Jak funguje autoklimatizace
print
Jak funguje autoklimatizace
misa279 (2008-07-29)

Jak funguje klimatizační systém auta

 

 

Funkce klimatizačního systému

 

Klimatizační systém umožňuje bezpečnou obsluhu vozidla ve všech druzích počasí tím, že:

 

1.       chladí vzduch interiéru vozu, dále

2.       tento vzduch čistí, a také

3.       z něj odstraňuje vlhkost.

 

Obecný princip klimatizačního systému

 

Klimatizačního efektu je dosaženo sdílením tepla z ochlazované látky (což je v našem případě vzduch interiéru vozu) na chladící látku o nižší teplotě (což je v našem případě chladivo obíhající uvnitř klimatizačního okruhu).

 

Klimatizační systém pracuje na principu obráceného Carnotova cyklu, při němž dochází k přeměně práce na teplo.

 

Chladivo zde postupně cirkuluje v okruhu tvořeném kompresorem – kondenzátorem – expanzním zařízením – a výparníkem. Schéma okruhu je uvedeno na obrázku níže.

       01.JPG

 

 

Kompresor - zajišťuje nucené proudění chladiva v klimatizačním okruhu. V kompresoru rovněž dochází ke stlačení chladiva na parametry nutné ke kondenzaci. Kompresor je poháněn motorem vozu.

 

Kondenzátor - , který je umístěn v prostoru za přední maskou vozu, zajišťuje kondenzaci chladiva, při níž dochází k předání tepla chladiva z kondenzátoru do jeho bezprostředního okolí. V kondenzátoru se systém zbavuje tepla, které do sebe absorboval v průběhu ochlazování interiéru vozu.

 

Expanzní zařízení - zajišťuje seškrcení chladiva na parametry nutné k vypařování chladiva ve výparníku.

 

Výparník - , který je umístěn v rozvodu vzduchu do interiéru vozu, zajišťuje odpaření chladiva při němž dochází k předání tepla vzduchu procházejícího výparníkem chladivu. Ve výparníku systém do sebe absorbuje teplo, které je třeba odstranit z interiéru vozu. Po té se chladivo vrací zpět do kompresoru a vše se kontinuálně opakuje.

 

Fyzikální podstatou tohoto způsobu chlazení je závislost bodu varu chladiva na tlaku a teplotě. Chladivo se za vzrůstu teploty nebo redukci tlaku vypařuje a při tomto procesu pohlcuje teplo. Pokud je chladivo opětovně schlazeno, kondenzuje a uvolňuje přitom absorbované teplo.

 

 

 


Chladivo v klimatizačním okruhu

 

Klimatizační systémy jsou v současné době plněny chladivem R134a, což je plynný fluorocarbon. Toto chladivo je plynné při normálních atmosférických podmínkách a kondenzuje při teplotách nižších než –26°C.

Mezi výhody tohoto chladiva patří:

 

1.       cena, a také

2.       snadná implementace systému do vozidla.

 

Nevýhodou tohoto chladiva je fakt, že tento plyn přispívá ke vzniku skleníkového efektu.

 

Odstranění tohoto faktu by mělo přinést postupné nahrazení systémů s chladivem R134a systémy chlazenými CO2. Tyto systémy mají také lepší poměr mezi teplem odebraným výparníkem z interiéru vozu a prací dodanou motoru kompresoru než současné systémy.

 

02.JPG

 

Druhy klimatizačních systémů

 

Klimatizační okruhy lze rozdělit podle způsobu ovládání vypařování chladiva expanzním zařízením na:

 

1.       systémy s expanzní tryskou s konstantním průřezem, a na

2.       systémy s expanzním ventilem.

 

Příklad systému s expanzní tryskou s konstantním průřezem je uveden na obrázku vlevo. Funkce jednotlivých systémů a rozdíly mezi nimi budou vysvětleny dále.

 

 

Systém s expanzní tryskou s konstantním průřezem

 

03.JPG

 

Funkce systému

 

V tomto systému je plynné chladivo nasáváno a stlačováno kompresorem. V průběhu tohoto se chladivo zahřeje na teplotu mezi 70°C a 110°C.

 

Plyn je po té čerpán do kondenzátoru. Chladivo je zde ochlazováno vzduchem proudícím přes vlnovce kondenzátoru, případně pomocným ventilátorem.

 

Zkondenzované tekuté chladivo po té prochází přes expanzní  trysku s konstantním průřezem do výparníku. Za tryskou dojde k výraznému poklesu tlaku a chladivo se začne vypařovat za současné absorpce tepla.

 

Plynné chladivo po té prochází do akumulátoru a po té je opět nasáváno kompresorem. Akumulátor chrání kompresor před nasátím tekutého chladiva.

 

V průběhu ochlazování vzduchu vlhkost obsažená ve vzduchu kondenzuje a zůstává na povrchu výparníku. Nečistoty vstupující spolu se vzduchem přilnou na vlhké vlnovce výparníku. Na povrchu výparníku se neustále vytváří čerstvá kondenzace, která smývá nečistoty z povrchu výparníku do odvodňovacích kanálků. Tímto způsobem je vzduch interiéru vozu kontinuálně zbavován nečistot. Ochlazený vzduch je po té vháněn do distribučního systému vzduchu ventilátorem vytápění a klimatizace.

 

 

Systémy s expanzním ventilem

 

      04.JPG

 

 

Funkce systému

 

Po té co bylo chladivo stlačeno v kompresoru a zkapalněno v kondenzátoru, vstupuje chladivo do dehydrátoru.Tento slouží jako rezervoár pro tekuté chladivo. Zároveň také odstraňuje vlhkost absorbovanou chladivem.

 

Tekuté chladivo je po té vstřikováno do výparníku v přesně odměřených množstvích přes teplotou a tlakem ovládaný expanzní ventil.

 

Toto vytváří prudký pokles tlaku a chladivo se vypařuje za současné absorpce tepla. Po té co plynné chladivo opustí výparník, může být znovu nasáto kompresorem.

 

 

Jednotlivé komponenty klimatizačního systému

 

Kompresor

 

      05.JPG

 

Kompresor způsobuje nucené proudění chladiva uvnitř klimatizačního okruhu. Také zvyšuje tlak a teplotu chladiva.

 

Při ideálních podmínkách kompresor stlačuje chladivo z 0,2 MPa na 1,2 – 1,8 MPa. V průběhu komprese se chladivo zahřeje z 0°C na přibližně 70 – 110 °C. Tyto tlaky a teploty platí pro systém pracující v optimálních podmínkách.

 

Klimatizační systém je rozdělen expanzním zařízením na nízkotlakou a vysokotlakou část. Při provozu vozidla leží tlak v nízkotlaké části systému mezi 0,12 a 0,3 MPa. Při normálních podmínkách tlak ve vysokotlaké části systému dosahuje přibližně 1,4 – 2,0 MPa. Při extrémních podmínkách roste tlak dokud vysokotlaký vypínač nezastaví systém (přibližně při 2,8 MPa). Teplota chladiva může vzrůst až na 125°C.

 

Z kompresoru je zahřáté chladivo v plynném skupenství čerpáno pod vysokým tlakem do kondenzátoru. Kompresor může stlačovat pouze plyny, při vniknutí chladiva v kapalném skupenství by došlo ke zničení kompresoru.

 

Kompresor je mazán speciálním mazivem. Toto mazivo se mísí s chladivem v průběhu provozu klimatizačního systému. Mazivo pro chladivo R134a je syntetický PAG (polyalyglykolový olej).

 

Kondenzátor

 

      06.JPG 

 

 

     Kondenzátor ochlazuje zahřáté plynné chladivo, čímž dochází k jeho zkapalňování.

 

Kompresor čerpá zahřáté plynné chladivo o teplotě 70 – 100°C a vysokém tlaku na vstup kondenzátoru. Při průchodu chladiva jednotlivými tahy kondenzátoru se chladivo ochladí tak, že dojde k jeho kondenzaci.

 

Teplo odebírané plynnému chladivu je předáváno vzduchu proudícímu přes vlnovce kondenzátoru.

 

Ventilátor, případně ventilátory umístěné v blízkosti kondenzátoru zajišťují rychlejší odvod tepla vydávaného kondenzátorem a tím také rychlejší ochlazování chladiva. Počet a uspořádání ventilátorů a jejich pohon, ať už elektrickým motorem, nebo klínovým řemenem se liší model od modelu. Na všech modelech je ventilátor ovládán vysokotlakým vypínačem v chladícím okruhu a snímačem snímajícím teplotu chladiče v okruhu chlazení motoru.

 

 

 

Expanzní tryska s konstantním průřezem

 

07.JPG

 

      Expanzní tryska s konstantním průřezem odměřuje množství chladiva procházející výparníkem. Také odděluje vysokotlakou stranu systému od nízkotlaké.

 

Tekuté chladivo proudí z kondenzátoru při vysokém tlaku na vstup trysky. Dva O-kroužky zabraňují proudění chladiva okolo trysky.

 

 

Dva filtry na vstupu a na výstupu trysky čistí chladivo od nečistot. Filtr na výstupu má také za úkol rovnoměrněji atomizovat chladivo.

 

Kalibrovaný vnitřní průměr trysky dovoluje projít pouze množství chladiva korespondující s tlakem. Toto omezuje množství chladiva procházející do výparníku. Vnitřní průměr trysky se různí model od modelu a také podle požadovaného chladícího výkonu klimatizačního okruhu.

 

Výparník

 

08.JPG

      Výparník chladí, suší a čistí vzduch interiéru vozu.

 

Chladivo odměřené expanzním ventilem nebo expanzní tryskou s konstantním průřezem je vstřikováno do výparníku. Jakmile se chladivo dostane do chladících svazků výparníku, vypařuje se díky poklesu tlaku a tento proces odnímá teplo z chladících svazků a celého výparníku.

 

Vzduch procházející  přes vlnovce výparníku je chlazen, sušen a dopravován do interiéru vozu větrákem topení a klimatizace.

 

Vlhkost ze vzduchu kondenzuje na vlnovcích výparníku. Kondenzát je odváděn odvodňovacími drážkami. Prach a další nečistoty přichycené k výparníku jsou tímto smývány z povrchu výparníku. Tímto se vzduch čistí a suší.

 

Akumulátor

 

09.JPG 

 

Akumulátor filtruje chladivo a odstraňuje z něj vlhkost. Dále chrání kompresor před nasátím kapalného chladiva. Rovněž slouží jako rezervoár chladiva.

 

Plynné chladivo prochází z výparníku na vstup akumulátoru. Chladivo proudí okolo víka, přičemž vytváří vír. Sušící element ve spodní části akumulátoru na sebe váže vlhkost absorbovanou chladivem. Plynné chladivo se shromažďuje pod víkem, odkud proudí přes U-trubici s filtrem na výstup akumulátoru.

 

Za filtrem se v U-trubici nachází malý otvor. Olej uložený na dně akumulátoru je extrahován přes tento otvor a míšen s plynným chladivem v poměru 3% oleje a 97% plynu. Toto zaručuje adekvátní mazání pohybujících se částí kompresoru.

 

 

      Dehydrátor

       

      10.JPG   

      Dehydrátor slouží jako rezervoár pro kapalné chladivo. Dále propouští na výstup pouze kapalné chladivo. Rovněž filtruje chladivo a odstraňuje z něj vlhkost.

 

Tekuté chladivo při vysokém tlaku prochází z kondenzátoru na vstup dehydrátoru. Sušící element uložený na dně dehydrátoru odstraňuje vlhkost absorbovanou chladivem a odfiltrovává z chladiva nečistoty.

 

Chladivo pak prochází stoupacím vedením na výstup dehydrátoru a dále do expanzního ventilu.

 

Dehydrátor může pojmout pouze omezené množství vlhkosti, další vlhkost může způsobit zamrznutí – zablokování expanzního ventilu.

 

Expanzní ventil

 

11.JPG

 

      Expanzní ventil ovládá průtok chladiva do výparníku v závislosti na teplotě a tlaku.

 

Chladivo přichází z dehydrátoru přes spodní otvor expanzního ventilu a je vstřikováno do výparníku v přesně odměřeném množství. Odměřování chladiva je prováděno ventilem který je uváděn v činnost kapalným chladivem zachyceným v membránové hlavě expanzního ventilu.

 

Plynné chladivo přicházející z výparníku proudí volně přes horní otvor expanzního ventilu do kompresoru.

 

Kapalné chladivo přichází z dehydrátoru a proudí na vstup expanzního ventilu.Odsud proudí přes kuličkový ventil a je atomizováno. Dále chladivo proudí na výstup expanzního ventilu a dále do výparníku.

 

Otevírání kuličkového ventilu je ovládáno teplotou a tlakem plynného chladiva vystupujícího z výparníku.

 

Pokud například teplota plynného chladiva přicházejícího z výparníku v horní části expanzního ventilu stoupá, kapalné chladivo uzavřené v membránové hlavě je také zahříváno přes senzor teploty a stoupá. Chladivo expanduje a nutí kuličku v sedle ventilu k pohybu směrem dolů pomocí membrány a šoupátka ventilu, takže se sedlo ventilu otevře. Toto zvyšuje průtok chladiva do výparníku, výparník se zchladí a teplota plynného chladiva vycházejícího z výparníku se dále sníží. Kuličkový ventil se opět zavře jakmile se teplota ve výparníku sníží a chladivo v membránové hlavě se ochladí.

 

 

Další články o klimmatizaci:

http://mtw.fordclubs.org/article.php?article=133&rubrik=1

http://mtw.fordclubs.org/article.php?article=55&rubrik=1

edit
cmc.fordclubs.org
 Created by BasicX, Zbynek | Nahoru | Home | E-mail
 
 Copyright © 2003 - 2009 CMC + CFC, všechna práva vyhrazena