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.
Как выбрать радиатор кондиционера
Автомобильный кондиционер – технически сложный элемент, который состоит из нескольких деталей. Эксперты Avto.pro рассказали, что различия между обычным бытовым кондиционером и автомобильным видны невооруженным взглядом, принципиальная схема работы обоих приборов одинакова. Грубо говоря, работа кондиционера сводится к нагреванию и сжатию фреона с последующей его конденсацией. Конструктивный элемент кондиционера, называемый конденсором – тема нашего обсуждения. В народе конденсор просто называют радиатором, что отчасти верно – в конденсоре фреон, предварительно сжатый и нагретый, быстро охлаждается, переходя в жидкую фазу.
Работа автомобильного кондиционера
Несмотря на то что каждый автопроизводитель хочет сделать так, чтобы в салоне автомобиля как пассажирам, так и водителю было комфортно находиться, интересных решений нашлось всего два. Конкретнее: кондиционер, климат-контроль. Последнее решения рассмотрим чуть позже. Пока что разберемся в принципе работы всем привычного кондиционера. Вот как выглядит наиболее распространенная рабочая схема:
1. При включении кондиционера сразу же начинает свою работу электромагнитная муфта, а также прижимной диск из стали. Если слышится щелчок – диск примагничен к шкиву;
2. Шкив, сцепленный с ремнем, начинает работать вхолостую. Также начинает свою работу компрессор – сложный, и, возможно, самый важный элемент кондиционера;
3. Компрессор сжимает фреон, который движется к конденсору (он же радиатор);
4. В конденсоре температура фреона падает и он конденсируется;
5. Из конденсора жидкий фреон двигается к так называемому ресиверу-осушителю;
6. Фреон движется в сторону автомобильного салона, совершает работу и попадает в ТРВ (терморегулирующий вентиль);
7. Сразу после ТРВ фреон попадает в испаритель, где начинается его кипение и охлаждение. По сути, испаритель является радиатором, но только малого размера;
8. Фреон быстро охлаждает испаритель, обдуваемый вентилятором. Последний помогает сдуть холод в салон авто;
9. Фреон снова попадает в компрессор. Здесь круг замыкается.
За исправной работой кондиционера «следят» датчики. Количество датчиков самое разное. К примеру, на ресивере-осушителе имеется датчик, отвечающий за исправное включение второй скорости встроенного вентилятора. Если давление в напорной магистрали (от компрессора к ТРВ) слишком высоко, датчик выводит вентилятор на полную мощность. При этом еще один датчик отвечает за исправное включение компрессора кондиционера в случаях, когда в так называемой напорной магистрали устанавливает сверхвысокое давление. И еще один датчик отвечает за включение компрессора в тех случаях, когда испаритель становится слишком холодным. Это можно назвать джентльменским набором – без всех указанных элементов кондиционер не будет работать стабильно.
Отличия климат-контроля от кондиционера
В самых современных автомобилях почти всегда есть система климат-контроля. На первый взгляд она ничем не отличается от обычного кондиционера – точно так же охлаждает воздух и устраняет из него влагу. Давайте рассмотрим основные функции обеих систем:
— Кондиционер. Отвечает за охлаждение воздуха в салоне, его циркуляцию и осушение. Важнейшие элементы: радиатор, компрессор, трубчатая система (магистрали);
— Климат-контроль. Поддерживает задаваемую температуру воздуха в салоне на одном уровне, по возможно регулирует влажность воздуха. Пункта всего два, но только посмотрите, из каких элементов состоит система климат-контроля: кондиционер, простейшая отопительная система, фильтрующие элементы, ряд датчиков, блок управления. Самые продвинутые системы климат-контроля учитывает температуру воздуха, освещенность салона, чистоту воздуха в салоне.
Без сомнений, климат-контроль намного эффективнее простого кондиционера. Оснащенная множеством датчиков, эта система будет следить не только за соблюдением оптимального температурного режима, но и за чистотой воздуха в салоне. А самые дорогие и продвинутые система и вовсе могут работать по нескольким зонам: пассажиры на задних сиденьях могут отрегулировать работу климат-контроля со своего пульта, а пассажир спереди и водитель – со своего.
Правильная эксплуатация радиатора кондиционера
В практически идеальных условиях конденсор обувается воздухом снаружи автомобиля и температура фреона внутри имеет допустимые значения. В этом и кроется главная проблема: конденсор должен выдерживать сильные потоки воздуха, поскольку он находится спереди автомобиля и фактически ничем не защищен от воздействия агрессивной внешней среды. Дабы избежать проблем, связанных с поломкой радиатора кондиционера (равно как и всей системы вообще), нужно следить за:
— Чистотой конденсора. Между конденсором и радиатором охлаждения ДВС почти всегда есть грязь и пыль. Это тревожный знак. Основной радиатор и конденсор нужно изредка промывать холодной водой;
— Уровнем фреона в системе. Несмотря на то что система герметична, за год она теряет в среднем 20% фреона. Кондиционер периодически нужно заправлять;
— Исправной работой вентилятора кондиционера. Особенно важно следить за исправным включением 1-й и 2-й скорости вентилятора;
— Состоянием уплотнителей. На разных моделях авто количество уплотнителей кондиционера может быть самым разным. К примеру, кондиционер на Smart имеет 10 колечек-уплотнителей. Если хотя бы один уплотнитель сильно изнашивается, не избежать утечек фреона.
Одним из верных способов защитить радиатор кондиционера от поломок является установка специальных защитных решеток. Они не гарантируют защиты от загрязнения, но серьезно уменьшают вероятность того, что радиатор треснет от сильного механического воздействия – крупные камни будут задерживаться сеткой, а мелкие в принципе не могут серьезно навредить металлической детали.
Неисправности радиатора кондиционера
Причин, по которым конденсор может сломаться и окончательно выйти из строя, очень много. Основная причина же одна – механические повреждения. Радиатор состоит из алюминиевых трубок, на которые напаиваются пластины (ребра). Алюминий отличается от той же стали легкостью и неплохой защищенностью от коррозии, однако, уступает ей в прочности. Вот какие дефекты может иметь алюминиевый радиатор кондиционера:
— Трещины, дыры, повреждения ребер и прочие механические повреждения. Конденсор должен быть в целостности, иначе он не справится со своей основной задачей. Такие повреждения считаются легкими – при некоторой сноровке их можно устранить самостоятельно;
— Следы коррозии. В случае если коррозия глубокая, способов «реанимировать» радиатор нет – рано или поздно в нем начнется течь, а пайка уже вряд ли поможет;
— Загрязнения. Одно из грубых нарушений правил эксплуатации кондиционера – не следить за чистотой конденсора. Со временем он покрывается солями, негативно воздействующими на металл.
Если с чисткой радиатора все понятно, то с механическими повреждениями чуть сложнее. Если есть основания полагать, что деталь повреждена и нуждается в ремонте, то сначала ее нужно как можно более осторожно демонтировать (важно не повредить ребра) и приступить к ремонту. Он может быть следующим:
— Внутренний. Суть в том, что снятый радиатор просушивается, в него засыпается герметик, а уже потом внутрь заливается горячая вода. Внутренний ремонт не слишком хорош потому, что не прореагировавшие с водой частички порошка могут забить систему;
— Наружный. Варианта два: использовать аргонную сварку или же эпоксидный клей. Места утечки фреона зачищают и герметизируют клеем. Такой клей эффективен даже для ремонта радиаторов с крупными трещинами. Самый радикальный способ ремонта аргонная сварка или пайка.
Для предотвращения коррозийных процессов и продления «жизни» радиатора кондиционера его поверхность имеет смысл обрабатывать химическими аэрозолями, которые иногда можно найти в магазинах автохимии или в интернет-магазинах. Разумеется, перед использованием аэрозоля радиатор нужно помыть и обезжирить.
Как подобрать радиатор кондиционера
По словам многих автолюбителей, проще и дешевле найти новый радиатор на авторазборке. Это справедливо в тех случаях, когда будет меняться деталь на поддержанном автомобиле. Если транспортное средство новое, нужно покупать новый конденсор или же попытаться отремонтировать уже имеющийся – это надежное, пусть и не всегда бюджетное решение. Новую деталь можно искать следующими способами:
— По VIN-коду. Зная код транспортного средства можно с легкостью найти любую деталь, входящую в заводскую комплектацию. Вероятность допустить при подборе ошибку нулевая;
— По данным авто. Для замены деталей кондиционера нужно руководствоваться следующими данными: марка, модель, год выпуска, данные мотора. Так можно найти и оригинал, и подходящие аналоги.
Второй способ активно используется при поиске запчастей в интернет-каталогах. Ими имеет смысл пользоваться тогда, когда автолюбитель хочет найти бюджетный аналог и не склоняется в покупке оригинала – в сети их найти проще, а цены зачастую более демократичные.
Экскурс по брендам
При выборе аналога важно не только подобрать деталь, совместимую с автомобилем, но и уделить внимание производителю. Все автолюбители наслышаны о плохом качестве китайских запчастей, но на деле в Китае производят как отличные товары (те же тайваньские бампера), так и совсем плохие. По этой причине важно держать в уме имена тех брендов и производителей, которые выпускают действительно хорошие запчасти – строгого соответствия между страной производства и самим производителем здесь нет. Хорошие радиаторы кондиционера выпускают следующие компании:
— Behr-Hella (Германия) – выпускает продукцию неизменно высокого качества. Цена не самая демократичная. Немецкие радиаторы нередко используются как оригиналы – часть продукции идет прямо на заводы автоконцернов, сертифицируется и устанавливается в автомобиль;
— Nissens (Дания) – компания является одним из лидеров на вторичном рынке запчастей. Качество выше среднего, цена радует. Минус: есть шанс попасть на подделку, которая ничем не лучше пресловутого «Китая»;
— Termal (Тайвань) – производитель, чья продукция практически ни в чем не уступает оригиналам. Если повезет, конечно. Как и в случае с радиаторами Nissens, автолюбитель может купить отвратительную подделку;
— Ava (Нидерланды) – очень хороший и стабильный производитель в своем ценовом сегменте. Предлагает бюджетные радиаторы, которые исправно отслужат год-два, дольше – если повезет и если автомобиль не попадет в ДТП;
— Valeo (Франция) – выпускает необычайно качественные радиаторы, которые будут служить много лет при соблюдении правил эксплуатации. По сути тот же оригинал – часть французских запчастей идет прямо на заводы автоконцернов, а часть попадает на рынок премиум-запчастей.
Особых сложностей в выборе подходящего радиатора кондиционера у автолюбителя возникнуть не должно. Сложности начинаются тогда, когда приходится выбирать между, скажем, запчастью от Nissens и Ava. Категорически не рекомендуем экономить на радиаторах и брать самый дешевый аналог от малоизвестной фирмы – велика вероятность того, что он перестанет справляться со своими задачами уже на следующий год. Чуть переплатив за продукт от Behr-Hella или Valeo можно получить стоящий радиатор, который будет работать долгие годы.
Как устроен автомобильный кондиционер
В современных легковых авто кондиционер имеет как «ручное», так и автоматическое управление (климат-контроль). Независимо от того, как происходит контроль над климатической установкой, структура системы кондиционирования и в первом, и во втором случае аналогична.
Кондиционер состоит из компрессора, сжимающего хладагент до парообразного состояния высокого давления и высокой температуры, радиатора кондиционера (конденсера), в котором хладагент охлаждается и переходит в жидкое состояние, ресивера-осушителя, где происходит фильтрация хладагента, переходящего в промежуточное состояние (жидкость низкого давления), испарителя (или эвапоратора), в котором жидкий хладагент превращается в пар с выделением холода, и трубопроводов, представляющих собой транспортную систему для хладагента. Входят в число составляющих системы кондиционирования также заправочный клапан и датчики давления и температуры.
Автоматическое управление климатической установкой отличается от механического наличием процессора, следящего по заданной программе за температурой входящего в салон автомобиля воздуха. Контроль за температурой в салоне осуществляется через изменения скорости вентилятора и углов отклонения заслонок; кроме того, когда нет такой необходимости, автоматика может отключить компрессор кондиционера.
Функция осушения
У системы кондиционирования две задачи. Помимо охлаждения салона автомобиля, другая функция — осушение воздуха. Когда хладагент расширяется, в испарителе происходит конденсация влаги из воздуха, которая позже вытекает через дренаж из системы автомобиля. Реализация данной функции помогает бороться с запотеванием стекол и контролирует влажность, создавая в салоне оптимальный комфорт.
Одновременная работа кондиционера и печки
Многие автомобилисты ошибочно считают, что, когда работает система кондиционирования, система отопления выключена. Это заблуждение! Кондиционер и отопитель вполне могут работать одновременно — горячий воздух от радиатора печки и холодный воздух от испарителя перемешиваются; температура на выходе в этом случае есть сумма значений температур от печки и от испарителя. Радиатор отопителя и испаритель располагаются в едином блоке, рядом друг с другом; циркуляция воздуха обеспечивается одним и тем же вентилятором (на большинстве автомобилей).
Неисправность автомобильного кондиционера
Чаще всего в системе кондиционирования выходят из строя следующие составные части (в скобках указана причина поломки): трубопроводы (вибрация и коррозия); радиатор кондиционера (механические повреждения и коррозия); компрессор, в частности его электромагнитная муфта (в основном эрозия обмоток). Другие детали системы кондиционирования имеют несравнимо больший ресурс.
Как устроен радиатор кондиционера (конденсер)
Наиболее дорогая и подверженная поломкам деталь — радиатор кондиционера (конденсер). Он имеет трубчато-ленточную алюминиевую конструкцию и состоит из алюминиевых трубок, соединенных между собой посредством коллекторов, алюминиевых лент, сложенных гармошкой и находящихся между трубками, подводящего и отводящего патрубков, кронштейнов крепления.
Современные радиаторы кондиционера имеют в основном интегрированный ресивер-осушитель. Некоторые радиаторы кондиционера для жесткости конструкции имеют усилители.
Трубки, как правило, изготавливаются из алюминия и имеют плоскоовальную форму. Внутри трубок находятся перегородки (мультипортовая конструкция), обеспечивающие необходимую жесткость, поскольку давление в системе кондиционирования может доходить до 7 атм. Из тех же соображений трубки радиатора кондиционера имеют утолщенные стенки (в отличие от, например, трубок радиатора охлаждения).
Ленты выполняют функцию «оребрения», то есть расширяют площадь реагирующего материала, увеличивая теплоотвод. Ленты производятся из алюминия. Они спаиваются с трубками в специальной азотной среде, без кислорода, который мешает пайке алюминия.
Коллекторы имеют круглую или квадратно-овальную форму, а также прорези, в которые монтируются трубки, присоединенные посредством пайки. Внутри коллекторов есть особые перегородки, благодаря которым хладагент послойно заполняет трубки (многоходовое движение хладагента). Перегородки внутри коллекторов располагаются несимметрично: ближе к «входу» хладагента более часто, а далее — реже. Количество «ходов» внутри конденсера может быть от 3 до 7, реже встречаются 8–11-ходовые конденсеры.
Принципиальная схема многоходового движения хладагента (на схеме цифрами обозначено число трубок в одном ходе).
Патрубков два: первый — подводящий, или входной, — находится в верхней части конденсера, второй патрубок — отводящий, или выходной, — снизу. Также выполнены в виде алюминиевых трубок, имеющих соединение с трубопроводами — фланцевое либо резьбовое при помощи уплотнительной прокладки.
Кронштейны бывают алюминиевые или стальные. Часто конфигурация кронштейнов требует наличия ребер жесткости — для исключения их деформации. С помощью кронштейнов конденсер присоединяется к радиатору охлаждения (наиболее часто встречаемая конструкция) либо непосредственно к кузову автомобиля.
Ресивер-осушитель. Алюминиевые цилиндры, внутри которых располагается специальная ткань — фильтр-десикант. Бывают обслуживаемые ресиверы (с возможностью замены десиканта — в этом случае ресивер имеет съемную крышку) и необслуживаемые.
Усилители. Встречаются довольно редко, так как свойства алюминия вполне позволяют обеспечить достаточную жесткость конструкции ресивера. Как правило, представляют собой угловые поперечины. Их назначение очевидно — предотвращение искривления геометрии конденсера.
Некоторые конденсеры окрашивают после изготовления для защиты от коррозии, одновременно скрывая и следы пайки, но делают это лишь немногие производители, так как покраска конденсера ухудшает теплопередачу.
Из-за того что радиатор кондиционера установлен впереди автомобиля, данная деталь все время испытывает деформирующие нагрузки при движении. Поэтому конденсеры все чаще монтируются к автомобилю посредством резиновых подушек, которые уменьшают передающиеся на конденсер колебания.
Как выбрать правильный радиатор для автомобиля
Автомобиль приносит его владельцу не только радость, но и огорчения. Будучи технически сложным изделием, он может ломаться. В этом случае неизбежен визит в автомагазин и на СТО. Как же выбрать и купить такую запчасть, которая не доставит вам никаких хлопот и прослужит долгие годы? Поговорим о «правильном» автомобильном радиаторе и критериях его выбора.
Геометрическое соответствие. Купленный вами радиатор должен легко соединиться с дефлектором вентилятора и с конденсером. Это важнейший критерий, который гарантирует легкий монтаж радиатора. Попробуйте «сочленить» узел «радиатор — дефлектор — конденсер» до установки его в автомобиль.
Теплоотдача. Если купленный вами радиатор будет иметь недостаточную теплоотдачу, автомобиль может «закипеть» в пробке или в жаркую погоду. Вам нужно сравнить количество трубок, их размер (ширину), а также оребрение радиатора с оригинальным изделием.
Срок службы. Оценить потенциальный срок службы изделия очень сложно. Здесь простой совет: оцените общее исполнение радиатора.
Покупка радиатора LUZAR позволит вам решить сразу все три задачи, ведь LUZAR гарантирует геометрическое совпадение размеров, теплоотдачу не ниже требований завода-производителя и расчетный ресурс восемь лет*.
* Гарантийный срок составляет два года.
Статья подготовлена при участии технических специалистов компании LUZAR — ведущего производителя деталей системы охлаждения и отопления автомобиля, в том числе широкого спектра автомобильных радиаторов кондиционера. Многие модели поставляются на сборочные конвейеры, то есть являются оригинальными. Богатый опыт компании LUZAR в производстве автомобильных конденсеров гарантирует высочайший уровень качества изделий.