Praca układu klimatyzacji

Kończy się zima – to znak, że nadchodzi gorący okres dla klimatyzacji samochodowej. Aby wypełniała swoje zadania, a jednocześnie nie była źródłem kłopotów zdrowotnych, musi być okresowo obsługiwana. Pożądane jest, aby osoba wykonująca taką obsługę, znała zasadę pracy tego układu. Poznajmy ją.

Fizyka u podstaw
Praca układu klimatyzacji to następujące po sobie wymiany ciepła i zmiany stanów skupienia. Poznajmy najpierw podstawowe zasady dotyczące ciepła i jego wymiany:
- temperatura to informacja o stanie cieplnym ciała;
- jeśli dwa ciała mają tę samą temperaturę, to ich stan cieplny jest ten sam, a więc po ich zetknięciu energia cieplna, zwana w skrócie ciepłem, nie przepłynie między nimi;
- ciepło przepływa tylko między ciałami w różnym stanie cieplnym, czyli o różnych temperaturach;
- ciepło przepływa zawsze z ciała o temperaturze wyższej do ciała o temperaturze niższej, oczywiście do momentu ewentualnego wyrównania temperatur obu ciał.
[center] [gallery][/gallery] [gallery][/gallery] [gallery][/gallery] [gallery][/gallery] [gallery][/gallery] [gallery][/gallery] [/center]

Rys. 1. Woda wskutek dostarczania lub utraty ciepła zmienia temperaturę (odcinki A-B, C-D, E-F, F-G, H-I) lub stan skupienia przy stałej temperaturze (odcinki B-C, D-E, G-H). Podane temperatury zmiany stanów skupienia występują przy ciśnieniu zewnętrznym ok. 100 kPa (ciśnienie absolutne, czyli względem próżni). Opis wykresu w artykule.

Rys. 2. Schemat typowego układu klimatyzacji. Elementy układu: 1 –  sprężarka; 2 – sprzęgło sprężarki; 3 – skraplacz; 4 – wentylator elektryczny; 5 – filtr-osuszacz; 6 – parownik; 7 – dmuchawa elektryczna; 8 – zawór rozprężny. Temperatury powietrza zaznaczone na ilustracji (w nawiasach temperatury przykładowe): T1 – temperatura powietrza otoczenia (25OC); T2 – temperatura powietrza napływającego z otoczenia po przepłynięciu przez skraplacz (32OC); T3 – temperatura powietrza napływającego z otoczenia po przepłynięciu przez parownik (10OC). W charakterystycznych dla układu klimatyzacji przekrojach przewodów czynnika chłodniczego, zaznaczonych też na wykresie na rys. 3, temperatury i ciśnienia mają następujące teoretyczne wartości: A i B – p = 250 kPa, T = -5OC; C i D ­– p = 1500 kPa, T = 56OC (uwaga! ciśnienia są w skali absolutnej). Rzeczywiste temperatury są nieco inne, co wyjaśniam w artykule. Również w rzeczywistości ciśnienia w przekrojach A i B oraz B i C nie mają tych samych wartości ze względu na opory przepływu. (Na podstawie materiałów firmy Hella i Poradnika Serwisowego nr 2/2004: Klimatyzacja, Wydawnictwa Instalator Polski.)

Rys. 3. Granica pomiędzy stanem ciekłym a gazowym lub inaczej wykres temperatury wrzenia dla czynnika chłodniczego R134a w zależności od ciśnienia. Zaznaczone na wykresie punkty – niebieski i czerwony – ilustrują teoretyczne wartości ciśnień i temperatur występujące w przekrojach, odpowiednio: A i B oraz C i D, układu klimatyzacji przedstawionego na rys. 2. (Na podstawie materiałów firmy Hella i Poradnika Serwisowego nr 2/2004: Klimatyzacja, Wydawnictwa Instalator Polski.)

Rys. 4. Przekrój zespołu klimatyzacyjnego i schemat jego układu sterowania. Elementy układu: 1 – dmuchawa; 2 – parownik, 3 – czujnik temperatury parownika; 4 – nagrzewnica; 5 – czujnik temperatury powietrza wypływającego do przedziału pasażerskiego; 6 – regulator wymaganej temperatury w przedziale pasażerskim; 7 – czujnik temperatury powietrza w przedziale pasażerskim; 8 – sterownik układu klimatyzacji; 9 – odprowadzenie wody skraplającej się na parowniku; 10 – sprężarka układu klimatyzacji; 11 – zawór elektromagnetyczny płynu chłodzącego silnik. Kanały przepływu powietrza: a – dopływ powietrza z zewnątrz; b – nawiew powietrza na szyby; c – nawiew do strefy środkowej przedziału pasażerskiego; d – wlot powietrza z przedziału pasażerskiego, tzw. obieg wewnętrzny powietrza; e – kanał obejściowy; f – nawiew powietrza na nogi. (Źródło: Bosch)

Rys. 5. Elektryczna nagrzewnica powietrza i jej elementy: 1 – złącze elektryczne oraz elektroniczne układy regulacyjne; 2 – lamele oddające ciepło przepływającemu powietrzu; 3 – elementy grzejne typu PTC. (Źródło: Catem)

Rys. 6. Przekrój zespołu klimatyzacyjnego z elektryczną nagrzewnicą powietrza. Elementy na rysunku: 1 – parownik układu klimatyzacji; 2 – nagrzewnica układu chłodzenia silnika; 3 – nagrzewnica elektryczna. (Źródło: Catem)

Druga dawka teorii dotyczy zmiany stanów skupienia ciał na przykładzie wody. Jeśli będziemy ogrzewać lód o temperaturze -10OC (odcinek A-B, rys. 1), to lód będzie przyjmował to ciepło. Woda pozostanie nadal w formie lodu, ale jego temperatura będzie rosnąć. Gdy osiągnie 0OC, rozpocznie się zmiana stanu skupienia – ze stałego na płynny (odcinek B-C). Mimo stałego dostarczania ciepła podczas topnienia lodu temperatura mieszanki wody i lodu jest stała. Dostarczane ciepło nazywamy utajonym ciepłem topnienia. Jego dostarczanie nie powoduje wzrostu temperatury, ale...

Reklama w Świecie Opon

Raport warsztatowy

Zapisz się, aby otrzymywać regularnie "Raport Warsztatowy"

Twój e-mail

Zamów prenumeratę

Projekt i realizacja:
2007-2012 GlobalVanet