Автокондиционер. Принцип работы

Сегодня многие имеют в своих автомобилях кондиционеры. Но мало кто задумывался, как они работают. Для автолюбителей это всего лишь кнопка на приборной панели, которая в жаркий день дарит прохладу и свежесть. Давайте посмотрим устройство и принцип работы

История

Самые первые климатические системы для автомобилей появились еще до Второй мировой войны. Стоила эта опция, как треть машины. В нашей стране, а точнее в отечественном автопроме, климатические системы стали устанавливать на «АвтоВАЗе» намного позже.

В 1933 году в Соединенных Штатах эти устройства считались неотъемлемой частью жилых помещений. В 1936 году инженеры занялись разработкой систем для различных транспортных средств. Первые климатические установки появились в автопоездах для пассажиров. автомобильного был такой же, как и в холодильниках. Он не изменился и сегодня.

Самый который комплектовался такой комфортной новинкой - Packard. Но монтаж обходился достаточно дорого - за 700 долларов можно было смело приобрести новую машину. Установка обходилась в 274 доллара - это одна треть стоимости. Среди неудобств этой первой модели выделялся большой объем системы. Установка занимала половину свободного места в багажнике, а автоматического управления еще не было. Эти приборы не получили хорошего отзыва и популярности. Их выпуск прекратился. В 1941 году к этой теме снова вернулись - это был американский Cadillac.

Началась война и все разработки пришлось прекратить.
Возобновить работу удалось лишь после войны. В 1954 году инженеры совершили революцию в производстве этих климатических систем для авто. Так, на моделях марки Nach-Kelvinator стали монтировать настоящий климат-контроль, состоящий из вентиляции и отопления. Также система включала в себя кондиционер и отопитель. Этот климат отличался значительно меньшими размерами и помещался под капотом. Эти устройства стали более популярны, и спрос на них постоянно рос. Принцип работы кондиционера автомобильного с тех пор не менялся.

В начале 90-х годов в Штатах практически все авто, сходившие с конвейера, оснащались системами охлаждения воздуха. В нашей стране такие опции ставились лишь на авто членов правительства. Первый отечественный кондиционер устанавливался на отечественный ЗИЛ-111. В 60-х годах некоторые примитивные модели устанавливали на грузовики. И лишь в 1976 году по указу правительства этими системами стали комплектовать комбайны, грузовики, самосвалы.

Как устроен автомобильный кондиционер?

Говоря об автомобильных кондиционерах, нужно понимать, что это целая система. Она состоит из нескольких основных узлов, как и многие другие устройства в машине. Мы кратко пройдем по всем деталям и узнаем устройство кондиционера, принцип действия, особенности эксплуатации.

Компрессор

Это устройство является сердцем всей системы кондиционирования. Его функция - прокачивать хладагент по всем магистралям и трубопроводам. Устройство вытягивает пары фреона из испарителя и отправляет хладагент в конденсатор. На многих современных системах компрессор является единственным подвижным механизмом.

Компрессор - это единственный узел, который позволяет разделить контуры высокого и низкого давления.

Специалисты называют сторону высокого - нагнетательной, а низкого - всасывающей стороной. Многие современные компрессоры могут разделять зоны давления благодаря специальному пластинчатому клапану.

Компрессор кондиционера автомобиля: принцип работы

Итак, это основной узел системы. Он необходим, чтобы сжимать хладагент, находящийся в газообразном состоянии, а также для обеспечения процессов циркуляции хладагента по системе. Существует около 40 видов этих деталей. Но сегодня распространены и пользуются популярностью лишь роторно-лопастные и поршневые устройства.

Компрессор работает от приводного ремня коленчатого вала автомобиля.

В тот момент, когда хладагент всасывается в агрегат, он находится под практически атмосферным давлением. После того как фреон попадет внутрь устройства, приводной ремень приводит в действие насос, который сжимает газ и отправляет его к конденсатору. Процесс сжатия газа сопровождается сильным нагревом хладагента. Нужно отметить, что аппарат не функционирует с фреоном в жидком виде. Если в полость компрессора попадает жидкость, это ведет к сильному износу.

Электромагнитная муфта

Теперь принцип работы кондиционера хоть немного понятен. Устройство запускается при помощи приводного ремня от коленчатого вала. Но между ними установлен шкив электромагнитной муфты. Она может рассоединять компрессор и шкив привода тогда, когда это нужно.

В более старых моделях в качестве электромагнитной муфты использовали соленоид, который был объединен вместе с ведущим шкивом.

Сегодня эта муфта не двигается. Соленоид можно найти за ведущим шкивом компрессора. Нажимной диск расположен пред шкивом.

Работает это следующим образом - автолюбитель жмет на кнопку включения системы, в результате соленоид получает питание. Затем появляется магнитное поле, которое прижимает нажимной диск к шкиву. Нужно помнить, что кондиционер может отбирать от 1,5 до 15 л. с. мощности двигателя.

Конденсор

Чтобы по-настоящему понять принцип работы кондиционера в автомобиле, следует полностью изучить каждый узел системы. Конденсор - это еще одно важное устройство. Найти его можно в передней части радиатора мотора.

Хладагент попадает в этот узел в жидком виде из компрессора.

После протекания по извилистым трубам этого узла жидкость охлаждается и отправляется дальше по кругу.

Эта деталь применяется для охлаждения фреона. Изготавливают эти детали чаще всего из алюминия. Они очень часто ломаются, так как подвержены коррозии.

Ресивер-осушитель

Прежде чем хладагент попадет дальше, сначала он должен пройти через это устройство. После конденсора принцип работы кондиционера автомобильного предусматривает специальный резервуар. Через него пройдет жидкость. В резервуаре можно обнаружить специальные гранулы, притягивающие воду.

В этом ресивере лишняя жидкость, которой удалось попасть в систему, полностью удаляется. Если частицы воды остались, то они превращаются в лед. Это может вывести прибор из строя. Также в ресивере может оседать различный мусор.

Расширительная трубка или ТРВ

На этом этапе принцип работы кондиционера автомобильного меняется с высокого давления на низкое. Если дотронуться до этой части, то вы сможете ощутить разную температуру в магистралях - от горячей до холодной.

Фреон в жидком виде под достаточно высоким давлением подается в тепловой расширительный вентиль из осушителя через специальный клапан. Этот клапан позволяет фреону снова вернутся в газообразное состояние. Такое расширение позволяет снизить давление. Затем газ попадает в испаритель.

Клапан этот содержит специальный датчик давления, а также регулирует поток фреона так, чтобы вся работа системы была более стабильной. В устройстве клапана присутствуют движущиеся детали. Они достаточно быстро изнашиваются, и для качественной работы кондиционера их необходимо менять время от времени.

Испаритель

Когда вы запускаете автомобильный кондиционер, принцип работы его примерно понятен.

Но чтобы в салоне можно было насладиться холодным, приятным и свежим воздухом, необходима еще одна деталь.

Испаритель является тем местом в структуре системы, где осуществляется все волшебство. Тогда как все остальные составные части вы найдете под капотом, испаритель размещен в салоне автомобиля. Он находится немного выше ног в стороне пассажира. Деталь эта чем-то напоминает радиатор. Здесь также катушки, трубки и ребра. Но назначение данной конструкции - рассеивание тепла.

Фреон подпадает в испаритель в газообразном виде. Он достаточно охлажден - его температура стремится к 0 градусов. Хладагент при этой температуре замерзнуть не может - температура его промерзания более низкая. Теплого воздуха в салоне столько, что фреон в испарителе выкипает. Вентилятор дует через испаритель в салоне. Воздух, проходящий через практически ледяной радиатор, дарит наслаждение.

Дальше, после того как через испаритель пройдет газообразный фреон, он снова попадет в компрессор, где под давлением станет жидкостью и цикл повторится снова. Это и есть принцип работы и конструкция кондиционера.

Конденсат

При работе автомобильных кондиционеров многие замечали, как из-под дна капает вода. Иногда ее вытекает очень много, настолько много, что после 10 минут простоя образуются небольшие ручьи.

В этом виноват испаритель, который, находясь в холодном состоянии, тянет из воздуха всю влажность, что там есть. Эта самая влажность конденсируется, как утренняя роса, а затем выходит через специальные каналы.

Электроника

Современный автомобильный и принципы его работы контролируются большим количеством датчиков. Они предназначены для регулировки функционирования различных важных узлов прибора на самых разных этапах. Так, к примеру, если вы стоите в пробке, то давление в магистралях высокого давления может достигать критических уровней. Поэтому благодаря датчикам компрессор отключается, и трубки не лопаются.

Как пользовать автомобильным кондиционером?

Специалисты рекомендуют даже в самый знойный день запускать кондиционирование лишь после того, как двигатель немного поработал. Также глушить мотор нужно после того, как кондиционер отключен. Это позволит значительно увеличить ресурс.

В зимний период, когда нет нужды в охлаждении воздуха в салоне, примерно один раз в месяц рекомендуется запускать климатическую систему. Из-за того, что она не работает, могут возникать различные утечки фреона.

Типичные неполадки

Если вы заметили, что ваш автомобильный кондиционер, принцип работы которого мы только что рассмотрели, стал хуже охлаждать салон, это может говорить о многом.

Например, частой поломкой считается вентилятор. Он может просто выйти из строя, а в результате салон будет недостаточно охлаждаться и обдуваться.

Во время эксплуатации уровень фреона уменьшается естественным путем. В современных марках автомобилей производители предусмотрели специальное смотровое окно. Через него можно наблюдать за состоянием и уровнем хладагента. Так, когда система запущена, в этом глазке не должно быть ни пены белого цвета, ни пузырьков воздуха. Также вы всегда можете оценить эффективность работы вашего прибора, если потрогаете трубки, выходящие из конденсатора. Они должны быть буквально ледяными.

Еще одна популярная проблема - это запах, зачастую очень неприятный. Причина в том, что на испарителе скапливаются полчища самых разных вредных бактерий. Для избавления от этой напасти достаточно просто время от времени очищать деталь антибактериальным средством.

Также регулярно случаются утечки. Чтобы их обнаружить, можно воспользоваться специальными электронными приборами для поиска течей либо попробовать ультрафиолетовую технологию.

Вот так, очень просто устроено это оборудование, которое каждый день дарит комфорт при движении на автомобиле. В работе нет ничего сложного, а при должном обслуживании и правильной эксплуатации кондиционер будет очень долго радовать своего владельца.

В большинстве современных автомобилей есть множество устройств для комфортной поездки. Одним из них является автомобильный кондиционер – в наше время он становится незаменимой вещью в период летней жары. В случае крайней необходимости вы можете произвести ремонт и замену компрессора и всей системы самостоятельно.

Определение неисправностей компрессора

Кондиционер – устройство сезонное, обычно на зиму мы и вовсе забываем о его существовании в автомобиле. Поэтому его неисправность после попытки включения кондиционера летом становится в большинстве случаев полной неожиданностью. Проведем самостоятельно. В системе кондиционера слабое звено – компрессор.

Не спешите винить производителя – после езды по нашим дорогам не только это устройство может дать сбой – помимо компрессора, может дать сбой электроника. Проблема с подачей электропитания в основном кроется в перегоревших предохранителях . Состояние предохранителей легко понять, едва взглянув на эти детали. Простая их замена способна исправить ситуацию.

Неполадка кондиционера может заключаться и в малом количестве фреона, вследствие утечки.

Утечку тоже просто определить – если под капотом на алюминиевых трубках кондиционера видны следы масла (на ощупь, как жир), то, скорей всего, произошло автоматическое отключение вашего компрессора. Так устроена система – в бортовых компьютерах автомобиля запрограммировано, что при низком давлении в системе срабатывает аварийное отключение, чтобы была произведена своевременная замена.

Часто причиной поломки бывает слетевшая или поврежденная муфта. Визуальный осмотр поможет легко выявить эту проблему. К счастью, заменить муфту сможет даже новичок. Нужно также проверить подшипник ротора, через него может выходить фреон, что опять же видно по маслянистым пятнам. Подшипник лучше заменить новым перед летним сезоном.

Что нужно для замены и ремонта – подбираем инструмент

Из всего климатического оборудования кондиционера компрессор является самым дорогим и важным устройством, поэтому замену или снятие нужно проводить аккуратно. Чтобы произвести ремонт, достаточно стандартного набора инструментов и небольших навыков. В большинстве автомобилей снять компрессор не так и сложно, в основном он находится под генератором. Самому процессу снятия могут помешать патрубки, лонжерон, выпускной коллектор, генератор.

Обычно снять компрессор проще через верх. Полная замена компрессора кондиционера производится в том случае, если вы уверены, что в нем механические повреждения, которые без автомобильного мастера не устранить. Однако это достаточно редкие случаи – большинство повреждений компрессора можно устранить с помощью сварки или пайки.

Замена компрессора – шаг за шагом

Перед выполнением всех работ необходимо снять клеммы на аккумуляторе и приготовить на всякий пожарный домкрат. Все снятые детали выкладывайте на стенд или фанеру, чтобы не потерять их после замены и обратной установки компрессора. Существует несколько типов автомобильных компрессоров, в более новых марках автомобилей зачастую спиральные устройства, в авто более старого выпуска – роторно-лопастные.

Более современный компрессор использует систему вращающегося наклонного диска. Для начала стоит снять выпускной коллектор вашего автомобиля, затем сам генератор. Крепления для генератора можно не снимать, главное – ослабить ремни натяжения для муфты кондиционера, чтобы можно было удобно работать. После всех проведенных работ приступаем к осмотру проблемного устройства. Замена или кондиционера проводится осторожно, чтобы не повредить трубки для всасывания и нагнетания фреона в систему.

Они находятся непосредственно на самом нагнетателе, никаких манипуляций с откручиванием трубок производить не нужно, так как они входят в резиновые вставки. Достаточно просто их пошатать, и они соскользнут с уплотнителя. Не беспокойтесь, давление системы никуда не пропадет, ничего стравливать и заправлять не придется. Аккуратно необходимо снять фишку с электропроводами. Откручиваем болты, на которых компрессор прикреплен к двигателю, и достаем его наружу.

Затем установите причину неполадки. Замена отработавшей детали или пайка – следующие действия, после которых отремонтированный компрессор ставим назад. После его установки следует проверить систему на герметичность. Запустите автомобильный двигатель и непосредственно сам компрессор кондиционера. Дав ему немного поработать, посмотрите, нет ли следов масла на патрубках. Если таковые присутствуют, то попробуйте вставить их более туго.

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:

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.
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.
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:

Оконные: устанавливаются в оконном или стенном проеме так, чтобы конденсатор оказался на улице, а испаритель – внутри помещения.
Крышные: устанавливаются аналогично, только в кровле.
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:

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

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.

Чтобы понять принцип работы кондиционера не обязательно быть выпускником технического вуза по профилирующей специальности. Достаточно освежить в памяти основные тезисы из школьного курса физики, получить некоторые пояснения по интересующим вопросам и тогда… Тогда вы сможете осознанно выбирать систему кондиционирования, на ваш выбор не повлияет красноречие продавца-консультанта, и, вероятнее всего, вы не соблазнитесь магией слова «распродажа». За вашими решениями будет серьёзная основа - необходимые знания и понимание того, какой именно аппарат необходим в конкретно вашем случае. Вы поймёте, как рассчитать мощность кондиционера и сделаете расчёт самостоятельно! Понимание того, как работает кондиционер, поможет не допустить досадных ошибок при эксплуатации. Вы будете горды удачной покупкой! Итак, приступим…

Каким образом чудо-прибор, названный «кондиционером» способен охлаждать, а иногда и нагревать воздух? - Для ответа необходимо вспомнить всего лишь одно правило из школьного курса физики. Как вы помните, при испарении жидкостей (переходе из жидкого состояния в газообразное) происходит поглощение тепла, т. е. охлаждение (вспомните, какой холодной становится салфетка, смоченная в ацетоне).

При обратном процессе - конденсации (переход вещества из газообразного в жидкое) происходит выделение тепла, т. е. нагревание, что также используется в кондиционерах. На этом принципе работают не только кондиционеры, но и практически все охладительные приборы (холодильники, рефрижераторы, кулеры для воды). В качестве хладагента в таких агрегатах обычно используются фреоны, они обладают свойством при сравнительно небольшом изменении давления легко переходить из газообразной фракции в жидкую и наоборот.

Основные разновидности агрегатов

Для начала вкратце рассмотрим, какие вообще бывают кондиционеры и в чем основные отличия различных видов этой техники. В зависимости от области применения и предназначения существует множество видов и моделей кондиционеров: промышленные, бытовые, автомобильные, оконные, стационарные и переносные.

Промышленные кондиционеры характеризуются высокой мощностью и энергопотреблением, они способны регулировать микроклимат в больших помещениях, для бытовых моделей более актуальны такие параметры как экономичность, бесшумность работы и простота в обслуживании. Кондиционеры могут быть выполнены в одном корпусе или состоять из нескольких блоков, но принципиальная схема работы любого кондиционера основана на правиле уже рассмотренном выше.

Сегодня в быту наиболее популярны сплит-системы (как наиболее продуктивные, экономичные и удобные в эксплуатации), поэтому рассмотрим, на примере такого устройства особенности работы кондиционеров.

Устройство кондиционера на примере сплит-системы

Не смотря на то, что сплит-система состоит из внутреннего и наружного блоков, по принципу работы она повторяет устройство бытового кондиционера любого другого типа, ведь в её основе находится полностью герметичный замкнутый контур, заполненный хладагентом, состоящий из теплообменников соединённых медными трубками. Теплообменник во внутреннем блоке называется испарителем, а в наружном - конденсатором.

Хладагент, перетекая по системе, переносит тепловую энергию между теплообменниками, все это происходит благодаря компрессору, находящемуся во внешнем блоке. Для эффективного теплообмена между хладагентом и воздухом в каждом из блоков установлены вентиляторы прогоняющие воздух через теплообменники. Ещё одним важным узлом прибора является дроссельное устройство, оно установлено во внутреннем блоке перед испарителем и необходимо для понижения давления фреона с целью преобразования последнего в газообразную фракцию.

Весь процесс работы кондиционера в режиме охлаждения воздуха происходит следующим образом. Компрессор в наружном блоке нагнетает хладагент, повышая давление в конденсаторном теплообменнике, чем вызывает переход его в жидкую фракцию, что сопровождается выделением тепла, которое отводится в воздух благодаря работе вентилятора.

Охлаждённый хладагент по медному трубопроводу поступает во внутренний блок, где проходя через дроссельное устройство, закипает, переходя в газообразное состояние, поглощая тепло, сильно охлаждает испарительный теплообменник. Вентилятор внутреннего блока продувает воздух, забираемый из помещения, который охлаждаясь, возвращается обратно. При этом на пластинах испарителя конденсируется влага, которая по пластиковой трубке отводится в канализацию или наружу. Далее хладагент возвращается по медной трубке в компрессор и цикл повторяется.

Во внутреннем блоке сплит-системы производится очистка воздуха и его охлаждение (а также нагревание, если это предусмотрено конструкцией)

Некоторые кондиционеры могут работать в режиме подогрева воздуха в помещении, для этого в наружном блоке сплит-системы имеется четырёхходовой вентиль, с помощью которого осуществляется движение фреона в обратном направлении. В таком случае конденсатор становится испарителем, а испаритель конденсатором.

Как провести расчет требуемой мощности

Так как кондиционеры чаще используются с целью охлаждения воздуха, а реже для подогрева, расчет кондиционера производится по мощности охлаждения. Важный момент - не следует путать охладительную мощность кондиционера с его энергопотреблением. Мощность охлаждения у бытовых кондиционеров в 2.5-4 раза выше потребляемой ними мощности электроэнергии. Получается что КПД устройства около 300%! Как такое возможно? Всё довольно просто - электроэнергия используется, по сути, не на охлаждение воздуха, а лишь на перенос тепла из помещения на улицу.

Ориентировочно расчет кондиционера по площади производится исходя из соотношения - 1 кВт мощности охлаждения к 10 м 2 площади помещения при высоте потолка до 3 м. Для более точных расчётов следует учитывать тепло выделяемое электроприборами, людьми пребывающими в помещении, размер окон и интенсивность воздействия солнца. При расположении комнаты с южной стороны и большой площади окон необходим запас мощности до 20%.

Формула расчета мощности кондиционера выглядит так:

Q - притоки тепла (Вт);

S - площадь комнаты (м 2)

h - высота комнаты (м);

q - коэффициент воздействия солнца (сильно освещённое 40 Вт/м 3 , средне - 35 Вт/м 3 , слабо - 30 Вт/м 3).

К этим притокам следует добавить 0.1 кВт тепла на каждого человека и около 1/3 паспортной мощности работающих в помещении электроприборов.

Суммированием всех теплопритоков можно узнать необходимую расчётную охладительную мощность кондиционера.

Очень важно правильно произвести расчет производительности кондиционера. Ясно, что в жару при недостатке мощности кондиционер попросту не справится с поставленной задачей, будет работать на износ и преждевременно выйдет со строя, но и чрезмерно мощный аппарат также брать не следует. Кондиционер большой мощности в малом помещении будет часто отключаться, что, по сути, будет способствовать преждевременному износу.

Хорошо зарекомендовали себя в плане плавного распределения мощности инверторные кондиционеры. Принцип работы инверторного кондиционера состоит в возможности изменения производительности компрессора без полного его выключения. Безостановочная работа компрессора существенно снижает его износ, экономит электроэнергию и позволяет более гибко регулировать температуру воздуха в помещении.

На этом всё. Полученная информация поможет сориентироваться при покупке, ведь вы знаете теперь, как рассчитать кондиционер по мощности и площади, как выяснить его производительность и в чём принципиальное отличие инверторных кондиционеров.