Важные теплообменники — за что отвечают конденсор и испаритель системы кондиционирования автомобиля?
Работа автомобильного кондиционера основана на переходе хладагента из одного агрегатного состояния в другое: при испарении хладагента поглощается тепло из салона машины, а при последующей конденсации хладагента это тепло рассеивается в атмосферу. Эти процессы происходят в двух теплообменниках, установленных в салоне (испаритель) и во фронтальной части автомобиля (конденсор).
Качество охлаждения салона, нагрузка на компрессор и многие другие параметры в значительной степени зависят от того, насколько эффективно эти два теплообменника выполняют свою функцию.
Основное назначение конденсора — обеспечивать конденсацию предварительно сжатого компрессором газообразного хладагента. Поскольку при сжатии температура хладагента значительно повышается, процесс конденсации невозможен без отвода тепла во внешнюю среду. Как раз этим и занимается конденсор.
Главной его особенностью по сравнению с другими теплообменниками (радиатором двигателя, испарителем, интеркулером и т. д.) является возможность работать под значительно более высоким внутренним давлением — до 34 бар. Этой особенностью, а также необходимостью преобразовывать хладагент из газообразного состояния в жидкое, обусловлен ряд нюансов конструкции конденсоров.
В конденсорах DENSO используется высококачественный алюминий, обладающий максимальной теплопроводностью, благодаря чему обеспечивается эффективный теплообмен с внешней средой. К тому же алюминий не подвержен коррозии и достаточно пластичен. Последние два качества обеспечивают надежную защиту алюминиевых конденсоров DENSO от протечек и других механических повреждений.
Для конденсоров DENSO была разработана конструкция с большим количеством каналов охлаждения сверхтонкого сечения. Такой дизайн обеспечивает значительно большую поверхность охлаждения, что позволяет хладагенту быстрее и эффективнее переходить в жидкое состояние. Сверхтонкие каналы не требуют значительного увеличения толщины стенок для подержания работы при высоком давлении, в силу чего конденсор, оставаясь эффективным и надежным, отличается компактностью и легкостью.
Значительная часть современных конденсоров DENSO оснащена встроенным ресивером осушителем. Раньше автовладельцу периодически приходилось менять осушитель в силу несовершенства используемых для абсорбирования влаги материалов. Встроенные осушители служат гораздо дольше и меняются только в случае разгерметизации системы кондиционирования, например, при проведении ремонта автомобиля или замене компонентов самой системы. Кроме того, такое решение повышает герметичность контура охлаждения
В зависимости от необходимой производительности конденсоры DENSO доступны в двух-, трех- или многоконтурном исполнениях, благодаря чему обеспечивается надлежащее соотношение теплообмена, площади рассеивания и производительности для каждого конкретного варианта применения. Такой подход возможен потому, что инженеры DENSO разрабатывают решения для кондиционирования индивидуально для каждой модели автомобиля в строгом соответствии с требованиями производителя, в силу чего конденсоры, равно как и другие компоненты систем кондиционирования DENSO, обладают оригинальным качеством и максимально легко интегрируются в конструкцию автомобиля.
По функционалу испаритель — полная противоположность конденсора: в нем происходит переход хладагента из жидкого состояния в газообразное за счет нагрева и испарения хладагента. Нагреваясь и испаряясь, хладагент собирает тепло из салонного воздуха, проходящего через ребра испарителя, и переносит это тепло дальше по системе для последующего выведения в атмосферу в конденсоре. При этом воздух, прошедший через испаритель, охлаждается и понижает температуру в салоне автомобиля
Функционал испарителя предопределил конструкцию агрегата — его каналы толще, чем в конденсоре, а работа при низком давлении не требует увеличения прочности стенок каналов. Важной особенностью работы испарителя является низкая температура его поверхности (по сравнению с температурой воздуха как снаружи, так и внутри автомобиля). Из-за этого испаритель может покрываться конденсатом, небольшие лужицы которого можно наблюдать под машиной при ее долгой стоянке с включенным кондиционером.
Наличие конденсата требует усиленной защиты испарителя от коррозии. Помимо этого, необходимо свести к минимуму риск возникновения и размножения бактерий, которые неизбежно появляются во влажной среде, окружающей испаритель. Для решения этой проблемы на поверхность испарителей DENSO наносится особое покрытие. Оно препятствует росту бактерий и появлению неприятного запаха в салоне. Высококачественный алюминий, применяемый в конструкции испарителя, надежно противостоит коррозии. Таким образом обеспечивается долгая и беспроблемная работа одного из самых труднодоступных элементов системы кондиционирования. В некоторых случаях для доступа к испарителю может понадобиться разборка половины салона автомобиля.
Слаженная и правильная работа всех элементов системы кондиционирования — залог ее долгой жизни. Эффективное отведение тепла в атмосферу конденсором снижает нагрузку на компрессор, от площади и производительности испарителя во многом зависти комфорт в салоне. Чем быстрее охлаждается салон, тем реже система будет включать компрессор на полную мощность, что также положительно влияет на долговечность всех узлов. Качественные теплообменники от DENSO — это гарантия того, что кондиционер будет исправно и быстро охлаждать салон автомобиля на протяжении долгих лет. Эти и другие компоненты системы кондиционирования DENSO для рынка послепродажного обслуживания автомобилей можно подобрать в нашем электронном каталоге.
Испаритель системы кондиционирования авто
Как работает автокондиционер
Не каждый знает, но автокондиционер работает так же, как бытовой холодильник. Только конструкция немного отличается. Рассмотрим принцип работы автомобильного кондиционера, это поможет вам обеспечить более длительную работу устройства без замен и ремонтов.
Из чего состоит автомобильный кондиционер?
Главный принцип действия любого автомобильного кондиционера основан на возможности веществ забирать и отдавать тепло со сменой агрегатного состояния. Поэтому подобные аппараты конструктивно схожи и состоят из похожих компонентов.
Узлы автомобильного кондиционера:
Названные элементы взаимосвязаны, устройство автомобильного кондиционера получается зацикленным и герметичным. Теперь для понимания принципа действия агрегата познакомимся с каждым из компонентов подробнее.
Компрессор.
Компрессор нагнетает хладагент – агрегат создает давление, из-за которого фреон начинает двигаться по каналам. В автотехнике используют разные по конфигурации компрессоры. Шире остальных распространены устройства роторно-лопастного и поршневого типа, но попадаются и комбинированные модели – приспособления, которые функционируют по принципу Ванкеля (роторно-поршневые).
Контур вокруг кондиционера разбит на 2 части:
Виды привода компрессора
Конденсатор
В конденсаторе фреон меняет газообразное агрегатное состояние на жидкое, что сопровождается интенсивным выделением тепла. Конструктивно элемент выглядит, как стандартный радиатор из сплава алюминия, соединенный с вентиляторами.
Чтобы процесс конденсации хладагента стал возможен, предусмотрено отведение тепла. С этой целью конденсатор устанавливают под радиатором системы охлаждения двигателя. Воздушный поток забирает лишнее тепло от конденсатора либо естественным путем из-за движения машины, либо принудительно – под воздействием вентиляторов.
Испаритель
По конструкции испаритель кондиционера представляет собой радиатор, прибор размещают в салоне под торпедо. Фреон испаряется и поглощает тепло из внутрисалонного воздуха.
Чтобы охлаждение салона автомобиля шло продуктивнее, на испарителе стоит электрический кулер. Когда включается вентилятор, созданный принудительно поток воздуха необходимой интенсивности.
Влага, которая присутствует в атмосфере салона, собирается на поверхности испарителя и через специальные дренажи выводится наружу со стороны днища автомобиля.
Осушитель
Из-за постоянных температурных изменений влага после попадания в систему превращается в ледяные кусочки. Кристаллы способны повредить многие узлы кондиционера – например, компрессор или его шкив.
Инженеры добавили в конструкцию осушитель. Это емкость, наполненная специальным составом, которое улавливает и собирает лишнюю влагу.
Дроссель или ТРВ
С помощью терморегулирующего вентиля (ТРВ) контролируется давление в оборудовании для охлаждения. Кроме того, здесь запускается этап испарения фреона.
ТРВ присутствует не на каждой модели машины. Если в ТС предусмотрен климат-контроль, вероятно, производитель установил дроссель вместе с аккумулятором. Первый прибор работает как регулирующий давление клапан, второй собирает излишки фреона.
Электрооборудование
Электрическое оснащение в системе кондиционирования воздуха предназначено для:
В оборудовании расположены температурные датчики – для охлаждающей жидкости, на испарителе. Также термодатчик обеспечивает автоматическое включение и выключение радиатора. На разных моделях ТС схема подключения и число устройств меняется.
На передней приборной панели располагается управляющая панель, при помощи которой человек легко настраивает режим функционирования автомобильного кондиционера путем нажатия пары кнопок.
Магистрали
Все магистрали разбиты на 2 группы – с высоким и низким давлением.
Когда компрессор нагнетает фреон, его давление достигает существенных значений – 250-270 кПа. А в результате сжатия образуется повышенная температура – до 150 градусов.
Магистрали высокого давления проходят усиленную проверку перед установкой. Они должны стабильно работать – выдерживать воздействие повышенных температур и значительных нагрузок.
Для прокладки магистралей низкого давления достаточно использовать обычные трубки. По ним хладагент протекает уже без нагрузок, его давление примерно равно атмосферному. Высоких температур также нет.
Принцип работы автомобильного кондиционера
Работа автомобильного кондиционера основана на цикличности:
Очевидно, процесс зацикливается и запускается заново.
Работа кондиционера в составе климат-контроля
Автокондиционеры работают как отдельные устройства, либо в качестве компонента климат-контроля. При втором варианте в машине установлен блок управления. Через ЭБУ системы кондиционирования воздуха, обогрева и вентиляции объединены в единую схему.
При работе климат-контроля для поддержания комфортной температуры в салоне авто воздух подогревается вслед за охлаждением. Т. е. микроклимат регулируется за счет попадания части воздуха из испарителя в радиатор печки. Воздух смешивается с основным и приходит в нужное человеку состояние.
Панель управления системой климат-контроля
Независимо от того, действует ли система кондиционирования самостоятельно или входит в климат-контроль, ее конструкция остается неизменной. Она требует одинакового подхода к использованию.
Эксплуатация и обслуживание автомобильного кондиционера
Автомобильным кондиционером надо правильно пользоваться и своевременно ухаживать. Тогда оборудование проработает долго.
Подобные устройства управляются и настраиваются либо вручную через панель, либо в автоматическом режиме, если это климат-контроль.
При мануальном управлении пользователь сам настраивает:
Климат-контроль сам выполняет основные операции без участия человека.
По правилам необходимо проветрить салон автомобиля, прежде чем включать кондиционер. Это нужно, чтобы температуры в салоне и на улице уравновесились. Резкие температурные скачки вредны для здоровья.
Кроме того, холодный воздух в нагретом салоне авто способен спровоцировать образование микротрещин на стеклах. Они не будут видны сразу, но постепенно характеристики остекления ухудшатся.
Не стоит включать кондиционер на полную мощность. Это влечет резкий перепад температуры. Важно воздерживаться от такого шага, если в салоне сидит ребенок – при детях порой лучше не пользоваться кондиционером.
Каждый автокондиционер способен работать в 2 режимах:
Постепенно фильтры засоряются. С увеличением количества пыли и грязи в них ухудшается и качество воздуха в автомобиле. Соответственно, полезно чистить радиатор кондиционера и по мере загрязнения менять фильтры, чтобы в воздухе не появилось лишней грязи, бактерий и неприятного запаха.
Засорившийся радиатор автокондиционера
Пространство под капотом лучше держать в чистоте для продления срока службы как всего автомобиля, так и кондиционера в частности. Рекомендуется уделять конденсатору, в котором по весне накапливаются соли. Это распространенная причина слабой работы оборудования.
При обслуживании подкапотного пространства также стоит осматривать крепления трубок с фреоном. Они не должны болтаться и вибрировать, иначе вещество может протечь.
Поддержание подкапотного пространства в чистоте
Перед приходом лета тщательная подготовка автомобильного кондиционера не нужна. Оправданы некоторые меры предосторожности. Рекомендуется заранее проверить работу оснащения. Если есть подозрения, выполняют указанные выше процедуры. Также для диагностики или заправки кондиционера всегда можно воспользоваться услугами автосервиса.
Распространенные поломки автомобильного кондиционера
При отсутствии должного ухода наиболее частые поломки свойственны конденсатору. Этот теплообменник постоянно подвергается высокому давлению, кроме того в силу расположения рядом с радиатором охлаждения автомобиля он испытывает механические нагрузки. В радиатор летит грязь, пыль, соль и реагенты с дороги. Кроме того, из-за вибрации со временем появляются микротрещины и, как итог, утечка хладагента.
Периодически ломаются механические узлы. Например, подшипники. Признаки – шум кондиционера при включении, во время работы.
Хуже, когда кондиционер шумит при запуске и затихает при отключении. Это говорит о люфте у компрессора.
Автокондиционер – полезное, но сложное оборудование. Соблюдайте перечисленные в статье правила эксплуатации автомобильного кондиционера, чтобы техника годами радовала комфортом в салоне.
Устройство кондиционера автомобиля
В современных автомобилях микроклимат в салоне обеспечивается тремя системами – вентиляции, обогрева и кондиционирования. И конструктивно самой сложной из них является кондиционер, в задачу которого входит охлаждение воздуха в салоне летом. Несмотря на это система кондиционирования достаточно распространена и устанавливается на многие авто даже бюджетного сегмента.
Принцип работы кондиционера автомобиля построен на свойстве определенных веществ поглощать и отдавать тепло при смене агрегатного состояния. Этот же принцип используется в бытовых холодильниках и стационарных кондиционерах. Поэтому все перечисленные устройства конструктивно очень схожи и состоят из одних и тех же составных элементов. Но автомобильный кондиционер отличается более компактными размерами и типом привода одного из основных узлов – компрессора.
Составные элементы
В целом, устройство автокондиционера включает в себя:
Все перечисленные элементы соединены между собой магистралями, поэтому система закольцована и герметична. Основным рабочим элементом в системе кондиционирования является хладагент (фреон) – вещество, обеспечивающее поглощение и отдачу тепла.
Компрессор и его привод
Компрессор – узел, осуществляющий нагнетание хладагента. Он создает давление и обеспечивает движение фреона далее по системе. На автотранспорте применяется несколько видов компрессоров, отличающихся по конструкции. Наибольшее распространение получили компрессоры роторно-лопастного и поршневого типов, хотя встречаются и более интересные конструкции, к примеру, узел, работающий по принципу Ванкеля.
Устройство поршневого компрессора
Компрессор является своеобразным разделителем, который всю систему делит на контуры высокого и низкого давлений. Контур высокого давления включает в себя все элементы до испарителя, а к контуру низкого давления относится лишь магистраль, соединяющая испаритель с компрессором.
Компрессоры, используемые на автомобилях, обычно механические и в действие они приводятся от коленчатого вала посредством ременной передачи. Но поскольку, кондиционер используется не постоянно, то конструкция привода оснащена механизмом отключения компрессора. Обычно в качестве такого механизма используется электромагнитная муфта. Реже, но тоже используется электропривод компрессора – узел работает за счет электродвигателя. Такой привод используется на электромобилях.
Еще один тип привода – комбинированный, используется на некоторых гибридных моделях. На таких авто компрессор может работать как от электродвигателя (во время движения на аккумуляторах), так и от коленчатого вала (при задействовании ДВС).
Магистрали
Магистрали высокого давления рассчитаны на значительные нагрузки и температурное воздействие. При нагнетании фреона компрессором, давление хладагента существенно возрастает – до 250-270 кПа. При этом сжатие сопровождается сильным нагревом вещества (до 150 град). Поэтому к магистралям высокого давления выдвигаются серьезные эксплуатационные требования.
Магистрали низкого давления – обычные трубки, поскольку после испарителя давление хладагента сильно падает и по трубке проходит фреон практически с атмосферным давлением.
Конденсатор
В конденсаторе происходит переход хладагента из газообразного в жидкое состояние, сопровождающееся активным выделением тепла. Этот составной элемент представляет собой обычный радиатор (обычно из алюминиевых сплавов), на который установлены вентиляторы.
Расположение конденсатора в автомобиле
Чтобы произошла смена агрегатного состояния хладагента, необходимо обеспечить отвод тепла. Поэтому конденсатор располагается в передней части авто под радиатором системы охлаждения. Это обеспечивает при движении авто поток воздуха, который и забирает тепло от конденсатора, тем самым обеспечивая конденсирование фреона. А если воздушного потока недостаточно, он создается принудительно – вентиляторами.
Осушитель
Постоянные перепады температуры приводят к тому, что влага, попавшая внутрь системы, кристаллизируется (становиться кусочками льда), которые могут повредить составные элементы кондиционера, в первую очередь – компрессора. Чтобы этого не произошло, в конструкцию добавлен осушитель. Представляет он собой емкость со специальным наполнителем, улавливающим влагу.
ТРВ, дроссель
Терморегулирующий вентиль (ТРВ) – клапан, обеспечивающий контроль давления в системе, также в этом узле начинается процесс испарения хладагента.
Виды и исполнение ТРВ
ТРВ используется не на всех автомобилях. Ряд автопроизводителей вместо него применяет дроссель и аккумулятор (в основном в системах с климат-контролем). Дроссель выступает в качестве клапана регулировки давления, а аккумулятор – компенсационный резервуар, в котором удерживается лишний фреон.
Испаритель
Испаритель – еще один радиатор, используемый в конструкции системы кондиционирования, но размещен он в салоне (под приборной панелью). В этом элементе происходит испарение хладагента, которое сопровождается сильным поглощением тепла из окружающей среды. При этом влага, находящаяся в воздухе, конденсируется на поверхности радиатора. Чтобы конденсат не попал в салон, испаритель оснащен системой дренажа, по которой вода выводится наружу (под авто).
Для активной отдачи тепла и распространения охлажденного воздуха по салону, на испаритель установлен электровентилятор, обеспечивающий принудительное создание воздушного потока.
Электрооборудование
Поддержание заданной температуры, управление кондиционером, принудительная подача воздуха обеспечивается электрооборудованием.
Поддержание нужной температуры происходит благодаря ряду температурных датчиков:
Вариант электрической схемы кондиционера
В зависимости от модели автомобиля могут использоваться другие датчики и иная схема управления.
Управление оборудованием происходит на блоке, установленном на передней панели. За счет органов управления кондиционер включается в работу, выполняется регулировка температурного режима.
Кондиционер в составе климат-контроля
Кондиционер может быть, как отдельной системой, так и входить в состав климат-контроля. Во втором случае все системы салона – вентиляции, обогрева и кондиционирования взаимодействуют между собой и управляются электронным блоком (ЭБУ). К примеру, поддержание нужной температуры в салоне обеспечивается подогревом воздуха после охлаждения. То есть, часть воздушного потока, прошедшего испаритель, подается на радиатор печки, а после смешивается с основным, тем самым регулируя температуру. При этом устройство кондиционера автомобиля, используемого в климат-контроле, не отличается от оборудования, выполненного в виде отдельной системы.
Принцип работы
Функционирование кондиционера осуществляется по замкнутому кругу. Компрессор выполняет нагнетание газообразного фреона, создавая давление, из-за чего хладагент разогревается. После этого по магистрали высокого давления вещество подается в конденсатор. В нем за счет отдачи тепла происходит конденсирование фреона, и он становиться жидкостью, все еще находящейся под давлением.
После конденсатора по магистралям хладагент движется дальше и проходит через осушитель, где из него удаляются частицы воды и других примесей, чтобы они не привели к поломке системы.
Из осушителя жидкий хладагент поступает в ТРВ, где происходит регулировка (снижение) давления. При этом падение давления приводит к началу процесса перехода в газообразное состояние. То же самое происходит и в системах, оснащенных дросселем с аккумулятором.
После ТРВ фреон попадает в испаритель, в котором происходит сильное падение давления из-за чего хладагент начинает испаряться, поглощая тепло из окружающей среды. Вода же, сконденсировавшаяся на поверхности радиатора, по дренажному каналу выходит из салона.
Пройдя испаритель хладагент, уже в газообразном состоянии, по магистрали низкого давления поступает к компрессору, и весь процесс повторяется вновь.
Положительные и отрицательные стороны
Если говорить о достоинствах системы кондиционирования, то оно всего одно – кондиционер обеспечивает прохладу в салоне летом. При этом не нужно открывать окна в авто, поскольку воздух внутрь поступает через систему вентилирования, проходя через салонный фильтр. Поэтому водителю не приходится дышать пыльным воздухом с примесями выхлопных газов (при движении в условиях города и простаивании в пробках).
А вот недостатков кондиционера – достаточно много:
Несмотря на большое количество недостатков, кондиционер – популярное оборудование и многие автовладельцы даже не рассматривают авто, не оснащенное таким устройством. А в некоторых европейских странах установка автокондиционера обязательное условие для автопроизводителей, эксплуатация авто без кондиционера в таких странах запрещена.