1 - NetPrace.pl
advertisement
ZESPÓŁ SZKÓŁ ZAWODOWYCH NR 2 TECHNIKUM SAMOCHODOWE w Płocku PRACA DYPLOMOWA Temat pracy: Systemy klimatyzacyjne w pojazdach samochodowych. WYKONAWCA: KONSULTANT: - Karpiński Kamil mgr inż. Tadeusz Gąsiorowski PŁOCK 2005 SPIS TREŚCI WSTĘP………………………………………………………...4 1 ELEMENTY FIZYKI………………………………………...5 MATERIA……………………………………………………...5 CIŚNIENIE……………………………………………………..5 CIEPŁO…………………………………………………………6 TEMPERATURA………………………………………………6 WILGOTNOŚĆ………………………………………………...7 2 ELEMENTY SKŁADOWE SYSTEMU KLIMATYZACJI (CHŁODZENIA)………………………………………………8 OGÓLNY SCHEMAT SYSTEMU KLIMATYZACJI.………...8 PRZEMIANY TERMODYNAMICZNE W SYSTEMIE KLIMATYZACJI……………………………………………...11 SPRĘŻARKA………………………………………………….13 SKRAPLACZ………………………………………………….15 ZBIORNIK OSUSZACZA…………………………………….16 2 PRESOSTAT…………………………………………………..18 REDUKTOR CIŚNIENIA……………………………………..19 PAROWNIK…………………………………………………...20 TERMOSTAT…………………………………………………..22 3 OBIEG CZYNNIKA CHŁODNICZEGO…………………...24 OPIS OBIEGU CZYNNIKA CHŁODNICZEGO……………..24 WSKAZÓWKI PRAKTYCZNE……………………………….26 4 BUDOWA, DZIAŁANIE I INSTALACJA URZĄDZENIA KLIMATYZACYJNEGO……..……………………………..28 4.1 CZYNNIK CHŁODNICZY……………………………………28 4.2 ZESPÓŁ PAROWNIKA……………………………………….28 4.2.1 BLOK PAROWNIKA……………………………………………..29 4.2.2 OBUDOWA………………………………………………………..29 4.2.3 ELEKTRYCZNA DMUCHAWA ODŚRODKOWA……………30 4.2.4 KANAŁY I WYLOTY POWIETRZA……………………………..30 4.2.5 WĘŻE DRENAŻOWE……………………………………………31 4.3 TERMOSTATYCZNY ZAWÓR ROZPRĘŻNY……………...31 4.3.1 ZAWÓR ROZPRĘŻNY TYPU „L”……………………………..31 4.3.2 ZAWÓR ZBLOKOWANY LUB TYPU „H”…………………...32 4.3.3 UMIEJSCOWIENIE ZAWORU ROZPRĘŻNEGO……………33 4.4 DYSZA DŁAWIĄCA………………………………………….33 4.5 ZBIORNIK – ODWADNIACZ………………………………..33 4.6 WĘŻE – PRZYŁĄCZA – TŁUMIKI – ZAWORYSERWISOWE……………………………………..34 4.6.1 WĘŻE……………………………………………………………….34 4.6.2 PRZYŁĄCZA……...………………………………………………..35 4.6.3 TŁUMIKI…….……………………………………………………..35 4.6.4 ZAWORY SERWISOWE…………………………………………..35 5 PORADY PRAKTYCZNE...…………………………………36 5.1 INSTALOWANIE URZĄDZENIA KLIMATYZACYJNEGO.36 5.2 ELEMENTY REGULACJI…………………………………….37 5.3 OBSŁUGA OKRESOWA……………………………………...37 5.4 OGÓLNE ZASADY BEZPIECZNEJ PRACY Z CZYNNIKAMI CHŁODNICZYMI……………………………………………..38 BIBLIOGRAFIA……………………………………………….40 3 Wstęp Przedmiotem niniejszej pracy jest omówienie budowy i zasady działania samochodowych systemów klimatyzacji. Stały dopływ do wnętrza pojazdu ciepła z zewnątrz (np. promieni słonecznych przez powierzchnie przeszklone) oraz ciepło absorbowane przez tapicerkę i inne materiały wnętrza pojazdu, które nie tylko dobrze tłumią hałas, lecz także łatwo uwalniają ciepło prowadzi do tego, że temperatury panujące we wnętrzu pojazdu, zwłaszcza w połączeniu z wysoką wilgotnością, są czasami trudne do zniesienia. Problem rozwiązuje wymuszone „odprowadzenie” ciepła i wilgoci za pomocą urządzenia klimatyzacyjnego, które służy do utrzymania temperatury i wilgotności powietrza we wnętrzu pojazdu na pożądanym poziomie. Połączenie działania układu chłodniczego, nagrzewnicy i układu wentylacji umożliwia kontrolowanie warunków klimatycznych we 4 wnętrzu pojazdu oraz utrzymywanie określonych wartości parametrów powietrza w granicach tzw. pola komfortu, niezależnie od warunków zewnętrznych. Dobra znajomość praktyczno – teoretycznych zagadnień dotyczących układów chłodniczych i ich komponentów jest niezbędna przy obsłudze i ewentualnych naprawach samochodowych urządzeń klimatyzacyjnych. Zagadnienia te postaram się opisać w niniejszej pracy. 1. Elementy fizyki 1.1. Materia Powszechnie przyjmuje się podział materii na: - ciała stałe – mają określony kształt i objętość; - ciecze – mają pewną objętość, a ich kształt określa zbiornik, w którym się znajdują; - substancje lotne – ich objętość i kształt określa zbiornik, w którym się znajdują. 5 Zależnie od swojej temperatury substancje lotne mogą występować w postaci: - gazu, gdy ich temperatura jest równa lub wyższa od temperatury krytycznej; - pary, gdy ich temperatura jest niższa od temperatury krytycznej. 1.2. Ciśnienie Ciśnienie jest wielkością fizyczną, definiowaną jako wartość siły prostopadle działającej na jednostkę powierzchni (np. 1 kg na 1 cm²). Jednostką ciśnienia w układzie SI jest paskal (Pa). 1 Pa = 1 niuton/m² (1 N/m²), gdzie: 1 N to siła, jaka w kierunku jej działania nadaje masie 1 kg przyspieszenie 1 m/s². Innymi dopuszczonymi do stosowania jednostkami ciśnienia są: - bar (dla płynów) 1 bar = 105 Pa - atmosfera techniczna (1kg/cm²) 1 at = 98066,5 Pa - milimetr słupa rtęci 1 mm Hg = 133,322 Pa - milimetr słupa wody 1 mm H2O = 9,807 Pa Przyrząd stosowany do pomiaru ciśnienia zwany jest manometrem. Zwykłe manometry, co wynika z ich konstrukcji, służą do pomiaru ciśnień wyższych od atmosferycznego, czyli wskazują różnicę pomiędzy ciśnieniem mierzonym i ciśnieniem atmosferycznym (barometrycznym). Wskazanie „0” na skali ciśnienia takiego manometru odpowiada ciśnieniu atmosferycznemu. Ciśnienie niższe od ciśnienia atmosferycznego jest wskazywane przez manometr jako ciśnienie ujemne i9 zwane jest podciśnieniem. Do mierzenia ciśnień mniejszych od atmosferycznego służą manowakuometry. 1.3. Ciepło Ciepło jest jedną z postaci energii (cieplnej) powszechnie obecną w naturze we wszystkich ciałach, choć w zróżnicowanym stopniu. Ciepło 6 jest częścią energii, która w pewnych procesach jest przekazywana z ciała o temperaturze wyższej do ciała o temperaturze niższej. Tradycyjną jednostką miary ilości ciepła jest kaloria (cal), definiowana jako ilość ciepła potrzebna do podwyższenia temperatury 1 grama destylowanej wody od 14,5°C do 15,5°C przy stałym ciśnieniu 1 atm. W praktyce częściej używaną jednostką jest kilokaloria (1 kcal = 1000 cal), definiowana jako ilość ciepła potrzebna do podwyższenia temperatury 1 kg destylowanej wody od 14,5°C do 15,5°C przy stałym ciśnieniu 1 atm. Kaloria nie występuje w układzie SI. Według układu SI jednostką ilości ciepła jest Joule (J): 1 J = 0,000239 kcal 1 cal = 4,186 J 1 kcal = 4186 J = 4,186 kJ 1.4.Temperatura Temperatura ciała o określonej masie i objętości jest miarą jego energii cieplnej. Jednostką miary temperatury jest stopień. Temperatura może być mierzona według wielu skal, w których wartość jednego stopnia jest różna. Najpowszechniejsze są skale Celsjusza i Kelvina. Stopień Celsjusza ma symbol „°C”. W skali Celsjusza ciało bez ciepła ma temperaturę -273,16°C, temperatura topnienia lodu to 0°C, a temperatura wrzenia wody 100°C. Skala Kelvina ma te same punkty odniesienia, ten sam podział i tę samą wartość działki elementarnej. Różnica polega na tym, że „0” skali odpowiada zeru absolutnemu (temperaturze ciała bez ciepła). W tej skali lód topi się w punkcie 273,16, a woda wrze w 372,16. Stopień w skali Kelvina ma symbol „K”. 1.5.Wilgotność Wilgotność to procentowy stosunek wagi (lub objętości) wody obecnej w substancji do wagi (lub objętości) substancji. Powietrze atmosferyczne jest mieszaniną suchego powietrza i pary wodnej. Wilgotność jest miarą zawartości pary wodnej w powietrzu. Ochłodzenie powietrza nasyconego parą wodną powoduje skroplenie się części pary wodnej zawartej w powietrzu. 7 2. Elementy składowe systemu klimatyzacji (chłodzenia) Najczęściej spotykane systemy chłodzenia powietrza należą do wymienionych typów: 1) ze sprężaniem; 2) absorpcyjne; 3) termoelektryczne Coraz częściej stosuje się system ze sprężarką, ponieważ ma on szereg zalet do użycia go w samochodach osobowych: - jest niewrażliwy na wstrząsy; 8 - jest wytrzymały; - zajmuje niewiele miejsca; - zasilanie energią jest łatwe; - odznacza się dobrą wydajnością; 2.1. Ogólny schemat systemu klimatyzacji Rys 2.1. Elementy składowe systemu klimatyzacji: 1- sprężarka, 2- skraplacz, 3- zbiornik osuszacza, 4- presostat, 5- reduktor ciśnienia, 6- parownik, do tego dochodzi jeden niezbędny element: płyn chłodniczy Płyn chłodniczy uzyskuje ciśnienie za pośrednictwem sprężarki. Płyn ulega podgrzaniu w wyniku sprężania. W stanie gazowym wtłaczany jest do wężownicy wymiennika ciepła, zaopatrzonej w żeberka. Powietrze stykające się z wymiennikiem ciepła pochłania dużą ilość ciepła, powodując ochłodzenie płynu krążącego w wymienniku. Ochłodzenie to powoduje przejście płynu ze stanu gazowego pod ciśnieniem w stan ciekły. Wymiennik nazywamy skraplaczem (2). Na wyjściu ze skraplacza płyn przechodzi przez zbiornik zwany osuszaczem (3). Zbiornik ten zawiera sól osuszającą, która pochłania wilgoć zawartą w płynie chłodniczym. Następnie płyn doprowadzany jest przez reduktor ciśnienia do drugiego wymiennika, zwanego parownikiem (6). Rozprężony płyn jest cieczą pod niskim ciśnieniem. Powietrze nadmuchiwane w kierunku kabiny przechodzi przez żeberka parownika. W ten sposób powietrze dostarcza pewnej ilości ciepła, która pozwala na przejście od stanu ciekłego do stanu gazowego pod niskim ciśnieniem. 9 Powietrze po oddaniu pewnej ilości ciepła podczas przejścia przez parownik dopływa schłodzone do kabiny. Czynnik gazowy opuszczający parownik zostaje zassany przez sprężarkę i rozpoczyna nowy cykl. Rys 2.2. Schemat ideowy systemu klimatyzacji ze sprężarką 10 Rys 2.3. Schemat blokowy działania 11 2.2. Przemiany termodynamiczne w systemie klimatyzacji 1) Sprężanie - Mamy tutaj gaz pod wysokim ciśnieniem około 12 barów i temperaturze dochodzącej do 80° C. Płyn w stanie pary pod niskim ciśnieniem zasysany jest przez sprężarkę i tłoczony w kierunku skraplacza: Rys 2.4. Przemiana gazu podczas ogrzewania p = f (T) 2) Skraplanie – Podczas skraplania mamy ciecz pod wysokim ciśnieniem około 12 barów i temperaturze od 40 do 50°C. W skraplaczu płyn skrapla się, oddając nagromadzone ciepło powietrzu, przepływającemu wokół żeberek: Rys 2.5. Izobaryczne skraplanie pary 12 3) Rozprężanie – W tym wypadku występuje ciecz pod niskim ciśnieniem poniżej 3 bary i niskiej temperaturze około -7°C. Przed wejściem do parownika płyn przechodzi przez reduktor ciśnienia, który obniża jego ciśnienie: Rys 2.6. Rozprężanie podczas chłodzenia 4) Parowanie – Gaz jest pod niskim ciśnieniem poniżej 3 bary, a Temperatura około 5°C. W parowniku płyn paruje pochłaniając ciepło z powietrza pochodzącego z kabiny, które dmuchawa przedmuchuje przez żeberka parownika: Rys 2.7. Odparowywanie cieczy 13 2.3. Sprężarka Zadaniem sprężarki jest wymuszenie obiegu płynu (czynnika) chłodniczego, zasysając go z jednej strony (na wyjściu z parownika) oraz tłocząc go z drugiej (w kierunku skraplacza). Płyn jest zawsze w stanie gazowym, o niskiej temperaturze i pod niskim ciśnieniem od strony ssania oraz pod wysokim ciśnieniem i w wysokiej temperaturze po stronie tłoczenia. Koła zębate sprężarki smarowane są specjalnym olejem, którym sprężarka jest napełniona podczas montażu. Sprężarkę napędza silnik poprzez pasek i sprzęgło elektromagnetyczne. Najczęściej stosowane są sprężarki następujących typów: alternatywne, alternatywne osiowe, rotacyjne łopatkowe. Najczęściej jednak stosuje się sprężarki alternatywne osiowe, które funkcjonują za pomocą zaworów ssących i tłoczących. Rys 2.8. Zasada działania sprężarki alternatywnej osiowej Alternatywna sprężarka osiowa składa się z siedmiu identycznych tłoczków, rozmieszczonych na okręgu. Wahliwa tarcza, zamontowana na wałku sterującym, przekazuje ruch posuwisto-zwrotny tłoczkom. Bardzo ważną częścią sprężarki jest sprzęgło elektromagnetyczne. Napęd przekazywany jest na sprzęgło za pośrednictwem paska i koła pasowego. Piasta związana jest sztywno z wałkiem sprężarki, koło pasowe obraca się swobodnie na piaście. Ruch zespołu piasty jest możliwy dzięki sprzęgłu elektromagnetycznemu, zamontowanemu na piaście. Działa ono w sposób przerywany. 14 Rys 2.9. Budowa sprzęgła elektromagnetycznego. Sprzęgło elektromagnetyczne sprężarki składa się z następujących elementów: cewka elektromagnetyczna stała (11), koło pasowe (5) wykonane z materiału ferromagnetycznego o dużej przenikalności magnetycznej, zamontowane na łożysku kulkowym dwurzędowym (7), tarcza czołowa (3) wykonana również z materiału ferromagnetycznego o dużej przenikalności magnetycznej. Aby uelastycznić fazę załączania sprzęgła, tarcza czołowa i jej piasta są połączone za pomocą sprężyn przeciwstawnych specjalnych. Sprzęgła elektromagnetyczne są wyposażone w sprężyny przeciwstawne, mające za zadanie złagodzić (uelastycznić)fazę załączania sprzęgła, co może nastąpić przy dowolnych obrotach silnika. Niektóre modele sprzęgieł są wyposażone w elementy przeciw wibracyjne, w celu złagodzenia uderzeń mechanicznych podczas załączania lub rozłączania sprzęgła. 15 Rys 2.10 Załączanie i rozłączanie sprzęgła. 2.4. Skraplacz Skraplacz jest wymiennikiem ciepła, mającym za zadanie spowodować kondensację (skraplanie) płynu chłodniczego w postaci gazowej, w efekcie przekazuje ciepło do otoczenia. Płyn dopływa w stanie gazowym pod wysokim ciśnieniem i w wysokiej temperaturze, a skraplacz skrapla 100% gazu dzięki obniżeniu temperatury spowodowanemu przez powietrze przepływające przez niego. Składa się on z rurki uformowanej na kształt wężownicy, na której znajdują się żeberka umożliwiające ukierunkowanie przepływu powietrza. Rurka i skrzydełka są z aluminium. Skraplacz znajduje się przed chłodnicą silnika. Aby ułatwić dobre przekazywanie ciepła od wewnątrz na zewnątrz skraplacze malowane są na czarno. Płyn chłodniczy w stanie gazowym pod ciśnieniem dopływa do skraplacza. Powietrze dopływające z zewnątrz dzięki penetracji (spowodowanej dużą prędkością pojazdu) oraz w wyniku obiegu wymuszonego (pod działaniem wentylatora) powoduje ochłodzenie płynu. Jeżeli w chwili włączenia klimatyzacji włącza się wentylator dzieje się tak dlatego, że podczas postoju pojazdu albo bardzo wolnej jazdy powietrze nie dopływałoby pod maskę samochodu z dostatecznie dużą prędkością. W zakresie wyposażenia należy jednak zwracać uwagę na warunki działania wentylatora, które mogą różnić się od wyposażenia opcjonalnego. 16 Rys 2.11. Rysunek pokazujący usytuowanie skraplacza 2.5. Zbiornik osuszacza Filtr – osuszacz jest jedynym elementem układu chłodniczego, który musi być okresowo wymieniany, minimum co dwa lata. Filtr znajduje się pomiędzy skraplaczem i reduktorem ciśnienia, tak więc przepływa przez niego płyn chłodniczy w stanie ciekłym. Bardzo ważne jest, aby klimatyzację utrzymywać w stanie suchym. Wilgoć w systemie zmienia się w kwas i uszkadza jego elementy. Filtr ma do spełnienia kilka zadań: 1) stanowi rezerwę płynu w postaci fazy ciekłej; 2) pełni od rolę bufora. Każdy gaz sprężony i skroplony ma na swej powierzchni cieczy poduszkę gazową, zapewniającą ciśnienie przechowywania płynu. Poduszka ta, będąc ściśliwą, amortyzuje uderzenia hydrauliczne powodowane gwałtownym załączeniem sprzęgła sprężarki, zwłaszcza na wysokich obrotach silnika, chroniąc w ten sposób cały układ; 3) zapewnia odwadnianie płynu chłodniczego. Wilgoć wytwarzana w układzie może powodować m.in. zjawiska korozji lub zamarzanie. Substancją osuszającą jest żel krzemionkowy; 4) zapewnia filtrację w celu zatrzymania cząstek stałych, które mogły przeniknąć do wnętrza układu podczas montażu; 17 5) zapewnia dekantację. Rurka wewnętrzna kończy się w odległości 20% od dna filtra, stwarzając tym samym strefę dekantacji (odstojnik), która umożliwia osadzanie się ciężkich ciał obcych; 6) pozwala kontrolować wydatek płynu. W tym celu możliwa jest obserwacja wydatku płynu chłodniczego przez wziernik (rodzaj małego okienka) aby stwierdzić, czy układ jest napełniony prawidłowo; Układ klimatyzacyjny może w wyniku naturalnego parowania utracić w ciągu roku do 15% czynnika, co prowadzi do obniżenia wydajności klimatyzacji. Aby zagwarantować maksymalną wydajność i bezawaryjność układu, powinno się corocznie przeprowadzać przegląd klimatyzacji. Ponadto w każdym tygodniu użytkowania pojazdu klimatyzacja powinna popracować co najmniej przez minutę. Czynnik roboczy zawiera środek smarny, który uszczelnia kompresor i ogranicza zużycie jego elementów ruchomych. Szybkie usuwanie przecieków w układzie klimatyzacji zapobiega poważnym awariom systemu i eliminuje kosztowne naprawy. Rys 2.12. Budowa zbiornika osuszacza: 1- Złączka wlotowa płynu, 2Mikrofiltr, 3- Sól osuszająca (pochłaniacz wilgoci), 4- Rurka tłoczna, 5Wziernik, 6- Złączka wylotowa, 7- Presostat, 8- Strefa dekantacji, 9- Ekran dolny, 10- Ekran górny, 11- Wskaźnik wilgotności 18 Presostat Presostat zamontowany jest na zbiorniku osuszacza, jest on elementem zabezpieczającym, który odcina zasilanie sprężarki w funkcji ciśnienia w granicznych fazach działania. Obecnie spotykamy presostaty „trzyfunkcyjne”: 1) funkcja: ciśnienie minimalne – Brak płynu w układzie mógłby spowodować zniszczenie sprężarki, dlatego też ustalono minimalny próg ciśnienia. Odpowiednie tarcze elektryczne są otwarte; aby zamknęły się umożliwiając załączenie sprzęgła sprężarki, ciśnienie musi osiągnąć wartość minimalną około 2 barów. 2) funkcja: ciśnienie maksymalne – Ciśnienie wiąże się bezpośrednio z temperaturą płynu. Przykładowo, awaria wentylatora chłodnicy, w szczególności podczas wolnej jazdy samochodu, może spowodować znaczący wzrost ciśnienia, co z kolei może być przyczyną wycieków. Aby uniknąć tego rodzaju awarii, odpowiedni przełącznik elektryczny jest zamknięty w spoczynku; otwiera się w celu przerwania zasilania sprzęgła sprężarki gdy ciśnienie przekroczy wartość progową rzędu 26 barów. 3) funkcja: sterowanie wentylatorami chłodnicy – Obecnie włączenie klimatyzacji powoduje włączenie wentylatorów chłodnicy z małymi obrotami. Jeżeli jednak wydatek powietrza kierowanego na parownik byłby niedostateczny, temperatura płynu wzrastałaby, jak również jego ciśnienie. Tak więc, w pobliżu 16 barów, zestyk elektryczny dotychczas otwarty zamyka się, tak aby włączyć wysokie obroty wentylatorów. Rys 2.13. Schemat działania presostatu trzyfunkcyjnego 19 2.7. Reduktor ciśnienia Jego pierwszym zadaniem jest zmniejszenie ciśnienia płynu chłodniczego na wejściu parownika aż do z góry zadanej wartości, tak aby płyn na wyjściu parownika przeszedł całkowicie w stan gazowy, zanim zostanie zassany przez sprężarkę. W tym celu otwór o określonej średnicy we wnętrzu reduktora wytwarza na zasadzie dławienia przepływu różnicę ciśnień pomiędzy płynem na wejściu, gdzie jest w stanie ciekłym oraz płynem na wyjściu, gdzie jest w stanie mieszanym, ciecz + para. To dławienie sprzyja parowaniu płynu. Jego drugim zadaniem jest regulacja i regulowanie strumieniem płynu, który będzie wpływać do parownika, tak aby zapewnić całkowite odparowanie płynu. Element czujnikowy albo bańka bądź kapsułka z przeponą napełniony jest czynnikiem gazowym (jego ciśnienie jest funkcją temperatury). Element ten jest zamontowany na przewodzie wyjściowym z parownika i połączony bezpośrednio z zaworem (kulka dociskana do gniazda sprężyną) za pośrednictwem popychacza. Zmiana temperatury na wyjściu z parownika znajduje odbicie w postaci zmiany ciśnienia płynu znajdującego się w bańce. To z kolei spowoduje odkształcenie przepony, która za pośrednictwem popychacza zadziała na zawór, regulując tym samym wydatek płynu. Rozprężanie powoduje przejście płynu pod wysokim ciśnieniem w płyn pod niskim ciśnieniem i początek parowania. Przykładowo, jeżeli temperatura płynu wzrasta (brak płynu), zwiększa on swoją objętość i ciśnienie, oddziaływując na przeponę. Przepona odkształca się i wywiera skierowany w dół nacisk na popychacz, co powoduje otwarcie zaworu i odsłonięcie przelotu w stronę parownika. I odwrotnie, jeżeli płyn oziębi się (nadmiar płynu), to siła sprężyny przeważa, zawór zamyka się i cykl zaczyna się od nowa. 20 Rys 2.14. Budowa reduktora ciśnienia 2.8. Parownik Parownik jest to wymiennik ciepła, podobnie jak poznany wcześniej skraplacz, lecz będzie on zmieniać stan skupienia płynu na przeciwny niż skraplacz. W skraplaczu płyn przechodzi w stan ciekły, w parowniku zaś przechodzi całkowicie w stan gazowy, w czasie przemiany pobiera ciepło z otoczenia. Płyn chłodniczy na wyjściu z zaworu reduktora ciśnienia jest mieszaniną gazu i płynu pod niskim ciśnieniem i o niskiej temperaturze. Parownik pozwala więc na ochłodzenie powietrza dopływającego do kabiny. Przejście płynu w stan gazowy musi być całkowite, gdyż sprężarka uległaby automatycznie uszkodzeniu przez płyn w stanie ciekłym, nawet w minimalnej ilości. Działanie parownika jest dokładnie przeciwnym do działania skraplacza, lecz jego podstawowa budowa jest identyczna, z tym drobnym wyjątkiem, że żeberka biorące udział w wymianie ciepła nie są pomalowane na czarno jak w przypadku skraplacza, ale zachowują oryginalną barwę aluminium, tak aby ułatwić przenikanie ciepła z powietrza do płynu. Zdolność chłodzenia parownika odpowiada także za inną funkcję, bez wątpienia ważniejszą: osuszanie powietrza, gdyż 21 nie jest możliwe uzyskanie optymalnego poziomu komfortu w kabinie samochodu, jeżeli wilgotność nie jest starannie kontrolowana i usuwana. W przeciwieństwie do skraplacza, gdzie płyn najcieplejszy znajduje się wewnątrz, w parowniku skraplanie zachodzi na zewnątrz. Wilgotność zawarta w powietrzu nadmuchiwanym przez dmuchawę będzie osiadać na żeberkach, zaś osuszone powietrze przepływać będzie do kabiny. Oprócz tego jest ono wolne od kurzu (kurz przywiera do szronu). Co się tyczy wody, która spływa po żeberkach parownika po zatrzymaniu sprężarki, to jest ona zbierana do pojemnika i usuwana pod pojazd. Potrzeba oczywiście, jak to powiedziano na początku, aby podczas działania systemu przez parownik przepływał zawsze strumień powietrza. Dmuchawa systemu ogrzewania realizuje tę funkcję, ponieważ jest zamontowana szeregowo w systemie ogrzewania. Rys 2.15. Widok parownika z rurek i lameli (częściowo w przekroju) Najczęściej spotykane parowniki w samochodach są typu „zintegrowanego”. W tym przypadku, zespół ogrzewania-klimatyzacji zamontowany na początku został przygotowany do przyjęcia samego parownika, tak aby mógł się on zintegrować ze strumieniem powietrza przed jego wpłynięciem do kabiny; jest on zabudowany szeregowo przed chłodnicą systemu ogrzewania. W tym przypadku obieg zimnego powietrza jest zasilany przez wentylator odśrodkowy z napędem elektrycznym systemu ogrzewania i wykorzystuje te same kanały rozprowadzające. Układy ogrzewania w nowoczesnych samochodach są wyposażone w żaluzje, które pozwalają na wykorzystanie systemu recyrkulacji powietrza w kabinie, co pozwala, biorąc pod uwagę 22 spotykane zanieczyszczenia, na nie pobieranie powietrza z zewnątrz samochodu, lecz z wnętrza kabiny. Sytuacja taka może mieć miejsce np. podczas jazdy za innym pojazdem, emitującym duszący i nieprzyjemny dym. System ten umożliwia ochronę przed nieprzyjemnymi zapachami z zewnątrz, lecz pozwala także na szybsze ogrzanie albo ochłodzenie kabiny, pobierając już ochłodzone powietrze z wnętrza (chłodniejsze niż powietrze z zewnątrz), chłodzimy kabinę szybciej i w przypadku bardzo wysokich temperatur na zewnątrz uzyskuje się niższą temperaturę wewnątrz. Twierdzenie przeciwne ma zastosowanie w odniesieniu do ogrzewania. Rys 2.16. Schemat częściowej cyrkulacji powietrza 2.9.Termostat Zwraca się uwagę, iż nie zmienia się temperatury w kabinie zmieniając temperaturę w parowniku, lecz regulując ilość świeżego powietrza wdmuchiwanego do wnętrza pojazdu. Tak więc jeżeli chcemy świeżego powietrza wewnątrz pojazdu wtedy „sklejamy” sprzęgło sprężarki, jeżeli nie chcemy więcej tego powietrza wysprzęglamy sprężarkę. Jeżeli chcemy dużo zimna, załączamy sprzęgło na dłużej i odwrotnie, aby uzyskać mało zimna załączamy sprzęgło na krótko. Obniżenie temperatury w samochodzie z klimatyzacją wiąże się wyłącznie z czasem działania sprężarki. Z drugiej jednak strony, powiedziano już, co dzieje się na żeberkach parownika. Wprawdzie jest to zjawisko normalne, jeżeli jednak sprężarka będzie pracować zbyt długo pojawi się szron. Tak więc sprężarka nie może pracować bez przerwy, z jednej strony w celu uniknięcia nadmiernego oszronienia, z drugiej zaś strony aby zachować żądaną temperaturę w kabinie. 23 Istnieją trzy typy termostatów: 1) Termostat klasyczny, ze stykami elektrycznymi, regulowanymi lub nie; 2) Kalkulator elektroniczny w przypadku regulacji temperatury półautomatycznej, albo całkowicie automatycznej; 3) Moduł elektroniczny w przypadku systemu chłodzenia bez regulacji Temperatury; Termostat klasyczny ma możliwość regulacji, a system regulacji temperatury pozwala na regulowanie żądanego poziomu zimna, podczas gdy termostat elektroniczny kontroluje tylko szronienie. Warto jest, nawet w trybie ogrzewania, uruchomić system chłodzenia w celu zapewnienia funkcji osuszania powietrza: - pierwszy system: ustawić termostat na minimum; - drugi system: kalkulator sam realizuje proces regulacji; - trzeci system: włączyć chłodzenie. Regulacja temperatury przebiega w następujący sposób: ustawiamy żądaną temperaturę w kabinie, a kalkulator elektroniczny przyjmuje na siebie zadanie uzyskania żądanej temperatury poprzez mieszanie ciepłego i zimnego powietrza w żądanych proporcjach dzięki ustawieniu żaluzji, jak również zadanie regulacji wydatku powietrza (prędkości obrotowej dmuchawy). W systemach o pełnej automatyzacji kalkulator steruje także rozprowadzaniem powietrza. Tym niemniej, kierowca ma zawsze możliwość ręcznej regulacji wszystkich parametrów związanych z komfortem. Moduł (sterownik) elektroniczny jest informowany o życzeniu kierowcy „chcącego mieć zimno” dzięki sygnałowi pochodzącemu od wyłącznika. Analizuje on wówczas temperaturę parownika dzięki czujnikowi temperatury (termistor), zainstalowanemu na jego żeberkach. Jeżeli temperatura >2°C (w przybliżeniu), wówczas sterownik zezwala na włączenie sprzęgła sprężarki. Jeżeli temperatura <2°C (w przybliżeniu), uruchomienie sprężarki jest zabronione przez sterownik. 24 3. Obieg czynnika chłodniczego Urządzenie klimatyzacyjne obniża temperaturę i wilgotność powietrza w kabinie pojazdu przez usunięcie nadmiaru ciepła na zewnątrz. 3.1. Opis obiegu czynnika chłodniczego Najprostszy układ chłodniczy składa się z czterech, niezbędnych w obiegu chłodniczym, połączonych rurami elementów: parownika, sprężarki, skraplacza i zaworu rozprężnego. Zasadnicza funkcja urządzenia, czyli przeniesienie ciepła z jednego środowiska (kabina pojazdu) do drugiego (otoczenie zewnętrzne), jest wypełniana za pomocą krążącego w urządzeniu czynnika chłodniczego, który podlega przemianom termodynamicznym ze skokowymi zmianami ciśnienia (sprężarka i zawór rozprężny) oraz zmianom stanu skupienia (dwa wymienniki ciepła w postaci parownika i skraplacza). Rys. 3.1.Obieg chłodniczy i klimatyzacja powietrza: 1- Parownik, 2- Sprężarka, 3- Skraplacz, 4- Zawór rozprężny, 5- Rury 25 Parownik odbiera ciepło z wnętrza pojazdu i jest umiejscowiony wewnątrz kabiny. Aby parownik mógł spełniać swoją funkcję jego temperatura musi być niższa niż temperatura środowiska (powietrza w samochodzie), które ma ochłodzić. Tylko wtedy ciepło samoczynnie przepłynie z otoczenia do parownika. Powietrze w kabinie można ochłodzić dwoma sposobami: wymienić na świeże ochłodzone lub pobrać powietrze z kabiny, ochłodzić je i z powrotem umieścić w kabinie. W pierwszym rozwiązaniu powietrze z zewnątrz, po przejściu przez parownik jest wdmuchiwane do wnętrza pojazdu, wypychając jednocześnie cieplejsze powietrze z kabiny. W drugim wariancie powietrze z kabiny ochładza się – dzięki cyrkulacji – przez parownik. Przykładowo gdy powietrze na zewnątrz i wewnątrz pojazdu ma temperaturę 25°C i przepływa przez parownik, którego ścianki mają np. temperaturę 1-3°C, wówczas z uwagi na to, że temperatura powietrza jest wyższa o 22-24°C, część jego ciepła przepłynie do parownika, dzięki czemu temperatura powietrza obniży się z 25°C do 10°C. Takie powietrze, skierowane do kabiny pojazdu, zmiesza się z powietrzem kabiny o temperaturze 25°C i zacznie je stopniowo ochładzać. Jednocześnie, czynnik chłodniczy, który na wejściu do parownika (w przekroju A) miał postać cieczy o ciśnieniu p = 2,5 bar i temperaturze t = -5°C, przepływając przez parownik absorbuje ciepło z powietrza i zamienia się w parę, utrzymując tę samą temperaturę i ciśnienie (ciepło utajone). Na wyjściu z parownika (przekrój B) czynnik chłodniczy będzie parą o ciśnieniu p = 2,5 bar i temperaturze t = -5°C, zawierającą ciepło oddane przez powietrze. Ponieważ układ jest szczelnie zamknięty, konieczne jest, by czynnik chłodniczy przepływając przez pozostałe elementy urządzenia ponownie (w przekroju A) stał się cieczą o ciśnieniu p = 2,5 bar i temperaturze t = -5°C. W tym celu należy czynnik chłodniczy uwolnić od ciepła, które przejął od powietrza przepływając przez parownik. Jedyną możliwością pozbycia się ciepła z czynnika chłodniczego jest oddanie go do atmosfery, która ma jednak wyższą temperaturę (-5°C czynnika wobec 25°C powietrza). Zatem niezbędne jest podniesienie temperatury czynnika do wartości wyższej niż 25°C, by ciepło mogło samoczynnie przejść z czynnika do atmosfery. Robi to sprężarka. Zasysa pary czynnika o niskim ciśnieniu i niskiej temperaturze wychodzące z parownika, spręża je tak, że na wyjściu z niej (przekrój C) pary czynnika mają ciśnienie p = 15 bar i temperaturę t = 56°C. Następnie czynnik chłodniczy podawany jest do drugiego wymiennika ciepła, jakim jest skraplacz. W skraplaczu czynnik chłodniczy oddaje do otoczenia ciepło przejęte w parowniku. By proces 26 przebiegał efektywnie, ciśnienie i temperatura muszą pozostać niezmienne. Dlatego w skraplaczu musi dojść do przemiany pary czynnika w ciecz, by oddane ciepło było utajonym ciepłem skraplania. Po opuszczeniu skraplacza (przekrój D) czynnik chłodniczy jest cieczą bez ciepła przejętego uprzednio w parowniku. Wciąż jednak jego ciśnienie i temperatura są wyższe od wartości wyjściowych (przekrój A). Do obniżenia ciśnienia i temperatury służy zawór rozprężny. W istocie zawór rozprężny stanowi przegrodę w obwodzie, przed którą ciśnienie i temperatura czynnika są wysokie, podczas gdy za nią, z powodu obecności przestrzeni parownika, w której czynnik może się rozprężyć, dochodzi do nagłego obniżenia ciśnienia (np. z 15 bar do 2,5 bar) i w konsekwencji – temperatury (np. z 56°C do -5°C). Czynnik pozostaje cieczą. W ten sposób wyjściowe parametry czynnika chłodniczego zostały odtworzone. Obieg chłodniczy jest odtwarzany tylko podczas działania sprężarki. Z powyższego wynika, że działający układ chłodniczy jest w części gorący i w części zimny. Idealna linia rozdziału części gorącej i zimnej układu chłodniczego przebiega tak jak linia X-X na rys. 3.1, przecinająca sprężarkę i zawór rozprężny. 3.2. Wskazówki praktyczne W praktyce występują pewne odstępstwa od modelowych procesów opisanych wcześniej. Podczas obiegu chłodniczego pomiędzy różnymi elementami i wewnątrz poszczególnych elementów układu chłodniczego i jego środowiska zewnętrznego ciepło przemieszcza się w następujący sposób: - z powietrza do zewnętrznych ścianek parownika; - z zewnętrznych do wewnętrznych ścianek parownika oraz ze ścianek wewnętrznych do czynnika chłodniczego; - wewnątrz czynnika chłodniczego i w jego drodze z parownika do skraplacza przez sprężarkę; - z czynnika chłodniczego do wewnętrznych ścianek skraplacza; - z zewnętrznych ścianek skraplacza do przepływającego przez skraplacz powietrza i do otoczenia. Do wymiany ciepła z otoczeniem dochodzi także przez elementy inne (rury, obudowy filtrów itp.) niż wymienniki ciepła (parownik i skraplacz), co w mniejszym lub większym stopniu ma umiarkowanie negatywny wpływ na sprawność układu chłodniczego. 27 Kolejność elementów układu jest niezmienna, natomiast ich umiejscowienie w pojeździe zależy od dostępnej przestrzeni oraz zaleceń związanych z ich funkcjonalnością i bezpieczeństwem działania. Konieczne jest umieszczenie zaworu rozprężnego jak najbliżej parownika, tak aby oba te elementy stanowiły jeden zespół. W uproszczonym schemacie (rys. 3.1.) uwzględniono tylko cztery najważniejsze elementy układu chłodniczego (parownik, sprężarka, skraplacz, zawór rozprężny), ponieważ po dodaniu do nich czynnika chłodniczego umożliwiają realizację termodynamicznego cyklu chłodniczego. W rzeczywistych instalacjach występują inne, spełniające ważne funkcje elementy (np. filtr – osuszacz). 28 4. Budowa, działanie i instalacja urządzenia klimatyzacyjnego Rozdział ten jest poświęcony tym elementom urządzenia klimatyzacyjnego, które współpracują z elementami składowymi obwodu chłodniczego (opisanymi w rozdziale 2). Urządzenie klimatyzacyjne może mieć zamiast zaworu rozprężnego dyszę dławiącą. W tych urządzeniach rozprężanie czynnika chłodniczego odbywa się za pomocą „dyszy dławiącej” – krótkiego odcinka rurki o małej kalibrowanej średnicy – zamontowanej w pobliżu parownika. Układy z dyszą dławiącą nie mają filtra – osuszacza, lecz zbiornik – odwadniacz, zamontowany między parownikiem i sprężarką. 4.1. Czynnik chłodniczy W urządzeniach klimatyzacyjnych czynnik chłodniczy spełnia rolę nośnika, który odbiera ciepło z parownika (z powietrza kabiny) i przenosi je do skraplacza, gdzie jest odbierane przez powietrze zewnętrzne. Jeszcze kilka lat temu w samochodowych urządzeniach klimatyzacyjnych powszechnie stosowano czynnik oznaczony symbolem R12. Został on wycofany z użycia ze względu na jego wysoką szkodliwość dla warstwy ozonowej. Zastąpiono go czynnikiem R134a. Jest to czterofluoroetan (CH2FCF3). Jego cząsteczka nie zawiera atomów chloru, dlatego nie niszczy warstwy ozonowej. Jest również nietoksyczny. 4.2. Zespół parownika Zespół parownika składa się z elementów, które razem stanowią funkcjonalną całość: - blok parownika - obudowa - elektryczna dmuchawa odśrodkowa - kanały i wyloty powietrza - rurki drenażowe do odprowadzania kondensatu 29 4.2.1. Blok parownika Blok parownika to główny element zespołu parownika i właściwy wymiennik ciepła. Z uwagi na budowę blok może się składać z rurek i lameli lub płyt. Blok parownika z rurek i lameli (Rys. 2.15.) Składa się z jednej lub kilku rurek, biegnących między przyłączem wejściowym i wyjściowym, tworząc równoległościan, wewnątrz którego krąży czynnik chłodniczy. Podczas montażu bloku rurki są roztłaczane, co powoduje powiększenie się ich średnicy i bardzo dobry styk z kołnierzami lameli. Lamele i rurki tworzą jednolitą część, przez którą ciepło przepływa bez przeszkód. Jest to istotne, ponieważ ilość ciepła wymienionego w jednostce czasu między dwoma ciałami o różnych temperaturach jest wprost proporcjonalna do powierzchni styku tych ciał. Blok parownika z płyt Parownik składa się z płyt, które ułatwiają przepływ ciepła przez lepszy jakościowo oraz większy powierzchniowo kontakt między czynnikiem chłodniczym i ściankami wymiennika. Praktycznie parownik jest zestawem aluminiowych płyt z przestrzeniami, przez które przepływa czynnik chłodniczy. Przestrzenie są poprzedzielane małymi „kolumnami”. Powodują one zaburzenia w przepływie czynnika i przez to lepszy jego kontakt z powierzchnią wymiennika. Czynnik chłodniczy na wlocie jest kierowany do poszczególnych płyt za pomocą odpowiedniego rozdzielacza. Po przejściu przez płyty płyn zbiera się w kolektorze wylotowym i dopływa do przyłącza wyjściowego. 4.2.2. Obudowa Obudowa wykonana z tworzywa sztucznego: - osłania blok parownika - tworzy kanał dla powietrza przepływającego przez blok parownika - dolna jej część spełnia rolę tacy na kondensat - w zależności od modelu jest wyposażona w klapy umożliwiające wybór rodzaju powietrza na wlocie (świeże lub recyrkulacja) i ukierunkowanie powietrza na wylocie (bezpośrednio do kabiny lub do ogrzania - ma kołnierze do mocowania elektrycznej dmuchawy odśrodkowej, uchwyty dla elementów napędzających klapy itp. 30 4.2.3. Elektryczna dmuchawa odśrodkowa Dmuchawa wymusza przepływ powietrza przez blok parownika, nawet podczas postoju pojazdu. Dmuchawę tworzą następujące elementy: - mały silnik elektryczny z jedno- lub dwustronnym wałkiem - jeden lub dwa odśrodkowe wentylatory - obudowy wentylatorów z otworami na wlot i wylot powietrza Dmuchawa może znajdować się przed (nadmuchowa) lub za blokiem parownika (wyciągowa). W przypadku dmuchawy przed blokiem parownika (nadmuchowej) bardzo ważne jest dobre uszczelnienie obudowy parownika za blokiem oraz wzdłuż obwodu samego bloku. Spowodowane nieszczelnościami przenikanie do układu powietrza, które nie przepłynęło przez blok, znacznie pogarsza sprawność urządzenia klimatyzacyjnego. Dla dmuchawy umiejscowionej za blokiem (wyciągowej) niezbędne jest, by zewnętrzne końce przewodów odprowadzających kondensat były zaopatrzone w „zawory zwrotne” (wykonany z miękkiej gumy kapturek z płaską końcówką, której szczelina zamyka się pod wpływem podciśnienia). Taki zawór zabezpiecza przed zasysaniem zewnętrznego powietrza za blokiem parownika i umożliwia wypływ kondensatu. Brak „zaworów zwrotnych” wywołuje niekorzystne skutki: - spadek wydajności urządzenia klimatyzacyjnego z powodu dopływu nie schłodzonego powietrza spoza parownika - powietrze zasysane przez przewody drenażowe porywa zebrane w nich skropliny, które zbierają się w obudowie parownika, przedostają się do kabiny pojazdu lub zamarzają w bloku parownika. 4.2.4. Kanały i wyloty powietrza Kanały doprowadzają klimatyzowane powietrze do kabiny pojazdu. Wykonane z tworzywa sztucznego mają postać sztywnych wytłoczek lub giętkich przewodów. Wyloty powietrza to zakończenie kanałów w kabinie pojazdu. Służą do regulacji kierunku i natężenia strumienia wypływającego powietrza. 31 4.2.5. Węże drenażowe Są to węże gumowe podłączone do odpowiednich przyłączy znajdujących się w dolnej części obudowy parownika, w dolnej części tacy. Wężami drenażowymi kondensat zebrany w tacy jest odprowadzany poza pojazd. 4.3. Termostatyczny zawór rozprężny Zawór rozprężny w urządzeniu klimatyzacyjnym spełnia dwa zasadnicze zadania: 1) gwałtownie obniża ciśnienie (i tym samym temperaturę) ciekłego czynnika chłodniczego napływającego do parownika ze skraplacza poprzez filtr – osuszacz 2) reguluje dopływ czynnika do parownika w taki sposób, by niezależnie od obciążenia cieplnego czynnik odparował całkowicie w parowniku oraz by jego pary osiągnęły stopień przegrzania gwarantujący dotarcie do sprężarki w stanie gazowym Ze względu na budowę termostatyczne zawory rozprężne można podzielić na standardowe typu „L”, typu „H” lub zblokowane. 4.3.1 Zawór rozprężny typu „L” W skład zaworu wchodzą: 1) korpus z: - przyłączem wlotowym i wylotowym czynnika chłodniczego - kalibrowaną dyszą z otworem o małej średnicy, która powoduje spadek ciśnienia; ciekły czynnik chłodniczy po przejściu przez dyszę ulega rozprężeniu i rozpyleniu - zespołem regulacyjnym - kanałem wyrównania ciśnienia, łączącym króciec wylotowy z dolną komorą puszki z membraną 2) puszka z membraną; membrana dzieli puszkę na dwie komory; na membranę od góry działa ciśnienie odpowiadające temperaturze mierzonej przez czujnik temperatury (wypełniony gazem czułym na temperaturę), a od dołu – ciśnienie odpowiadające ciśnieniu czynnika chłodniczego w parowniku (za zaworem rozprężnym) 3) zawór regulujący przepływ czynnika chłodniczego 4) para szpilek łączących mechanicznie membranę z zaworem regulacyjnym 32 Obniżenie ciśnienia i temperatury czynnika odbywa się w kalibrowanej dyszy. Ruchy membrany są przenoszone na zawór mechanicznie. Czujnik temperatury, rurkę kapilarną i puszkę nad membraną wypełnia płyn o charakterystyce podobnej (lub identycznej) do charakterystyki czynnika w urządzeniu klimatyzacyjnym. Zawór reguluje przepływ czynnika, tak by na wyjściu z parownika osiągnął on odpowiedni poziom przegrzania. Wstępne napięcie sprężyny, decydujące o stopniu jego przegrzania, jest nastawiane fabrycznie i nie wolno go potem zmieniać. Zawór z zewnętrznym wyrównaniem różni się od poprzedniego tym, że ma rurkę, którą ciśnienie panujące wewnątrz urządzenia klimatyzacyjnego przenosi się pod membranę, na wyjściu z parownika. W tej wersji kanał wyrównania wewnętrznego jest zasłonięty i nie ma wpływu na działanie zaworu. 4.3.2. Zawór zblokowany lub typu „H” Zawór tego typu składa się z: 1) korpusu o kształcie równoległościanu z przyłączami do połączenia z urządzeniem klimatyzacyjnym 2) dyszy do rozprężenia i rozpylenia czynnika chłodniczego 3) kanałów, którymi przepływa czynnik chłodniczy 4) czujnika termostatycznego 5) zaworu regulacyjnego W zaworze czynnik chłodniczy przepływa dwiema drogami: 1) pierwszą drogą czynnik chłodniczy przepływa za skraplacza (przez filtr), poprzez dyszę i zawór do parownika 2) drugą drogą czynnik chłodniczy płynie z parownika do sprężarki, omywając czujnik termostatyczny i działając na membranę w ten sam sposób jak w zaworze typu „L” z zewnętrznym wyrównaniem. W urządzeniach z zaworem rozprężnym typu „H” blok parownika ma obok siebie dwa przyłącza – wlotowe i wylotowe – umożliwiające bezpośrednie podłączenie zaworu. Wybór rodzaju zaworu zależy zwykle od spadku ciśnienia w parowniku: jeżeli spadek jest umiarkowany (niższy niż 0,2 bar) stosuje się zawór z wewnętrznym wyrównaniem; w przeciwnym razie zaleca się użycie zaworu z wyrównaniem zewnętrznym. Zawór rozprężny jest kalibrowany przez producenta. Pod żadnym pozorem nie wolno korygować kalibracji fabrycznej. 33 4.3.3. Umiejscowienie zaworu rozprężnego Ogólna zasada mówi, że zawór rozprężny ma znajdować się w strumieniu klimatyzowanego powietrza, możliwie jak najbliżej bloku parownika, by łącząca je rurka była jak najkrótsza. Chodzi o to, aby uniknąć parowania czynnika w rurce poza strumieniem powietrza. Niespełnienie tych warunków skutkuje spadkiem wydajności urządzenia klimatyzacyjnego i dodatkową „produkcją” kondensatu na rurce, który może się przelać do kabiny pojazdu. W urządzeniach ze sprężarkami o zmiennej wydajności sprężarka działa bez przerwy (podczas pracy urządzenia), wywołując cyrkulację czynnika. Zawór rozprężny nie może się całkowicie zamykać. Dlatego w takich urządzeniach nie można stosować zaworów dla urządzeń ze sprężarkami o stałej wydajności, lecz zawory specjalne, odpowiednie tylko dla urządzeń ze sprężarkami o zmiennej wydajności. 4.4. Dysza dławiąca Dysza dławiąca to odcinek rurki o małej średnicy z kalibrowanym otworem umieszczony wewnątrz cylindrycznej obudowy z tworzywa sztucznego. Na wlocie i wylocie dyszy dławiącej znajdują się filtry siatkowe, które wychwytują z czynnika chłodniczego zanieczyszczenia stałe. Dysza dławiąca to przewężenie przekroju przepływu, na którym następuje określony spadek ciśnienia i temperatury czynnika chłodniczego na wejściu do parownika. Dysza reguluje również przepływ czynnika chłodniczego. 4.5. Zbiornik – odwadniacz Zbiornik – odwadniacz to cylindryczny pojemnik z przyłączami: wlotowym, wylotowym i do zaworu serwisowego. Wewnątrz pojemnika znajduje się rurka w kształcie litery „U”. Jej otwartym końcem (osłoniętym pokrywą), usytuowanym w górnej części pojemnika, pary czynnika są zasysane. Drugi koniec rurki jest połączony z przyłączem wylotowym. W najniższej części rura ma mały, osłonięty filtrem otwór (ok. 1mm). Zbiornik – odwadniacz spełnia następujące funkcje: 34 1) oddziela czynnik w postaci cieczy od czynnika w postaci pary za pomocą rury w kształcie litery „U”, której koniec wylotowy skierowany jest ku górze umożliwia odprowadzenie czynnika tylko w stanie gazowym 2) osusza czynnik za pomocą materiału higroskopijnego 3) wraz z zassanym przez mały otwór w dolnej części rury czynnikiem chłodniczym do sprężarki powraca rozpuszczony w nim olej 4) jest zbiornikiem czynnika (ok. 0,25 – 0,35 kg) 5) w okresach nierównowagi spowodowanej zmianami obciążenia cieplnego parownika i zmianami prędkości sprężarki działa jak zbiornik wyrównawczy 4.6. Węże – przyłącza – tłumiki – zawory serwisowe Elementy urządzenia klimatyzacyjnego są połączone między sobą za pomocą węży w zamknięty obwód, w którym cyrkuluje czynnik chłodniczy. Węże są wykonane z różnych materiałów, mają różne kształty i rozmiary. Zakończone są zaciśniętymi na nich przyłączami. Czasem przewody mogą być wyposażone w tłumiki. Za, przed lub na samej sprężarce znajdują się zawory serwisowe. Służą one do napełniania lub opróżniania układu i sprawdzania ciśnień za pomocą przeznaczonych do tego urządzeń. 4.6.1. Węże W urządzeniach klimatyzacyjnych stosowane są zwykle węże giętkie, co eliminuje konieczność korekt usytuowania już zamontowanych części pojazdu. Węże wykonane są z elastomerów odpornych chemicznie, z jednej strony na działanie czynnika chłodniczego i oleju sprężarkowego, a z drugiej – na czynniki atmosferyczne, oleje, paliwo itp. Co więcej, węże powinny być nieprzepuszczalne dla czynnika i oleju (od wewnątrz), a dla wilgoci (z zewnątrz). Wymaganie te spełniają węże o strukturze wielowarstwowej, wzmocnione mechanicznie oplotem z materiału tekstylnego. Przekroje węży są znormalizowane i różne w zależności od przeznaczenia węża. Niekiedy stosuje się tylko odpowiednio ukształtowane przewody metalowe (aluminiowe). Można spotkać też w jednym urządzeniu przewody sztywne i węże giętkie. 35 4.6.2. Przyłącza Przyłącza służą do pewnego połączenia giętkich węży z elementami urządzenia klimatyzacyjnego. Stosuje się wiele różnych przyłączy skręcanych i zaciskanych. 4.6.3. Tłumiki Zwykle tłumiki to cylindryczne metalowe zbiorniki z odpowiednimi przyłączami umożliwiającymi ich instalację w przewodach ssawnych, tłocznych lub na sprężarce. Zadaniem tłumików jest tłumienie pulsacji ciśnienia (i tym samym drgań). Stosowane są tylko wtedy, gdy jest to naprawdę konieczne i skuteczne. 4.6.4. Zawory serwisowe Zawory serwisowe służą do napełniania i opróżniania urządzenia klimatyzacyjnego lub sprawdzania, za pomocą odpowiednich przyrządów, panujących w nim ciśnień. Są to zawory iglicowe o działaniu samoczynnym, podobne do wentyli opon samochodowych. Siła wstępnego napięcia sprężyny utrzymuje iglicę zaworu w położeniu zamkniętym. Po podłączeniu węża urządzenia serwisowego, trzpień znajdujący się w przyłączu węża przesuwa iglicę pokonując siłę sprężyny i otwiera zawór. Zazwyczaj urządzenie klimatyzacyjne ma dwa zawory serwisowe usytuowane możliwie najbliżej sprężarki, jeden po stronie wysokiego, a drugi niskiego ciśnienia. By uniknąć ewentualnych pomyłek zawory różnią się wielkością. Węże urządzeń serwisowych podłącza się do zaworów serwisowych za pomocą szybkozłączy. Złącza te eliminują do minimum możliwość wycieku czynnika do atmosfery podczas podłączania i rozłączania urządzeń serwisowych. 36 5. Porady praktyczne W tym dziale omówione zostaną praktyczne porady, które pomogą korzystać z systemów klimatyzacyjnych bezpiecznie i jak najefektywniej. 5.1. Instalowanie urządzenia klimatyzacyjnego Niektóre pojazdy są fabrycznie przygotowane do późniejszego ewentualnego montażu klimatyzacji. Wystarczy włożyć blok parownika do obudowy oraz podłączyć go do obiegu chłodniczego i zacisków instalacji elektrycznej. W celu uniknięcia pomyłek, podczas montażu sprężarki, przyłącza sprężarki są oznaczone literami: przyłącze ssawne literą „S” oraz przyłącze tłoczne – literą „D”. Termostat steruje sprzęgłem elektromagnetycznym w zależności od zapotrzebowania na moc ze strony urządzenia klimatyzacyjnego. W urządzeniach ze sprężarkami o zmiennej wydajności termostat nie jest stosowany; regulacja wydajności odbywa się za pomocą zaworu regulującego skok tłoka sprężarki. Sprzęgło elektromagnetyczne służy tu do odłączania sprężarki w przypadkach awaryjnych, gdy zadziałają istniejące zabezpieczenia (np. presostaty). Użycie nieodpowiedniego oleju do sprężarki może doprowadzić do jej zniszczenia. Część oleju przetłoczona do urządzenia nie będzie transportowana przez czynnik chłodniczy i nie powróci do sprężarki. Oleje sprężarkowe mają silne właściwości higroskopijne i łatwo wchłaniają wilgoć, która ma bardzo zły wpływ na pracę i niezawodność urządzeń klimatyzacyjnych. Kontakt oleju z powietrzem trzeba ograniczać do niezbędnego minimum. Układ można napełniać cieczą wyłącznie przez zawór serwisowy wysokiego ciśnienia umieszczony za sprężarką. Wprowadzenie cieczy przed sprężarkę może spowodować jej zniszczenie w chwili uruchomienia. 37 5.2. Elementy regulacji Do włączania i wyłączania urządzenia klimatyzacyjnego i powiązanych z nim zespołów służą różne wyłączniki: od prostych jednofunkcyjnych przycisków pojedynczych lub zespolonych, do bardziej złożonych, przeznaczonych do sterowania kilkoma funkcjami jednocześnie. Wyłącznik urządzenia klimatyzacyjnego zamyka obwód elektrycznego zasilania sprzęgła elektromagnetycznego i uruchamia urządzenie klimatyzacyjne. Należy pamiętać, że szeregowo z tym wyłącznikiem połączone są inne urządzenia (presostat, termostat itp.), które mogą uniemożliwić uruchomienie urządzenia. Uruchomienie urządzenia klimatyzacyjnego wiąże się zawsze z włączeniem wentylatora. Przycisk wewnętrznego obiegu powietrza umożliwia wybór rodzaju powietrza, które ma być poddane klimatyzacji: zewnętrznego lub wewnętrznego. Układ regulacji wydajności dmuchawy jest to urządzenie, które w połączeniu z rezystorem o kilku rezystancjach umożliwia skokową zmianę prędkości dmuchawy elektrycznej. 5.3. Obsługa okresowa Prawidłowa obsługa układów klimatyzacji samochodowej polega na wykonywaniu regularnych przeglądów. Zakres prac obsługowych zaleca się dzielić na okresy półroczne. Co pół roku: - sprawdzanie wydajności układu klimatyzacji - kontrola ciśnień w układzie - kontrola temperatury nawiewanego do kabiny powietrza - kontrola układu elektrycznego (przełączniki, bezpieczniki, przewody elektryczne, dmuchawa) - kontrola pracy sprzęgła sprężarki - kontrola połączeń układu - czyszczenie toru nawiewu powietrza do kabiny - kontrola stanu filtra kabinowego - dezynfekcja parownika 38 Co 1 rok – czynności jak w obsłudze „co pół roku” oraz dodatkowo: - wymiana filtra kabinowego - kontrola szczelności układu metodą znajdowania wycieków środka kontrastowego w świetle UV - obsługa układu agregatem - usunięcie i oczyszczenie czynnika - usunięcie oleju z czynnika - próba próżniowa w celu osuszenia układu - uzupełnienie oleju - ponowne napełnienie układu właściwą Co 2 lata – czynności obsługowe jak w obsłudze „co pół roku” i „co rok” oraz dodatkowo: - wymiana filtra – osuszacza 5.4. Ogólne zasady bezpiecznej pracy z czynnikami chłodniczymi Przy pracy z czynnikiem chłodniczym należy bezwzględnie przestrzegać następujących zasad bezpieczeństwa: 1) stosować okulary i rękawice ochronne (bezpośredni kontakt czynnika chłodniczego z oczami może spowodować uszkodzenie wzroku lub całkowitą ślepotę) 2) nie dopuszczać do kontaktu czynnika chłodniczego ze skórą (możliwe odmrożenia z uwagi na bardzo niską temperaturę wrzenia -26°C) 3) urządzenia zawierające czynnik chłodniczy można obsługiwać tylko w dostatecznie (co najmniej cztery wymiany na godzinę) wentylowanych pomieszczeniach (długotrwałe wdychanie par może być niebezpieczne, nawet śmiertelne) 4) nie stosować urządzeń napełnionych czynnikiem chłodniczym w pobliżu otwartych lub nieszczelnych pojemników z łatwopalnymi substancjami 5) niczego nie zmieniać w zaworach bezpieczeństwa pojemników i urządzeń dla czynnika chłodniczego 6) nie napełniać czynnikiem chłodniczym niczego, co nie ma odpowiedniego atestu i nie jest zaopatrzone w zgodny z przepisami zawór bezpieczeństwa 39 7) nigdy nie napełniać pojemników powyżej 80% ich nominalnej pojemności 8) zachowywać najwyższą ostrożność podczas odłączania węży serwisowych, ponieważ może się w nich znajdować sprężony ciekły czynnik chłodniczy 40 Bibliografia 1. Poradnik serwisowy, Kompendium praktycznej wiedzy warsztatowej, Opracowanie: Piotr Kozak na podstawie materiałów Delhi oraz Hella. 2. Materiały fabryczne Toyoty 3. Materiały fabryczne Citroena 4. www.jdkulej.pl/poradnik_klimatyzacja.php 41
