Из чего состоит и как работает кондиционер в автомобиле? Принцип работы кондиционера в автомобиле или как происходит цикл охлаждения

Сейчас мы все больше времени проводим в автомобиле. Оснащение транспортом в России составляет примерно 250 автомобилей на 1 тысячу человек и постоянно растет, несмотря даже на некоторое снижение продаж.
Практически в каждом вновь выпускаемом автомобиле в стандартной комплектации установлена система кондиционирования. Давайте посмотри из чего состоит система автомобильного кондиционирования и как она работает.

Система автомобильного кондиционирования работает по тому же принципу, что и всем известные бытовые кондиционеры, устанавливаемые в квартирах и офисах. Она позволяющая охлаждать воздух в салоне автомобиля, а также очищать его от влаги и посторонних запахов. В современных автомобилях является составной частью системы вентиляции и отопления салона.

Основная цель системы кондиционирования воздуха в автомобиле(системы климатконтроля) обеспечить комфорт пассажиров. В основном она должна должна выполнять четыре функции.

Основные:

1. контроль температуры;

2. контроль влажности;

Дополнительные:

1. очистка воздуха;

2. контроль циркуляции воздуха.

Немного истории: Первые автомобильные кондиционеры появились в США, который тогда являлся законодателем мод в автомобилестроении. В 40-х и 50-х годах они устанавливались, как дорогая опция на автомобили премиум и высокого ценового сегмента. Рост произошел в 60-х годах 20-го века и к началу 70-х годов уже около половины автомобилей в США имели кондиционеры, в Европу массово кондиционеры пришли несколько позже.

Автомобильный кондиционер - это герметичная систему, заполненная фреоном и компрессорным маслом, которое частично растворено в жидком фреоне. Масло применяют для смазки компрессора.
На сегодняшний день основным хладагентом автомобильных систем кондиционирования является фреон R134a , но до сих пор встречаются автомобили на ранее применявшемся R12. В будущем наметилась перспектива перехода на новый хладагент R1234yf.

Рисунок 1 - Примерный вид системы кондиционирования внедорожника. Виды все основные элементы системы кондиционирования.

На данный момент в современных автомобилях используется две основные схемы кондиционирования воздуха:
- с ресивером-осушителем и терморегулирующем вентилем ;
- с аккумулятором и расширительной трубкой .

Рисунок 2 - Схема кондиционера с ресивером-осушителем и терморегулирующем вентилем

В системе с ресивером и терморегулирующем вентилем н а стороне низкого давления (всасывании) находится испаритель и часть трубопровода от терморегулирующего вентиля до всасывающего порта компрессора, на котором располагается датчик низкого давления и сервисный штуцер низкого давления. На стороне высокого давления (нагнетании) расположены конденсатор, ресивер-осушитель, терморасширительный вентиль (далее трв), и трубопровод от нагнетательного порта компрессора до трв, на котором расположен датчик высокого давления и сервисный штуцер высокого давления.
Как уже понятно, система делится по давлению на высокую и низкую стороны.
При включении электромагнитной муфты - начинает работать компрессор - газообразный хладагент всасывается и сжимается до высокого давления, после чего нагнетается по трубопроводу в конденсатор, где газ с высоким давлением и температурой конденсируется: переходит из газообразного состояния в жидкость, отдавая тепло в окружающую среду. Температура хладагента на выходе из компрессора составляет около 60 град С. В оздух, проходящий через конденсатор, значительно холоднее, он соответствует температуре окружающего воздуха (как правило, не выше +35 ºС), Далее жидкий фреон поступает в ресивер-осушитель, где происходит его осушение - удаление влаги и фильтрация (удаление взвешенных частиц). Также ресивер обеспечивает компенсацию подачи хладагента в испаритель. Далее жидкий хладагент высокого давления поступает в трв, где он дросселируется. Сопротивление потоку, создаваемое ТРВ вызывает быстрое падение давления хладагента. Затем этот хладагент попадает в испаритель, где происходит его кипение. Жидкий фреон при низком давлении кипит, поглощая теплоту от относительно горячего воздуха салона автомобиля (например, +30 ºС), приводя тем самым к изменению состояния хладагента с жидкого на газообразное и снова всасывается компрессором. Затем цикл повторяется.

Т.е. проще путь фреона выглядит так: сжатие газообразного фреона в компрессоре - конденсация в конденсаторе - осушение жидкого фреона в ресивере-осушителе - дросселирование в трв , где происходит потеря давления - кипение в испарителе , где фреон переходит из жидкости в газ - всасывание в компрессор . Повторение цикла.

Рисунок 3 - Схема кондиционера с аккумулятором и расширительной трубкой

Отличие систем с аккумулятором и расширительной трубкой, в том, что на выходе из испарителя установлен аккумулятор, а вместо трв установлена дросселирующая вставка. Дросселирующая вставка заменяет ТРВ, а аккумулятор заменяет ресивер- осушитель.
А ккумулятор содержит осушающее вещество, с помощью которого осуществляется удаление влаги из фреона. Также в аккумуляторе происходит доиспарение жидкого хладагента, который может попасть из испарителя. То есть Аккумулятор предохраняет компрессор от попадания в него жидкого хладагента, который может вывести его из строя вследствие гидроудара.
Дросселирующая вставка представляет собой калиброванную вставку, которая дозирует поступление потока жидкого хладагента в испаритель. Так как дросселирующая вставка имеет фиксированный диаметр проходного отверстия, то испаритель в этой схеме, будет испарителем затопленного типа.
Компрессор в этой схеме работает циклически, получая команды на пуск-остановку от блока управления по сигналам с датчиков давления и температуры.

Визуальный показ системы автомобильного кондиционирования с акцентом на компрессор (извиняюсь, если реклама этого производителя, отношения к нему не имею - ролик удачный).

На ролике показана схема кондиционера с ресивером-осушителем и терморегулирующем вентилем в динамике.
Основной особенностью работы автомобильных кондиционеров, например, от обычных бытовых сплит-систем заключается в том, что для его работы используется не электричество, а часть мощности двигателя внутреннего сгорания, отбираемая с его коленчатого вала при помощи муфты.

Основные элементы:

Автокондиционер состоит из следующих основных элементов: компрессор, испаритель, конденсатор, терморегулирующий вентиль (или расширительная трубка), ресивер-осушитель (или аккумулятор), соединительные трубопроводы и вспомогтательные элементы (датчики, реле и т.д.).

В общем виде, компрессором называют механизм, в котором для увеличения давления фреона используется механическая энергия. В данном случае, энергия двигателя внутреннего сгорания автомобиля. Компрессор обеспечивает циркуляцию фреона и масла через систему кондиционирования воздуха.
Приводной вал компрессора вращается от электромагнитной муфты. Если на муфту не подается напряжение, то вращается только ее шкид и крутящий момент не передается на вал компрессора. При включении кондиционера- напряжение подается на катушку муфты, она притягивается к валу компрессора и передает крутящий момент с двигателя автомобиля на вал компрессора. Начинает работать система кондиционирования.

Рисунок 4 - Фото типичного компрессора для системы автомобильного кондиционирования, а также его разрез

Испаритель представляет собой теплообменник, основной функцие которого является поглощение тепла содержащегося в салоне и охлаждение воздуха внутри автомобиля. Также в нем происходит осушение проходящего воздуха . В испарителе происходит фазовый переход жидкого фреона в газообразное состояние (кипение).

Рисунок 5 - Внешний вид испарителя я

Конденсатор представляет собой теплообменник, основной функцией которого является отвод в окружающую среду тепла, поглощенного из кабины. В конденсаторе происходит фазовый переход газообразного фреона в жидкое состояние (конденсация).

Рисунок 6 - Внешний вид конденсатора системы автомобильного кондиционирования я

Терморегулирующий вентиль и дросселирующая вставка являются устройствами предназначеными для регулирования подачи хладагента в испаритель системы кондиционирования воздуха. Их основной функцией является подача определенного количества хладагента в испаритель в зависимости от перегрева хладагента на выходе из испарителя.

Рисунок 7 - Внешний вид терморегулирующих вентилей и расширительной вставки (правый верхний угол) системы автомобильного кондиционирования я

Ресивер- осушитель выполняет следующие основные функции:

Удаление влаги из хладагента и масла;

Удаление из фреона посторонних примесей (твёрдых частиц);

Выполнение разделения жидкость - пар, таким образом, обеспечивая подачу жидкости в ТРВ.

Аккумулятор , используется в системах с дросселирующей вставкой для предотвращения попадания жидкого хладагента на низкую сторону компрессора (гидроудара).

Рисунок 8 - Внешний вид ресивера-осушителя (справа) и аккумулятора (слева) . На аккумуляторе виден порт для датчика давления.

Также в системах автомобильного кондиционирования применяются множество вспомогательных элементов: вентиляторы, датчики и реле давления (высокого и низкого), термостаты, фильтры, муфты и прочее.

Помимо алюминиевых магистралей, трубопроводы систем автокондиционирования часто изготавлювают из специальных армированных шлангах. Ремонт трубопроводов почти всегда выполняют из таких шлангов.
Я убрал название производителя, чтобы никого не смущать. Шланги обживаются специальными устройствами - кримперами под необходимый фитинг соединения. На верхней картинке изображен уже обжатый шланг. На нижней шланг в разрезе, как видно это многослойное изделие.

Рисунок 9 - Шланги системы автомобильного кондиционирования

Система кондиционирования в простом виде управляется с панели управления автомобиля: как правило управление режимами работы происходит через управление тросом распределительной заслонки и ручки регулятора вентилятора. Интенсивность подачи воздуха в салон автомобиля, определяется скоростью вращения вентилятора. На автомобилях, не оборудованных системой климат-контроля, электродвигатель вентилятора может вращаться с четырьмя различными скоростями.
Раздача воздуха по салону осуществляется через систему воздуховодов.

Рисунок 10 - Простая панель системы вентиляции, кондиционирования и отопления автомобиля Ford

1 - переключатель режимов работы вентилятора воздухонагнетателя; 2 - выключатель режима рециркуляции; 3 - регулятор температуры поступающего в салон воздуха;; 4 - выключатель кондиционера; 5 - регулятор распределения потоков воздуха.
Здесь разобрана довольно простая система, но принцип действия и схема везде абсолютно одиакова.
Системы климат-контроля устроены несколько сложнее.

Вообще, если говорить о ремонте - то ремонт автокондиционеров всегда сопряжен с трудностями, обусловленным огромной линейкой элементов входящих в него. Например, на автомобилях одного производителя одного и того же года выпуска системы кондиционирования могут отличаться. Например, могут стоять разные компрессоры и прочее.
к тому же, элементы автомобильного кондиционера подвергаются сильному коррозионному износу, особенно в условиях нашей зимы. Плюс механические и вибрационные нагрузки. Поэтому за автомобильным кондиционером нужно следить.))) но это уже совсем другая тема.

Понятно, что показано несколько упрощено, зато на мой взгляд наглядно и доступно.

Все фото взяты из открытых источников в сети интернет.

Компрессоры автомобильных кондиционеров

Компрессор автомобильного кондиционера является главным узлом всей климатической системы. От правильности его работы зависит эффективность и производительность работы всей системы кондиционирования.

Именно внутри компрессора происходит разделение системы на две зоны: зоны низкого и зоны высокого давления. Зона низкого давления называется зоной всасывания. Зона высокого давления – зоной нагнетания.

Типы автомобильных компрессоров

Чаще всего встречаются компрессоры с поршневым и роторно-лопастным принципом работы. Реже применяются устройства со спиральным нагнетателем. В отдельную группу можно выделить нагнетательные системы поршневого типа, имеющие вращающийся наклонный диск. Еще их называют аксиально-поршневые нагнетатели.

Компрессоры с наклонным диском дают возможность менять объем рабочих камер в зависимости от режима работы системы кондиционирования. Такая конструкция предполагает, что регулирование режима работы происходит не за счет включения или выключения электромагнитной муфты, а за счет изменения рабочего объема камер сжатия в автомобильном компрессоре.

В кондиционерах, где применяется система поршневого нагнетания хладагента, количество поршней может колебаться от одного до нескольких. В современных кондиционерах установлены компрессоры с несколькими поршнями.

Поршни могут компоноваться по отношению друг к другу одним из следующих образов:

• в ряд;
• соосно;
• V-образно;
• смотреть в разные стороны.

Их оси могут располагаться перпендикулярно друг другу или под определенным углом.

В компрессорах с лопастным нагнетанием хладагента внутри цилиндра вращается ротор с лопастями. За счет особой формы лопастей происходит движение хладагента.

Принцип работы компрессора автомобильного кондиционера

Сразу нужно заметить, что при работе компрессора идет отбор мощности от двигателя в пределах 1.5-15 л.с. И должно быть понятно, что применение климатической установки приводит к некоторому увеличению расхода топлива.

Компрессор всасывает в себя хладагент, который находится в газообразном состоянии и под низким давлением. Если бы хладагент находился в состоянии жидкости, компрессор просто не смог бы работать. Во-первых, произошел бы гидравлический удар, способный разрушить конструкцию компрессора. Во-вторых, жидкость не может сжиматься, а именно на сжатии основана работа компрессора.

На некоторых марках автомобилей перед компрессором автомобильного кондиционера устанавливается емкость (ресивер), в которой происходит окончательный процесс превращения жидкого хладагента в газ.

В компрессоре давление хладагента повышается и при этом происходит повышение его температуры. Под действием давления хладагент сжимается с одновременным повышением температуры и далее поступает в конденсатор, где происходит обратный процесс расширения и понижения температуры.

Одним из основных факторов, который влияет на работу компрессора, является скорость вращения приводного вала, скорость которого зависит от режима работы двигателя. Частота вращения приводного вала компрессора может доходить до 6000 об/мин.

Отбор мощности от двигателя происходит посредством ременной передачи через электромагнитную муфту. Муфта является промежуточным звеном, между валом двигателя и приводным валом компрессора. Если включать кондиционер не требуется, муфта не передает вращательного движения. Но как только в салоне автомобиля нажимается кнопка запуска кондиционера, электрический импульс поступает на муфту и движение с вала двигателя передается на приводной вал компрессора.

Компрессор автомобильного кондиционера может быть оснащен клапанами различных типов. Есть клапаны (клапан), которые отвечают за пропускание хладагента внутрь компрессора. Однако существует и предохранительный клапан, который включается, если внутри компрессора давление повышается выше нормативного.

В многопоршневых системах компрессоров впускные клапаны могут быть установлены для каждого поршня отдельно. Но чаще всего используется один впускной клапан пластинчатого типа. Часто именно неправильно работающий клапан является причиной неправильно работающего компрессора.

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 - 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.

Общий принцип работы кондиционера в автомобиле

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).

В последние годы в большинстве регионов страны летний период отличается значительным количеством чрезвычайно жарких дней. На выручку водителям приходят встроенные автомобильные кондиционеры. Их уже монтируют многие автокомпании даже в модели бюджетного класса, поэтому практически каждому автомобилисту желательно знать принцип работы кондиционера автомобиля, чтобы правильно ухаживать и эксплуатировать установку.

В любых ситуациях создание комфортных условий положительно сказывается на самочувствии и безопасности. Особенно важно сформировать правильную атмосферу в салоне автомобиля, ведь в отсутствие климатических систем происходит перегрев всех зон организма. В большей степени негативным термическим факторам подвержена верхняя часть тела.

Этот фактор особенно заметен во время дальних поездок. Схематические диаграммы наглядно демонстрируют возможную опасность. Отрицательные последствия жары ослабляют реакцию водителя, мешают концентрации внимания.

Классические установки, использующие исключительно вентиляторы для обдува салона не имеют достаточной эффективности в снижении температуры. Они лишь перегоняют теплый воздух и не выводят избыточную влагу.

Функционирование охладительной системы

В современных установках принцип работы автомобильного кондиционера имеет максимальное сходство с работой обычного бытового холодильника. В основе системы лежит циркуляция хладагента, в роли которого часто выступает фреон. Согласно школьным знаниям по физике вещество при переходе из жидкости в газ вынуждено отбирать энергию (тепло), а во время обратного процесса парообразования энергия (тепло) отдается окружающей среде.

Задача любого хладагента – отбирать избыток тепла из салона машины и удалять за пределы. Пребывая в виде газа, фреон пытается извлечь из воздуха максимум энергии, остужая его.

Составные элементы

Разбирая, как работает кондиционер в автомобиле, необходимо ознакомиться с основными компонентами. Большинство конструкций имеет в своем перечне следующие обязательные элементы:

• мощный компрессор;
• конденсатор;
• обдувающие вентиляторы;
• встроенный испаритель.

Встроенные в автомобильный кондиционер компрессоры могут быть разных типов. Основное отличие между ними заключается в подаче хладагента в систему поршневым способом или роторным. Также аппараты имеют различные конструкции приводов. В большинстве случаев вращение ведущего вала осуществляется за счет работы силовой установки автомобиля. Данная схема зарекомендовала себя как наиболее простая в изготовлении, что удешевляет общую стоимость, так и имеющая высокий КПД в сравнении с остальными типами приводов.

При наличии собственного привода у климатического оборудования повышается цена установки, но появляется автономность системы. Она способна работать даже при выключенном двигателе. Автомобили, оснащенные системами стоп/старт, обладают компрессорами, запускающимися при необходимости как от силовой установки автомобиля, так и от персонального привода во время стоянки.

Устройство кондиционера в автомобиле предполагает два вида схем работы. В первом варианте регулируется поток хладагента. Для этой операции используется терморегулирующий вентилятор и ресивер осушитель. Данная конструкция встречается во многих французских, корейских, японских и итальянских автомобильных марках. Для второго варианта схемы необходимы дроссель и аккумулятор. Этот вид популярен в американских авто, а также применяется в отдельных марках немецких автоконцернов.

Повышение плотности хладагента осуществляется в конденсаторе. Он изготавливается из легкосплавных материалов, имеющих в основе медь или алюминий.

Источником прохлады служит испаритель. Принцип работы его такой же, как у теплообменника. В его алюминиевом или медном корпусе происходит преобразование фреона в газ из жидкого состояния.

За снятие избыточного тепла отвечают вентиляторы. Они направляют поток воздуха через конденсатор прямо в салон транспортного средства.

На выходной части трубопровода монтируется ресивер-осушитель. Он является основной емкостью, в которой присутствует хладагент в жидком виде. Внутри резервуара происходит очищение рабочего вещества от влаги и возможных загрязняющих примесей. В качестве дополнительного информатора он может иметь вмонтированное смотровое окно, через которое контролируется количество фреона.

С помощью терморегулирующего вентиля (расширительного клапана) осуществляется дозированная подача хладагента в испаритель. Он контролирует скорость потока в зависимости от производительности системы.

Применение предохранительных устройств

Как и во всех замкнутых гидравлических системах, в климатической установке применены различные перепускные клапаны, автоматические предохранители и контрольные датчики. Их работа повышает надежность эксплуатации аппаратуры.

При понижении давления до критической отметки в 2 кг/см 2 проводится отключение компрессора датчиком низкого давления. Возврат работоспособности выполняется после набора 2,3 кг/см 3 . Такой алгоритм предотвращает заклинивание компрессорной установки.

Во время повышения давления в замкнутой среде до 30…34 кг/см 2 датчик высокого давления автоматически блокирует работу компрессора. Она возобновляется после понижения значения до 26 кг/см 2 . Как правило, давление растет вследствие засорения проходных каналов, неисправности клапанов или при проблемах теплообмена в конденсаторе.

Корпус компрессора оснащается температурным датчиком со стороны нагнетания. Он перекрывает подачу напряжения на электромагнитную муфту по достижении температуры в 90…100 С.

В отдельных моделях кондиционеров компании производители применяют комбинированные конструкции датчиков. В этом случае они совмещают функционал нескольких приборов.

Применения различных типов хладагента

Ранние модели автомобилей с кондиционерами используют фреон маркировки R12. Это более старый тип рабочего вещества. Для перестройки системы под новый фреон R134A понадобится использовать другие элементы системы:

• конденсатор нужен с большей теплоотдачей;
• соединительный гибкий трубопровод за счет проникающей способности R134A обязан иметь синтетический внутренний слой;
• для обновленного ресивера потребуется в качестве наполнителя материал ХН7;
• новый расширительный лапан должен выдерживать большее давление;
• в отличие от старых резьбовых соединений должны быть использованы новые быстросъемные элементы;
• соединительные трубки должны будут иметь не трубную резьбу, а метрическую, чтобы исключить ошибки во время заправки.

Эти два тип хладагента несовместимы между собой. R134A является более чистым в экологическом плане, хотя в итоге его текучесть ниже относительно на 10…15%. В отличие от R12 , использующем для смазки масла на минеральной основе, в R114A применяют полиалкиленово-гликолевое смазку (PAG). При смешивании таких масел в системе произойдет неизбежный и скорый выход из строя рабочего компрессора. В подкапотном пространстве даже информационные таблички для R134A и R12 отличаются по цвету, соответственно зеленые и желтые.

Способы управления

Принято разделять системы по способу управления на автоматические и ручные. В первом случае аппаратуру называют «климат-контролем».

Запуск ручного агрегата осуществляется стандартной кнопкой «А/С» с панели приборов. Регулировка подачи воздуха выполняется вращающейся ручкой от минимальных значений к максимальным обозначенным «min» и «max». Направление потока проводится перемещением решеток в нужном направлении.

С помощью этих устройств водитель настраивает комфортную атмосферу внутри салона. На эффективной работе кондиционера отражаются различные внешние и внутренние факторы, включающие температуру воздуха за пределами салона, скорость движения автомобиля, обороты коленвала, мощность компрессорной установки.

Во время ручной настройки водитель вынужден периодически отвлекаться на регулировку параметров. В некоторых случаях это доставляет определенные неудобства автомобилистам.

Современные модели авто оснащаются автоматическим управлением кондиционирования. От водителя требуется лишь выставить на приборе желаемые температурные параметры. Система самостоятельно будет доводить климат до требуемых значений, корректируя интенсивность и распределение потоков холодного воздуха.

Автоматика имеет возможность создавать и поддерживать в салоне авто зоны с разными температурными режимами.

Климат-контроль оснащается большим количеством датчиков и диагностической электроники, чем ручные кондиционеры. В нем вмонтированы различные дополнительные заслонки, клапаны, вентили. Также среди автоматических режимов предусмотрена возможность ручного способа настройки.

Рабочий диапазон температур, который способен обеспечивать климат-контроль, находится обычно в пределах 18…28 С.

Данные о текущих настройках системы выводятся на рабочее табло. Во время снижения температуры окружающей среды до +5 С осуществляется отключение кондиционера.

Обслуживание климатического оборудования

Обеспечить бесперебойную работу системы помогает правильное и своевременное обслуживание автомобильных кондиционеров. Желательно осуществлять ежесезонную чистку особенно происходит загрязнение весной в период цветения, например, от тополиного пуха.

Проконтролировать возможную утечку фреона удастся с помощью люминесцентных ламп, если в состав рабочего вещества включены спецмаркеры. Наличие достаточного количества хладагента определяется через смотровое окно или во время диагностики на станции обслуживания.

Выявление пузырьков газа свидетельствует о разгерметизации трубопровода. Часто это происходит на соединительных стыках.

Мощность компрессора зависит от натяга приводного ремня. В некоторых марках машин он совмещен с основным приводом автомобиля.

Нельзя долгое время оставлять кондиционер без включения. За счет наличия в составе хладагена небольшого количества масла происходит смазка компрессора и остальных элементов системы. Для правильной дальнейшей эксплуатации нужно включать установку на хотя бы четверть часа раз в месяц. Это обеспечит смазку уплотнениям и сохранит узлы от пересыхания.

Дозапрака фреона выполняется на автомобилях раз в 2…3 года вместе с сервисным обслуживанием.

Желательно подбирать СТО, использующие вакуумные установки. Заправлять автомобиль хладагентом можно и самостоятельно, но обязательно потребуется применить ту марку вещества, которая указана на специальной табличке в подкапотном пространстве. Там же размещается и значение рабочего объема.

Самостоятельная проверка работы кондиционера

Покупая автомобиль на вторичном рынке, необходимо контролировать кроме остальных параметров работу климатического оборудования. Для проверки достаточно взять комнатный термометр. Его показания будут объективными данными в ходе диагностики, в отличие от субъективных ощущений водителя.

Монтируем термометр напротив решетки с водительской стороны. Двигатель заводим и даем проработать 5…10 минут на оборотах 1000-1500 об/мин. После этого можно включить кондиционер на максимальной частоте вращения. Для этого прокручиваем настроечную ручку до упора.

Включаем режим рециркуляции (блокируя приток извне) и в настройках выставляем поток воздуха в направлении, которое обозначено иконкой «лицо». При этом все окна и двери должны быть закрыты.

После стабилизации температуры, которая наступает через несколько минут, фиксируем показания градусов и проводим замер температуры вне салона. Если в полученной информации заметен существенный разбег с теоретическими данными, то система нуждается в ремонте.

Если бы существовал «дедушка Жара», то в письмах к нему дети и взрослые просили бы только одно – подарить кондиционер.

Сегодня многие не мыслят своего существования без этого полезнейшего устройства и бодрая весенняя капель, слышимая возле многоэтажек с приходом лета, служит лишним тому подтверждением.

В этой статье мы разберем принцип работы кондиционера и устройство оборудования.

При всем своем разнообразии кондиционеры разных моделей в основе имеют одно и то же устройство – тепловой насос. Этот остроумный механизм позволяет осуществлять теплообмен в «противоестественном» направлении, то есть из более холодной среды в более горячую.

Покажем схематично его работу:

1. Возьмем две емкости с некой средой, причем температура в 1-й емкости ниже, чем во 2-й. Поместим сосуд с газом В 1-ю емкость и дождемся, пока температуры газа и среды сравняются.
2. Переместим газ во 2-ю емкость и сожмем его так, чтобы его температура (напомним, что газы при сжимании нагреваются) оказалась выше температуры среды в этой емкости. Вследствие разности температур начнется теплообмен, то есть газ станет отдавать тепловую энергию среде 2-й емкости.
3. Снова переместим газ в 1-ю емкость, вернув ему при этом первоначальный объем. При расширении газ остынет и поскольку часть внутренней энергии была им потеряна на предыдущем этапе, его температура окажется более низкой, чем была в начале. То есть газ после расширения будет холоднее среды в 1-й емкости. Снова будет иметь место теплообмен, только в направлении среда – газ. После уравновешивания температур снова перенесем газ во 2-ю емкость, не забыв его при этом сжать. Так тепло постепенно будет «перекачиваться» из холодного вещества в горячее.

Тепловые насосы трудятся не только под видом кондиционеров, но и холодильников, осушителей воздуха, систем геотермального отопления и пр. Используемый в них газ называют хладагентом, обычно в этом качестве применяется фреон.

Устройство и принцип работы кондиционера

Хладагент циркулирует по замкнутому трубному контуру, состоящему из двух частей: конденсатора, в котором происходит сжатие газа до жидкого состояния, и испарителя, в котором хладагент испаряется, снова превращаясь в газ и расширяясь в объеме.

Из испарителя в конденсатор газ попадает при помощи компрессора (он и осуществляет сжатие). Из конденсатора хладагент через длинную тонкую скрученную в цилиндрическую спираль трубку (ее называют капилляром, дросселем или терморегулирующим вентилем) постепенно просачивается обратно в испаритель.

Разновидности кондиционеров

Сегодня помимо обычных кондиционеров, которые периодически включаются и выключаются, выпускаются так называемые инверторные устройства.

Инвертор – это электронный узел, который позволяет как угодно менять частоту электротока. При этом, соответственно, будет меняться и мощность компрессора.

Таким образом, инверторному кондиционеру выключаться не нужно – он работает постоянно, выбирая оптимальную мощность охлаждения.

Значение температуры в помещении остается фиксированным, а прибор служит дольше своих неинверторных собратьев (моменты пуска сильно сокращают жизнь силовых электроагрегатов).

Также кондиционеры могут быть:

• Рециркуляционными - просто прогоняют через себя воздух помещения.
• С возможностью подмеса наружного воздуха: эти приборы стоят дороже рециркуляционных, но зато воздух в помещении, где они смонтированы, не только становится прохладным, но и остается свежим.

По способу компоновки узлов кондиционеры делятся на два типа: моноблоки и сплит-системы.

У большинства кондиционеров имеется функция работы на обогрев, но не все знают, . Об этом расскажем в статье.

Виды и устройство бойлера для нагрева воды рассмотрим .

А в этой теме представлен обзор схем отопления двухэтажного дома. Вертикальный и горизонтальный варианты.

Моноблоки

Вся «начинка» у такого прибора находится в одном корпусе, благодаря чему изделие имеет низкую себестоимость. Различают следующие виды моноблоков:

1. Оконные: устанавливаются в оконном или стенном проеме так, чтобы конденсатор оказался на улице, а испаритель – внутри помещения.
2. Крышные: устанавливаются аналогично, только в кровле.
3. Мобильные: весь прибор целиком стоит на полу внутри помещения, а воздух, которым обдувается горячий конденсатор, через воздуховод выводится на улицу.

Мобильный кондиционер

За выигрыш в цене владельцу моноблока приходится терпеть шум от компрессора и мириться с утечками тепла зимой через корпус прибора (последнее актуально для оконных и крышных моделей).

Сплит-системы

Прибор состоит из двух частей, одна из которых размещается внутри помещения, а другая – на улице. Если наружный блок один, а внутренних – несколько, прибор называют мультисплит-системой. Такие кондиционеры сегодня являются наиболее популярными, поэтому их работу мы рассмотрим подробнее.

Функционирование системы

Рассмотрим, как работает кондиционер. Начнем с принципа работы сплит системы кондиционера. Итак, сплит-система состоит из таких компонентов.

Наружный блок кондиционера

Здесь имеется конденсатор с обдувающим его вентилятором и компрессор. Таким образом, самые шумные узлы оказались на улице, в чем и состоит основное достоинство сплит-систем.

Рассмотрим принцип работы компрессора кондиционера. Компрессор сжимает хладагент до давления в 20 – 25 атм, вследствие чего его температура повышается до 90 градусов. Дешевле всего обходятся поршневые компрессоры, но их надежность оставляет желать лучшего, особенно если на улице холодно. Этого недостатка лишены более дорогие спиральные компрессоры.

Принцип работы сплит-системы на охлаждение

Модели, в которых вентилятор наружного блока вращается с постоянной скоростью, работают эффективно только в узком диапазоне температур наружного воздуха. В более «продвинутых» кондиционерах скорость вентилятора плавно или ступенчато регулируется в зависимости от температуры.

Через капилляр фреон понемногу продавливается в трубку, ведущую ко второй части прибора. Она называется…

Внутренний блок

Здесь помещен испаритель, который также обдувается вентилятором. Кроме этого, имеется плата управления, воздушный фильтр и поддон для сбора конденсата (сбрасывается по дренажному шлангу).

Давление фреона в испарителе составляет 4 – 5 атм, при этом он остывает до температуры менее 10-ти градусов.

По типу внутреннего блока (ВБ) сплит-кондиционеры делятся на такие виды:

• Настенные: ВБ помещается на стене в верхней ее части. Охлажденный воздух подается непосредственно в помещение.
• Кассетные: устанавливаются по центру потолка с тем расчетом, что все коммуникации будут спрятаны потолком подвесным. Сам ВБ имеет такие же габариты, что и стандартная потолочная плитка – 60х60 см. Мощные модели имеют двукратный размер – 120х60 см. Охлажденный воздух также подается непосредственно в помещение, но, в отличие от настенного варианта, сразу по четырем направлениям. Благодаря этому удается эффективно охлаждать помещение с гораздо большей площадью.
• Канальные: ВБ канального типа полностью прячется за подвесным потолком, а подача охлажденного воздуха осуществляется по сети воздуховодов. Таким образом, при помощи одного ВБ можно охлаждать воздух в нескольких комнатах.

Устройство внутреннего блока кондиционера

Большинство современных кондиционеров может работать в двух режимах:

1. Работа кондиционера на холод: это обычный режим, при котором конденсатор размещается снаружи, а испаритель – в помещении.
2. Работа кондиционера на тепло.

В кондиционерах, способных работать в режиме отопления, наружная и внутренняя части контура могут меняться ролями: внутренняя становится конденсатором, а наружная – испарителем. Для этого в контур добавляется перемычка и 4-ходовой клапан, который направляет хладагент в ту или иную магистраль.

Особенность кондиционеров обогревателей состоит в том, что их тепловая мощность в 3 – 4 раза выше потребляемой электрической мощности, тогда как у обычных электрообогревателей оба эти параметра имеют равные значения.

Возможные неисправности системы

Чтобы не навредить кондиционеру, необходимо знать, от чего он может поломаться. Вот наиболее распространенные причины:

Забился воздушный фильтр

О подобном свидетельствует значительное ослабление воздушного потока, дующего из кондиционера.

С определенной периодичностью фильтр нужно промывать проточной водой, в результате чего его рабочие качества будут восстановлены.

Если даже после очистки фильтра ситуация не изменилась, осмотрите испаритель: возможно, на нем тоже накопилось немало пыли.

Во внутреннем блоке завелась нежелательная органика

Об этом владелец сразу узнает по неприятному запаху. Микробы селятся и размножаются на испарителе, где образуется живительный конденсат. Радиатор следует обработать специальным дезинфицирующим составом.

Забилась система отвода конденсата

В этом случае из внутреннего блока будет литься вода. Обычно засорение вызывается пылью.

Она содержится в прогоняемом через кондиционер воздухе, и часть ее оседает на влажном от конденсата испарителе.

Затем вместе с влагой она стекает в отводную трубку и забивает ее. После прочистки системы вода будет уходить по проектному пути.

Вышел из строя компрессор

Некоторые пользователи пытаются греться кондиционером даже при падении температуры на улице ниже +5 градусов, хотя его компрессор на это не рассчитан (это не касается некоторых специальных моделей). В результате агрегат выходит из строя. Чтобы прибором можно было пользоваться и в мороз, нужно установить систему обогрева компрессора.

Гидроудар

Причина возникновения этого явления - поступление хладагента в компрессор в жидком виде - до его превращения в испарителе в газообразное состояние. При этом последний может быть поврежден.

Фреон не успевает испариться из-за переохлаждения, что может быть вызвано двумя причинами: запуском прибора в морозную погоду и засорением фильтров пылью (испаритель хуже обдувается теплым воздухом из помещения).