чего туда подается охлаждающая вода. Адиабатное расширение воздуха в детандере (или при прохождении через дроссель, что менее эффективно) сопровождается резким снижением его температуры и давления. Степень расширения воздуха в детандере выбирается с таким расчетом, чтобы температура охлажденного воздуха соответствовала температуре заданной, по технологическим условиям или условиям кондиционирования воздуха в помещении. Поступающий в помещение после детандера холодный воздух смешивается с окружающим воздухом и тем поддерживаются заданные температурные условия. Теоретический цикл воздушной холодильной машины состоит из изоэнтропного повышения давления воздуха, изобарического его охлаждения, изоэнтропного расширения и изобарического подогрева его в охлаждаемом помещении.

Рис. 2. Принципиальная схема воздушной холодильной машины с регенерацией тепла: 1 — охлаждаемое помещение; 2 — теплообменник; 3 — охладитель; 4 — компрессор; 5 — детандер.

Действительный цикл воздушной холодильной машины сопровождается большими потерями воздуха и дополнительными затратами электроэнергии. Поэтому значение действительного холодильного коэффициента в несколько раз меньше его теоретического значения. Это, главным образом, и является причиной незначительного распространения воздушных холодильных машин.

Экономичность работы воздушной холодильной машины может быть достигнута в результате уменьшения степени повышения давления воздуха в компрессоре, вследствие чего уменьшаются объемные потери в компрессоре и детандере растут энергетические показатели. Минимальную степень повышения давления можно получить, применяя регенерацию тепла. Забираемый из помещения воздух проходит через теплообменник и сжимается в компрессоре. Затем он поступает в охладитель, снова направляется в теплообменник, после чего расширяется и охлаждается в детандере. Из детандера он поступает в охлаждаемое помещение. Цикл с регенерацией тепла по сравнению с обычным циклом дает возможность увеличить почти вдвое холодильный коэффициент. Небольшая степень повышения давления дает возможность применять вместо поршневых компрессоров и детандеров турбокомпрессоры и турбодетандеры. Они малогабаритны, имеют меньшие объемные потери, лучшие энергетические показатели и высокий КПД. Воздушные холодильные машины с турбокомпрессорами дают большую холодопроизводительность и в настоящее время наиболее перспективны для применения в системах кондициони­рования воздуха.