Удивительно, но кондиционер живёт в нашем комфортном мире намного дольше, чем многие думают. Ещё компания Packard изобрела кондиционер в далёком 1939 году, а в 1940 году первый автомобиль компании начал предлагать своим клиентам установленный заводом кондиционер. Конечно, это система скорее была похожа на термостат, но это было лучше, чем не иметь вообще ничего. Идея прижилась, и уже к 1969 году более половины всех новых автомобилей были проданы с встроенным кондиционером. Это не включая послепродажных установок кондиционеров отдельно, которые чаще всего были установлены в течение первого года жары, когда новый владелец пожалел о своём скупом "существе" при покупке зимой.
Однако, история кондиционеров не так плоска и безропотна - в конце концов, было установлено, что хладагент, который использовался в течение многих десятилетий в автомобильных кондиционерах, известный как R-12 или CFC-12 в научном мире или своей торговой маркой - "фреон", наносит ущерб озоновому слою (являясь хлорфторуглеродом). Вскоре такой хладагент был запрещен для использования в ряде стран, и появились альтернативы под названием R-134a или HFC-134a, которые стали обязательными для всех автомобилей, произведённых после 1996 года. Сегодняшний же автомобиль использует почти абсолютно безопасные типы хладагента как для человека, так и для остальной природы.
А вот история устройства и принципа работы кондиционера менялась довольно незначительно. Так, основной принцип его работы остался практически неизменным: кондиционер работает также, охлаждая и удаляя влагу из воздуха. Есть три основных части системы - компрессор, конденсатор и испаритель - все они главные "герои" достижения цели охлаждения воздуха, но существует также несколько других частей, чтобы сохранить работу системы гладкой. Давайте рассмотрим каждую из них и узнаем таким образом, как работает кондиционер в автомобиле!
Все автомобильные системы кондиционирования воздуха являются по своей сути почти замкнутой герметичной системой трубопроводов с двумя чётко выделенными отделами работы: стороной высокого давления, которую в среде профессионалов называют напорной магистралью, и стороной низкого давления - обратной магистралью. Мы начнём со стороны высокого давления, поскольку именно она приводит прохладный воздух в салон.
Компрессор кондиционера
Компрессор приводится в действие ремнём от коленчатого вала двигателя. Когда хладагент всасывается в компрессор, он находится под нормальным (почти атмосферным) давлением и в газообразной форме. Но после того, как хладагент оказывается внутри насоса компрессора, компрессор начинается соответствовать своему названию - ремень приводит в действие насос, который сжимает хладагент и заставляет его поступать в конденсатор. При этом, процесс сжатия сопровождается сильным нагревом хладагента. Следует отметить, что компрессор не может работать с жидким фреоном, поступающим в него и в этом случае значительно повышается его износ, потому на ряде автомобилей на пути течения фреона перед компрессором устанавливается ещё и ресивер-коллектор - устройство, обеспечивающее довыпаривание хладагента перед его поступлением в компрессор.
Но и этого бывает недостаточно - дело в том, что если в компрессор поступит определённое количество жидкого хладагента, то компрессор его попросту не сможет сжать, как сжимает газообразный хладагент, в результате чего получается гидроудар, который выводит работу компрессора из строя. Потому непременным спутником работы кондиционера является датчик температуры окружающего воздуха, и при определённом значении (как правило от 0 до -5 градусов по Цельсию - зависит от производителя) кондиционер попросту не включится, так как это может привести к тому, что фреон не весь испариться из-за низкой температуры.
Вам, вероятно, всё ещё довольно непонятна работа кондиционера - не волнуйтесь, так как система кондиционирования является замкнутой структурой, то начать с чего-то, что сразу внесёт ясность, не представляется возможным. А потому читайте далее - по мере изучения отдельных компонентов Вам будет проясняться общий принцип работы кондиционера.
Конденсатор
Конденсатор - его в простонародье чаще называют просто радиатором кондиционера, и он служит для той же цели, что и радиатор двигателя в Вашем автомобиле: выводить тепло из системы в окружающую среду за счет протекания по тонким трубкам, которые продуваются отдельным вентилятором и потоком воздуха в том случае, если Ваш автомобиль находится в движении. Хладагент поступает в конденсатор в виде жидкости из компрессора. Процесс создания давления газа и перемещение его в конденсатор по своей физической природе создаёт тепло, и хладагент, протекая внутри извилистых труб конденсатора, охлаждаясь, таким образом, становится почти готов для охлаждения автомобиля.
Ресивер-осушитель
Но сначала хладагент должен быть нацелен на ресивер-осушитель. На выходе из конденсатора жидкость проходит через небольшой резервуар, также установленный в линии трубок. Этот резервуар содержит осушители - небольшие гранулы, которые притягивают воду. Вы видели пакеты осушителей в обувных коробках? Они там делают то же самое: вытягивают воду из воздуха, чтобы сохранить новые туфли свежими для Ваших ног. В ресивере-осушителе удаляется лишняя вода, которая проникла в систему. Если бы вода оставалась, то из неё образовывались бы кристаллы льда, что может привести к повреждению системы кондиционирования воздуха. Кроме того, в ресивере-осушителе оседают также небольшие крупинки мусора, который может образовываться при прохождении фреона через компрессор и, особенно, конденсатор.
Этих трёх агрегатов достаточно в отделе работы кондиционера под высоким давлением, так что давайте перейдем к стороне низкого давления системы.
Впрочем, низким давление на этой стороне работы кондиционера назвать сложно - рабочая температура в зависимости от модели машины может варьироваться от 3 до 4 атмосфер (для сравнения, рабочее давление в обычно автомобиле 2 - 2,3 атмосфера. Итак, из чего же состоит сторона низкого давления работы кондиционера и как всё это работает?
Тепловой расширительный клапан (вентиль) (ТРВ)
Это именно тот этап, когда система работы кондиционера изменяется со стороны высокого давления в сторону низкого давления. Если попробуете на ощупь эту часть системы, то Вы почувствуете изменение температуры в трубках от горячего к холодному.
Жидкий хладагент под высоким давлением поступает в ТРВ из ресивера-осушителя через расширительный клапан, который позволяет ему перейти обратно в газообразное состояние. Такое расширение уменьшает давление хладагента, и в газообразном состоянии он переходит в испаритель (об испарителе немного ниже). Ещё одно замечательное свойство хладагента - он один лучших веществ, которые при переходе из жидкого состояния в газообразное (при кипении, проще говоря) сильно охлаждаются. Клапан включает в себя датчик давления хладагента и регулирует поток хладагента таким образом, чтобы система работала стабильно: чтобы хладагент поступал в испаритель в таком количестве и при такой температуре, которых достаточно, чтобы температура в испарителе не опустилась ниже 0 градусов и не образовалась изморозь, но и не поднималась слишком высоко, иначе это бы свело на нет всю работу по охлаждению воздуха в салоне автомобиля. Движущиеся части ТРВ могут быстро изнашиваться, а иногда и требуют замены.
Испаритель
Испаритель - это то место в структуре работы кондиционера автомобиля, где происходит волшебство. В то время как все остальные части системы расположены в моторном отсеке, испаритель помещается в салоне, как правило, немного выше места для ног на стороне пассажира в районе бардачка машины. Испаритель также похож на радиатор - он состоит из катушек, трубок и рёбер, но его работа заключается в поглощении тепла, а не рассеивании его.
Хладагент поступает в испаритель в виде холодного сжатого газа - в идеале его температура близка к нулю градусов Цельсия. Хладагент не замерзает при этой температуре - напротив, он имеет очень низкую температуру кипения. Тепла в салоне автомобиля достаточно, чтобы заставить хладагент в испарителе выкипеть. Вентилятор, в свою очередь, направляет поток воздуха через испаритель (мы ведь помним, что испаритель - это своеобразный радиатор!) в салон машины через дефлекторы. Воздух, проходя сквозь ребристую поверхность ледяного испарителя, также охлаждается и поступает в салон автомобиля в виде прохладного "кусочка рая".
После прохождения через испаритель в газообразном состоянии хладагент снова поступает в компрессор, где он находится под давлением и переходит в жидкое состояние, и весь процесс начинается заново.
Кроме того, все мы видели, что при работе кондиционера в автомобиле, снизу на асфальт или землю капает вода, и её иногда бывает довольно много - настолько, что при стоянке автомобиля в течение 5-10 минут может даже образоваться ручеёк. Это "выходки" того же испарителя, который также, будучи в охлаждённом состоянии принимает на себя влажность из воздуха, который задувается вентилятором в салон автомобиля, таким образом, несколько осушая этот воздух, что позволяет Вам чувствовать ещё большую прохладу. Вода из воздуха конденсируется на испарителе подобно утренней росе на траве, наряду с грязью и пылью и всем остальным, потому такой воздух проходит через воздушный фильтр.
Конечно, это не все составляющие работы кондиционера - есть ещё ряд датчиков, которые регулируют работу различных элементов кондиционера на различных этапах при различных условиях (например, когда мы стоим в пробке, давление в напорной магистрали может достигать критических отметок и система попросту не даёт трубкам лопнуть от такого давления).
Добавить комментарий