Klimatyzacja

Klimatyzacja

oprócz zastosowań koniecznych, takich jak przewóz leków czy artykułów spożywczych, jest montowana przede wszystkim dla większego komfortu jazdy.

Ale też w wielu przypadkach jest po prostu koniecznością, np w kabinach samochodów ciężarowych pokonujących długie trasy.

Każdy kierowca na pewno odczuł wiele razy wątpliwą „przyjemność” jazdy samochodem w upalne dni. Temperatura wewnątrz samochodu potrafi przekraczać 45°C, a otwarte szyby nie dość, że nic nie dają to jeszcze są przyczyną nadmiernego hałasu i wdzierania się spalin.
Także dmuchawa, wtłacza tylko gorące powietrze z zewnątrz wraz ze spalinami nie dając żadnego efektu.

Rozwiązaniem na te problemy jest klimatyzacja !

• Przyjemne chłodne powietrze nawet w najgorsze upały.
• Jazda przy zamkniętych szybach – spaliny nie dostają się do środka.
• Także hałas z ulicy nie męczy kierowcy.
• Nie ma gwizdu powietrza przy otwartych oknach podczas jazdy.
• Podczas deszczu można momentalnie osuszyć szyby.

Typy klimatyzacji
Ogólnie można powiedzieć, że klient ma do wyboru dwa typy urządzeń:

• Klimatyzację sterowaną manualnie
• Klimatyzację sterowaną automatycznie – Climatronic

Klimatyzacja manualna – jest sterowana bezpośrednio przez użytkownika. Najczęściej na panelu deski rozdzielczej, tam gdzie są pokrętła do wentylacji i ogrzewania – zamontowane są dwa przyciski: AC – (AirCondition) – załączenie klimatyzacji i REC (Recycling) – czyli praca w obiegu zamkniętym. Regulacja temperatury i intensywności nawiewu odbywa się za pomocą tych samych pokręteł czy przełączników, które służą do regulacji nawiewu. Czyli szybkość pracy wentylatora to większy nawiew schłodzonego powietrza, a regulacja temperatury odbywa się poprzez mieszanie ciepłego powietrza (z nagrzewnicy) z zimnym powietrzem.
Klimatyzacja Climatronic – jest sterowana poprzez panel z programatorem elektronicznym. Programator ten pozwala na sterowanie rozdziałem powietrza (na przednią szybę, środek pojazdu i nogi pasażerów), regulację prędkości obrotowej dmuchawy, ustawienie wewnętrznego obiegu powietrza oraz na załączenie trybu auto. Jest to tryb automatycznej regulacji temperatury i rozdziału powietrza. Wszystkie te funkcje wyświetlane są na ciekłokrystalicznym wyświetlaczu.

• Urządzenie Klimatronic jest wygodniejsze i komfortowe w użyciu jednak cena jego zdecydowanie przewyższa klimatyzację sterowaną manualnie.

W samochodach ciężarowych, dostawczych czy autobusach można montować:

• Urządzenia modułowe – składające się z podzespołów, które są montowane w pojeździe w różnych miejscach. Można wtedy poszczególne elementy montować w różnych miejscach, albo schowane albo widoczne, np na dachu jak na rysunku.
• Urządzenia kompaktowe – oprócz sprężarki zawierają wszystkie elementy w jednej obudowie. Mogą być montowane w przestrzeniach już zaprojektowanych przez producenta (np. w rufie autobusu) lub np. na dachu. Urządzenia dachowe są projektowane z myślą o zmniejszeniu współczynnika oporu powietrza.

Zasada działania klimatyzacji

Zasada działania klimatyzacji jest ogólnie mówiąc, podobna do zasady działania lodówki.
Sprężany i rozprężany gaz krążąc w zamkniętym i szczelnym układzie schładza powietrze „kontaktując” się z nim za pośrednictwem wymiennika ciepła zwanego parownikiem.

Powietrze z wnętrza samochodu przechodzi przez parownik na skutek wymuszenia jego ruchu przez dmuchawę. W tym miejscu jest schładzane i chłodniejsze już – wtłaczane do samochodu. Aby mogło nastąpić takie schłodzenie, gaz znajdujący się w parowniku musi mieć niską temperaturę.

Uzyskuje się to w sposób pokazany na rysunku:

Poprzez parownik powietrze oddaje ciepło czynnikowi chłodniczemu, czyli ogrzewa przepływający przez parownik gaz. W drugim wymienniku ciepła (skraplaczu) ciepło przejmowane jest z czynnika i następuje jego schłodzenie.
Sprężarka napędzana przez pasek klinowy (czyli przez silnik) zasysa czynnik chłodniczy w postaci pary z parownika poprzez przewód ssawny, spręża go i dostarcza do skraplacza. Sprężanie powoduje wzrost temperatury i ciśnienia na tyle, że ciepło pobrane w parowniku może z kolei zostać oddane w skraplaczu. Wskutek sprężenia pary czynnika chłodniczego w sprężarce osiągana jest temperatura około 60-100 °C. Czynnik chłodzący przechodzi w stan płynny. Następnie czynnik chłodniczy jest gromadzony w zbiorniku odwadniacza i osuszany. Czynnik chłodniczy i olej sprężarkowy przenoszony za pomocą czynnika są silnie higroskopijne, a więc obecność wody mogłaby doprowadzić do uszkodzenia sprężarki i przewodów w skutek korozji.
Dalej czynnik z odwadniacza przechodzi do zaworu rozprężnego gdzie wyniku spadku ciśnienia, stan czynnika ulega zmianie na tyle, że może nastąpić odparowanie czynnika w parowniku wskutek pobrania ciepła od powietrza z kabiny samochodu. Chłodne powietrze jest wtłaczane z powrotem do kabiny, a czynnik (gaz) zaczyna swoją drogę od nowa, czyli jest zasysany przez sprężarkę. I cykl się powtarza tak długo jak długo załączona jest klimatyzacja.

Żeby klimatyzacja działała prawidłowo cały układ musi być zamknięty i szczelny, a układ musi być wypełniony odpowiednią ilością gazu zmieszanego z olejem.

Całe urządzenie klimatyzacyjne musi składać się z kilku podstawowych części:

• Sprężarki
• Skraplacza
• Odwadniacza
• Zaworu rozprężnego
• Parownika
• Elementów łączących
• Panelu sterowania

SPRĘŻARKA – jej zadaniem jest podniesienie ciśnienia gazu i dostarczenie do skraplacza. Sprężarki stosowane w chłodnictwie pracują jako urządzenia wyporowe. Najczęściej stosowane są sprężarki tłokowe (z tłokami ustawionymi rzędowo lub osiowo) albo łopatkowe. Sprężarka napędzana jest przez pasek klinowy od silnika, a prędkość obrotowa sprężarki jest regulowana przez sprzęgło elektromagnetyczne (jest po prostu odłączana i przyłączana). Sprężarka jest urządzeniem, które ma części pozostające w ciągłym ruchu, dlatego wymaga smarowania. Z tego powodu czynnik chłodniczy jest wymieszany z odpowiednią ilością oleju.

SKRAPLACZ (kondenser) – zadaniem skraplacza jest przekazanie powietrzu ciepła, które czynnik chłodniczy uzyskał w parowniku, gdy jego temperatura wzrosła wskutek sprężenia. Poziom temperatury jest przy tym tak konstrukcyjnie dobrany, że następuje kondensacja pary czynnika chłodzącego. Kondensat gromadzi się w dolnej części skraplacza, skąd jest przetłaczany do zbiornika zapasowego. Najbardziej skuteczną wymianę ciepła zapewnia możliwie największa powierzchnia zewnętrzna skraplacza przy możliwie najmniejszej prędkości przepływu powietrza chłodzącego. Przekazującą ciepło powierzchnię zewnętrzną tworzą rurki o przekroju okrągłym lub owalnym, wyposażone w tarcze promiennikowe, tworząc pakiet o zwartej konstrukcji zajmującej jak najmniej miejsca.
Powszechnie spotykanymi rozwiązaniami są skraplacze w postaci rurek użebrowanych i skraplacze o przepływie równoległym, które mają elementy wykonane z aluminium. Składają się one z wielu rurek równoległych, przez które w tym samym kierunku przepływa czynnik chłodniczy. Pomiędzy rurkami znajdują się żebra aluminiowe za pośrednictwem których dokonuje się wymiana ciepła z powietrzem chłodzącym. Aby zapewnić odpowiednie chłodzenie, skraplacz jest umieszczany przed chłodnicą silnika. W przypadku pojazdów, w których urządzenie klimatyzacyjne było montowane nie fabrycznie, należy – w zależności od potrzeby – zamontować wzmocnioną dmuchawę napędzaną elektrycznie. Zapewni to odpowiednie chłodzenie skraplacza i chłodnicy silnika pojazdu.
Zanieczyszczenia nagromadzone pomiędzy płytkami powodują spadek wydajności chłodzenia. Podczas obsługi należy regularnie przedmuchiwać użebrowanie skraplacza.

ODWADNIACZ Z FILTREM (Osuszacz) – Czynnik chłodniczy ze skraplacza przepływa do odwadniacza. W odwadniaczu, którym jest zbiornik płynu, znajduje się pewna ilość czynnika chłodniczego do uzupełniania ilości czynnika w parowniku. W odwadniaczu następuje oczyszczenie i osuszenie czynnika. Podczas rozprężania czynnika chłodniczego w zaworze rozprężnym znajdująca się w czynniku chłodniczym woda wydziela się w postaci kryształków lodu, które mogą osadzać się w otworze dławiącym i wywoływać zakłócenia w działaniu parownika. Podobne zakłócenia mogą być powodowane przez twarde zanieczyszczenia, takie jak opiłki, osad, brud, zgorzelina czy odpryski po spawaniu.
Stosowane środki osuszające to: sito molekularna, żel silikonowy i tlenek glinu, a w urządzeniach z czynnikiem chłodniczym R134a – Zeolith. Sito molekularne jest krystalicznym związkiem chemicznym. Jego bardzo małe pory, znajdujące się pomiędzy kryształami, przechwytują cząsteczki wody.

WZIERNIK KONTROLNY – Warunkiem pewnego działania zaworu rozprężnego jest płynny przepływ czynnika chłodniczego, w którym nie ma pęcherzyków. Występowanie pęcherzyków sygnalizuje niedostatek czynnika w układzie. Sprawdzenie czynnika chłodniczego zapewnia wziernik, który powinien być usytuowany tuż przed zaworem rozprężnym. W urządzeniach klimatyzacyjnych pojazdów wziernik często znajduje się na wyjściu ze skraplacza. Jeżeli czynnik chłodniczy przepływa nie bryzgając na szkło wziernika, to znaczy, że proces przebiega prawidłowo.

ZAWÓR ROZPRĘŻNY – Odparowanie czynnika chłodzącego powoduje odebranie ciepła z przygotowanego powietrza. W tym celu dokonywane jest rozprężenia czynnika chłodniczego do ciśnienia parowania za pomocą elementu dławiącego. Zasadniczo zawór rozprężny pracuje jako regulowany zawór przepływowy (dławik). Przekrój dyszy jest tak dobrany, by zapewniał przepływ czynnika w ilości niezbędnej do schłodzenia powietrza.

PAROWNIK – Parownik jest drugim wymiennikiem ciepła w układzie. Jego zadaniem jest schłodzenie powietrza doprowadzonego z kabiny. Stosowane są wyłącznie parowniki użebrowane. Rozwiązania konstrukcyjne są takie same jak w przypadku skraplaczy. Czynnik chłodniczy jest wtłaczany przez element rozdzielający do wielu przewodów rurowych, wyposażonych w żeberka aluminiowe. Płynny czynnik zwilża przy tym wewnętrzne ścianki rurek, tak, że przez wnętrze rurek może przepływać para czynnika chłodniczego. Z uwagi na dobre przewodzenie ciepła powszechnie stosowanym materiałem jest miedź, a z uwagi na dodatkowo małą masę – coraz częściej także aluminium.
Powietrze przepływające przez parownik przekazuje czynnikowi chłodniczemu część swojego ciepła i zostaje doprowadzone do wnętrza pojazdu. Przepływ powietrza jest wywołany dmuchawą napędzaną elektrycznie, umieszczoną przed parownikiem. W procesie chłodzenia powietrza przekroczenie dolnej temperatury punktu rosy towarzyszy osuszeniu powietrza. Skroplona z powietrza woda ścieka do miski znajdującej się pod parownikiem skąd giętkim przewodem wydostaje się na zewnątrz. Na stale wilgotnych powierzchniach zewnętrznych parownika łatwo osadzają się zanieczyszczenia nanoszone przez powietrze. Po pewnym czasie mogą tam wytworzyć się kultury bakteryjne lub grzyby. Nie pomaga nawet umieszczenie mikrofiltra na drodze przepływu powietrza. Dlatego konieczne jest okresowe staranne czyszczenie parownika specjalnym środkiem bakteriobójczym.

INNE ELEMENTY UKŁADU

• Przewody i złącza – zastosowanie przewodów giętkich skutecznie eliminuje wpływy wzajemnych ruchów czy drgań podczas jazdy. Ułatwia także montaż czy demontaż układu. Przewody te muszą być odporne na działanie chemiczne gazu, oleju oraz na skoki ciśnienia. Warunki te spełniają przewody wielowarstwowe. Do łączenia przewodów stosuje się złącza z nakrętką lub złącza kołnierzowe.
• Tłumik – jest to zbiorniczek cylindryczny wmontowany w przewód – stosowany w celu wytłumienia drgań przewodów giętkich spowodowanych przepływem czynnika chłodniczego.
• Wyłączniki bezpieczeństwa – W układzie muszą znajdować się wyłączniki zapewniające bezpieczne działanie układu.
  Wyłącznik wysokociśnieniowy – działa przy przekroczeniu 2,7 Mpa. Wysokie ciśnienie jest zabezpieczane podwójnie , czyli gdyby pierwszy nie zadziałał – włączy się drugi.
  Wyłącznik niskociśnieniowy – zapobiega przekroczeniu minimalnego ciśnienia zasysania.
  Termostat – elektroniczny lub elektromechaniczny czujnik mierzący temperaturę parownika i utrzymujący ją w zakresie 2-16°C.
• Zawory obsługowe – są potrzebne do napełniania gazem całego układu lub do jego opróżniania a także do podłączenia manometrów, za pomocą których można sprawdzić działanie urządzenia.

PANEL STERUJĄCY – służy do włączania i wyłączania układu. Jak opisano powyżej, sterowanie klimatyzacji może odbywać się manualnie (włącz/wyłącz) lub elektronicznie, czyli za pomocą systemu Climatronic.