Urządzenie i zasada działania systemu ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji HVAC

Problem utrzymania komfortowej temperatury w kabinie samochodu pojawił się u zarania motoryzacji. Aby się ogrzać, kierowcy używali kompaktowych pieców opalanych drewnem i węglem, lamp gazowych. Do ogrzewania używano nawet spalin. Ale wraz z rozwojem technologii zaczęły pojawiać się wygodniejsze i bezpieczniejsze systemy, które mogą zapewnić komfortowy klimat podczas podróży. Dziś tę funkcję pełni system wentylacji, ogrzewania i klimatyzacji pojazdu - HVAC.

Rozkład temperatury wewnętrznej

W upalne dni nadwozie samochodu bardzo się nagrzewa na słońcu. Z tego powodu temperatura w kabinie pasażerskiej znacznie wzrasta. Jeśli temperatura na zewnątrz osiągnie 30 stopni, to wewnątrz samochodu odczyty mogą wzrosnąć nawet do 50 stopni. W tym przypadku najbardziej nagrzane warstwy mas powietrza znajdują się w strefie bliżej sufitu. Powoduje to zwiększone pocenie się, podwyższone ciśnienie krwi i nadmierne ciepło w okolicy głowy kierowcy.

Aby stworzyć jak najkorzystniejsze warunki do podróży, konieczne jest zapewnienie odwrotnego rozkładu temperatur: gdy powietrze w okolicy głowy jest nieco chłodniejsze niż w stopach kierowcy. System HVAC pomoże zapewnić to rozgrzanie.

Projekt systemu

Moduł HVAC (ogrzewanie, wentylacja, klimatyzacja) obejmuje trzy oddzielne urządzenia jednocześnie. Są to systemy ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji. Podstawową funkcją każdego z nich jest utrzymanie komfortowych warunków i temperatury powietrza we wnętrzu pojazdu.

Wybór jednego lub drugiego systemu zależy od warunków klimatycznych: w zimnych porach roku włącza się system ogrzewania, w upalne dni w samochodzie włącza się klimatyzator. Wentylacja służy do utrzymywania świeżości powietrza w środku.

System grzewczy w samochodzie zawiera:

• grzejnik typu mieszającego;
• wentylator promieniowy;
• prowadnice z amortyzatorami.

Ogrzane powietrze kierowane jest na przednią szybę i boczne szyby, a także twarz i nogi kierowcy i pasażera z przodu. Niektóre pojazdy mają również kanały powietrzne dla pasażerów z tyłu. Dodatkowo do ogrzewania tylnej i przedniej szyby wykorzystywane są urządzenia elektryczne.

System wentylacji pomaga schłodzić i oczyścić powietrze w samochodzie. Podczas pracy wentylacji zaangażowane są główne elementy systemu grzewczego. Dodatkowo stosowane są filtry czyszczące, które zatrzymują kurz i obce zapachy.

Wreszcie, system klimatyzacji w stanie schłodzić powietrze i zmniejszyć wilgotność w samochodzie. Do tych celów używany jest klimatyzator samochodowy.

System HVAC pozwala nie tylko zapewnić komfortową temperaturę, ale także niezbędną widoczność, gdy szyby samochodu mogą zamarznąć lub zaparować.

Jak powietrze dostaje się do kabiny

Do ogrzewania, klimatyzacji lub wentylacji przedziału pasażerskiego wykorzystuje się powietrze, które dostaje się do wnętrza podczas ruchu pojazdu przez przewidziany do tego wlot. W tym obszarze powstaje wysokie ciśnienie, które umożliwia dalszy przepływ powietrza do kanału, a następnie do nagrzewnicy.

Jeśli powietrze jest wykorzystywane do wentylacji, wówczas jego dodatkowe ogrzewanie nie jest wykonywane: wchodzi do kabiny pasażerskiej przez otwory wentylacyjne na panelu środkowym. Powietrze zewnętrzne jest wstępnie oczyszczane przez filtr przeciwpyłkowy, który jest również zainstalowany w module HVAC.

Urządzenie i zasada działania pieca samochodowego

Ogrzewanie kabiny pasażerskiej odbywa się za pomocą płynu chłodzącego silnik. Pobiera ciepło z pracującego silnika i przechodząc przez chłodnicę przenosi je do wnętrza samochodu.

Konstrukcja nagrzewnicy samochodowej, lepiej znanej jako „piecyk”, składa się z kilku podstawowych elementów:

• chłodnica samochodowa;
• rury cyrkulacyjne chłodziwa;
• regulator przepływu płynu;
• przewody powietrzne;
• amortyzatory;
• wentylator.

Grzejnik znajduje się za deską rozdzielczą. Urządzenie jest podłączone do dwóch rurek, które przenoszą chłodziwo do środka. Jego cyrkulację przez układ chłodzenia pojazdu i ogrzewanie wnętrza zapewnia pompa.

Gdy tylko silnik się nagrzeje, płyn niezamarzający pochłania ciepło z niego pochodzące. Następnie podgrzana ciecz dostaje się do grzejnika pieca, ogrzewając go jak akumulator. Jednocześnie dmuchawa nagrzewnicy wydmuchuje zimne powietrze. W układzie ponownie następuje wymiana ciepła: ogrzane powietrze przedostaje się dalej do kabiny pasażerskiej, podczas gdy zimniejsze masy chłodzą chłodnicę i zapobiegają zamarzaniu. Następnie płyn chłodzący przepływa z powrotem do silnika i cykl się powtarza.

W przedziale pasażerskim kierowca reguluje kierunek nagrzewanych strumieni poprzez przełączanie klap. Ciepło może być kierowane na twarz lub nogi kierowcy, a także na przednią szybę samochodu.

Jeśli włączysz piec z zimnym silnikiem, doprowadzi to do dodatkowego chłodzenia układu. Wzrośnie również wilgotność w kabinie, szyby zaczną zaparowywać. Dlatego ważne jest, aby włączać grzejnik dopiero po podgrzaniu chłodziwa do co najmniej 50 stopni.

Recyrkulacja powietrza

System powietrza samochodu może pobierać powietrze nie tylko z ulicy, ale także z wnętrza samochodu. Masy powietrza są następnie chłodzone przez klimatyzator i wprowadzane z powrotem do kabiny przez kanały powietrzne. Ten proces nazywa się recyrkulacją powietrza.

Recyrkulację można aktywować za pomocą przycisku lub przełącznika znajdującego się na desce rozdzielczej samochodu.

Tryb recyrkulacji powietrza pozwala na szybsze obniżenie temperatury w kabinie pasażerskiej niż przy pobieraniu powietrza z ulicy. Powietrze wewnętrzne wielokrotnie przepływa przez chłodnicę, za każdym razem coraz bardziej się ochładzając. Na tej samej zasadzie samochód można rozgrzać.

Recyrkulacja jest szczególnie ważna dla osób wrażliwych na kurz drogowy, pyłki i inne alergeny z zewnątrz. Również wyłączenie dopływu powietrza z ulicy może być konieczne, jeśli przed Tobą jedzie stara ciężarówka lub inny pojazd, z którego wydobywa się nieprzyjemny zapach.

Należy jednak wziąć pod uwagę, że recyrkulacja całkowicie wyklucza wymianę powietrza z otoczeniem. Oznacza to, że kierowca i pasażerowie muszą oddychać ograniczoną ilością powietrza. Dlatego nie zaleca się używania tego trybu przez długi czas. Eksperci radzą ograniczyć się do 15-minutowego odstępu. Następnie należy podłączyć dopływ powietrza z zewnątrz lub otworzyć okna w samochodzie.

Jak działa zarządzanie klimatem

Kierowca może sterować ogrzewaniem lub chłodzeniem powietrza w kabinie pasażerskiej poprzez ręczne ustawienie trybów, podłączając klimatyzator. W nowocześniejszych pojazdach układ klimatyzacji utrzymuje zadaną temperaturę wewnątrz samochodu. Urządzenie integruje klimatyzator, bloki nagrzewnicy oraz układ nawiewu ogrzanego lub schłodzonego powietrza. Klimatyzacja jest kontrolowana przez czujniki zamontowane w kabinie pasażerskiej oraz na poszczególnych elementach systemu.

Na przykład najprostszy klimatyzator wyposażony jest w minimalny zestaw czujników, do których należą:

• czujnik określający temperaturę powietrza na zewnątrz;
• czujnik promieniowania słonecznego wykrywający aktywność promieniowania;
• wewnętrzne czujniki temperatury.

System ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji to jeden z ważnych elementów zapewniających komfort kierowcy o każdej porze roku. W najbardziej budżetowych pojazdach jednostka HVAC jest reprezentowana tylko przez system ogrzewania i wentylacji powietrza. W większości samochodów do ich liczby dodawana jest klimatyzacja. Wreszcie, nowoczesne modele są wyposażone w system klimatyzacji, który automatycznie reguluje temperaturę wewnątrz kabiny.