Klimatizace – anglicky „Air Condition“, odtud také označení ovladače „A/C“. Klimatizační systém přivádí do kabiny ochlazený vzduch. Vzduch je buď zvenku čerstvý, nebo je ochlazován (při zapnuté recirkulaci) vzduch z kabiny pro cestující. Chladící médium klimatizace v automobilech je plyn a funguje jako transportní prostředek pro odvod tepla. Od roku 1995 se smí používat pouze prostředek s označením R 134a.
R-134a (Tetrafluoretan) je používán jako náplň do klimatizací. Jedná se o nehořlavou látku, při i styku s ohněm se ale tvoří nebezpečné látky. V kapalném stavu je R134a čirá látka, v plynném skupenství pak neviditelná lehce eterického zápachu. Tato látka je v kapalném skupenství bezbarvá jako voda, ve skupenství plynném je neviditelná. Princip klimatizace ve vozidle je jednoduchý a velmi podobný ledničce. Aby se kabina ochladila, musí z ní být odebráno teplo. K tomu je zapotřebí chladící okruh, který se skládá z kompresoru, kondenzátoru, expanzního ventilu a výparníku. Popíšeme si celý oběh znázorněný na spodním obrázku.
Funkce klimatizace
Klimatizace se skládá z kompresoru, kondenzátoru, klapky, výparníku, zachycovací nádržky a tlakových vedení. Jako chladicí náplň se používá kapalina R134a. Kompresor klimatizace je poháněn klínovým řemenem od klikového hřídele. Kompresor zvyšuje tlak v chladícím okruhu na maximálně 3 MPa (30 bar). Stlačením se chladivo zahřeje. V kondenzátoru odebírá proudící vzduch z chladiva teplo (studený vzduch zůstává ve vnější oblasti). Ochlazuje tím horké chladivo, které kondenzuje, tedy zkapalní. Chladivo je pod vysokým tlakem a protéká klapkou, která redukuje jeho tlak. Chladivo expanduje a vypařuje se, a tím se znovu silně ochlazuje. Ve výparníku odebírá chladivo teplo od kolem proudícího vzduchu a vzduch se tak ochlazuje. Chladný a suchý vzduch je veden do vnitřku vozidla. Chladivo přijímá ve výparníku teplo a vypařuje se. Páry chladiva, které mají malý tlak, jsou nasávány kompresorem, kde znovu začíná chladící okruh. Zachycovací nádržka slouží jako expanzní nádržka a zásobní nádržka na chladivo.
Okruh klimatizace:
• kompresor
• chladicí prostředek
• kondenzátor
• ventilátor
• výparník
• expanzní nebo škrtící ventil
• přípojka nízkého tlaku
• přípojka vysokého tlaku
• nádobka na kapalinu s vysoušečem
Základní komponenty klimatizace
Úkolem kompresoru je:
• čerpat chladivo do klimatického okruhu
• stlačovat chladivo
Kompresor je významnou součástí klimatizačního zařízení. Jeho úlohou je nasávat plynné chladící médium, které má nízký tlak, a toto médium stlačovat. Tím se jednak uvádí do pohybu, a také stoupá teplota chladícího prostředku. Bez zvýšení tlaku by nebyla možná následná expanze prostřednictvím expanzního nebo škrtícího ventilu a nedošlo by k ochlazení média. Je třeba si uvědomit, že kompresor nasává z výparníku v nízkotlaké větvi pouze plynný chladící prostředek. Tekutý by nebyl stlačitelný a ve svém důsledku by došlo ke zničení kompresoru. Okolnost, že kompresor stlačí chladící prostředek a dopravuje ho jako horký silně stlačený plyn do kondenzátoru, zároveň znamená, že kompresor je určitým rozhraním mezi větví nízkého a vysokého tlaku v klimatizačním systému.
Kompresor s kývavým kotoučem – nejvyužívanější typ kompresoru
Na připojeném obrázku je řez typickým kompresorem s axiálním kývavým kotoučem. Ten má šikmé postavení a je pevně spojen s kompresorovou hřídelí. Po obvodu kotouče jsou rovnoměrně od sebe horizontálně uložené válce s písty (zpravidla jich je 5-7). Počet válců a úhel jejich uspořádání závisí na zdvihovém objemu kompresoru. Kývavý kotouč převádí rotační pohyb hřídele kompresoru do vratného zdvihového pohybu pístu (oscilační pohyb). Ve ventilových destičkách se mezi válci a hlavou válce nalézají tzv. Reed -ventily pro sání a výtlak.
Bubnové kompresory mohou mít pevný nebo proměnný zdvihový objem. Proměnný objem snižuje do značné míry konvenční zapínání a vypínání magnetické spojky a z něho vyplývající spínací rázy. Kompresory s proměnným zdvihem mají tlakový regulační ventil. Ten registruje tlak na sací straně a reguluje čerpané množství chladicího prostředku změnou úhlu sešikmení kývaného kotouče. Popisované nejběžnější provedení kompresoru klimatizace v automobilu se dále rozděluje na dvě skupiny:
• Kompresory bez regulace
• Kompresory s automatickou regulací
- Kompresor.jpg (41.48 KiB) Zobrazeno 61568 x
1. Kývavý kotouč
2. Hřídel kompresoru
3. Píst
4. Membránové ventily
5. Tlakový regulační ventil
Posledně jmenovaný kompresor se uplatňuje u klimatizací s vyšším komfortem, např. s automatickou regulací teploty. Díky regulovatelnému kompresoru je tlak v oběhu chladícího prostředku stálý, zcela bez ohledu na měnící se přenos tepla a rozdílné otáčky motoru. Kompresory, které nejsou automaticky regulovatelné, se při teplot výparníku kolem bodu mrazu, vypnou. Klimatizace s takovými kompresory mají jako dodatkové vybavení expanzní ventil.
Kompresor s automatickou regulaci
Používají se v komfortnějších klimatizačních systémech se škrtícím ventilem. Jak už bylo uvedeno, mají regulační ventil, proměnné nastavení (zešikmení kývavého kotouče) bubnu a tím proměnný zdvih pístu, který je dán šikmostí kývavého kotouče. Ten je veden podélně v kluznici. Šikmost nastavení kotouče (hnacího náboje je dána tlakem v komoře), tedy na poměrech tlaku na horní a spodní straně pístu, a řídí se pružinami před a za kotoučem. Tlak v komoře je ovlivňován vysokým a nízkým tlakem v systému s kalibrovaným a škrtícím otvorem.
Kompresor nebývá poháněn přímo motorem vozidla. Většinou jde o pohon řemenem přímo od klikové hřídele. Řemen pohání ještě zpravidla alternátor, čerpadlo servořízení a vodní čerpadlo. Kompresor je spínaný přes elektromagnetickou spojku.
Elektromagnetická spojka kompresoru
Při zapnutí klimatizace je přiveden proud do cívky. Ta vytvoří magnetické pole, které přitáhne na hřídeli kompresoru pevně uchycený unášecí kotouč k řemenici kompresoru. Kompresor se tak roztočí, resp. dojde ke spojení náhonu od motoru s kompresorem.
Když je pak klimatizace vypnuta a dojde k přerušení přívodu proudu do elektromagnetické cívky, přitažení unášecího kotouče povolí a kompresor se přestane točit. Vzduchová mezera kompresorové spojky se u některých provedení vymezuje distančními kroužky. Cívka je zajištěna zajišťovacím kroužkem. Velmi důležité je řádné mazání kompresoru. Pro mazání stěn válce je nutný speciální olej.
1. přítlačný kotouč
2. Vymezovací podložka
3. Pojistný kroužek
4. řemenice
5. budící cívka
Mazání
V systému klimatizací s chladicím prostředkem R 134a se používá speciální syntetický olej s označením PAG (Poly-Alkylen-Glykol). Ten garantuje dobré mazací vlastnosti, mísitelnost s chladicím prostředkem, neobsahuje žádné kyseliny, je silně hygroskopický (pohlcuje vodu) a nemísí se s jinými oleji.
Co z toho vyplývá? Je nutné ho chránit proti vniknutí vlhkosti! Tento olej také nesmí být likvidován společně s motorovým nebo převodovým olejem. Množství oleje v systému závisí na konkrétním konstrukčním provedení. Pro vozy Ford Focus je množství chladícího média včetně oleje 0,740 kg (+/- 0,015 kg). Obecně lze konstatovat, že rozdělení oleje v systému klimatizace je zhruba následující:
• kompresor (50%)
• výparník (20%)
• kondenzátor (10%)
• vysoušeč (10%)
• sací hadice (10%)
Kondenzátor
Od kompresoru proudí horký a plynný chladicí prostředek do horní části kondenzátoru. Ten je konstruován podobně jako běžný chladič motoru. Kondenzátor představuje naohýbanou trubkou, která je obklopena hustou sítí plochých lamel a žebrování. Horký chladící prostředek se v kondenzátoru okolním proudícím vzduchem natolik ochladí, že na výstupu z kondenzátoru kondenzuje, tj. stává se opět kapalným. Chladící plocha kondenzátoru zajišťuje dobrý přestup tepla z chladicího prostředku do skrz ní proudícího vzduchu. Jeho proudění je při jízdě samočinné – náporové, navíc je podporované jedním nebo dvěma zpravidla elektrickými ventilátory. Kondenzační proces představuje, jak je zřejmé z části 1 tohoto materiálu, především teplotní výměnu mezi chladicím prostředkem a proudem vzduchu. Ten má relativně nízkou teplotu, pochopitelně o mnoho nižší, než horký, plynný chladicí prostředek.
Tepelná ztráta chladicího prostředku vede ke změně plynné fáze na kapalnou. Tlak chladícího prostředku při vstupu do kondenzátoru je sice stejný jako při výstupu, ale teplota prostředku je značně nižší. Kondenzátor musí být ochlazen okamžitě po zapnutí klimatizace, aby nebyl ohrožen oběh chladiva. Zásadně se montuje před konvenční chladič motoru. Výkon kondenzátoru závisí na řadě faktorů. Mezi podstatné patří:
• konstrukce kondenzátoru (tvar, rozměry, průměr základní trubky, tvar a
hustota žebrování, použitý materiál atd.)
• teplota okolí
• „kvalita“ vzduchu proudícího kondenzátorem
• čistota kondenzátoru
Při ucpání nebo větším znečištění kondenzátoru se logicky omezuje jeho účinnost a průchodnost pro proudící vzduch. Sekundárně to může negativně ovlivnit účinnost běžného chladiče motoru, který je namontován až za kondenzátor klimatizace. Kondenzátor klimatizace tvoří společný blok s jedním i dvěma ventilátory. Ty mají úlohu zajišťovat intenzivní proudění vzduchu skrz kondenzátor. Ventilátor se spouští s určitou počáteční rychlostí, která může být podle potřeby zvýšena, nebo připojen další ventilátor.
Kondenzátor
- Kondenzátor.jpg (50.89 KiB) Zobrazeno 61425 x
Je to odvodňovací filtr a používá se pouze v systémech klimatizací s expanzním ventilem (komfortnější systémy mají škrtící ventil/trysku). Nalézá se mezi kondenzátorem a expanzním ventilem. Úlohou vysoušeče je:
• zadržení vlhkosti
• filtrace pevných nečistot (otěr z kompresoru, montážní nečistoty…)
• odstranění vzduchových bublin akumulací chladicího prostředku
Do vysoušeče proudí z kondenzátoru tekutý chladicí prostředek (1). Vysoušeč musí bezpodmínečně zabránit, aby se vlhkost v chladicím prostředku projevila v té míře, aby se kapičky vody dostaly v oběhu k expanznímu ventilu, kde by pak zmrzly v kousky ledu. Ty by pak mohly v systému působit jako blokující faktor. Ve vysoušeči je tudíž vysoušecí jednotka na bázi hlinité či křemičité substance (4), která představuje jakési molekulární sítko a samozřejmě také konvenční filtrační sítko. To zachycuje nepatrné mechanické nečistoty vzniklé zejména otěrem v kompresoru. Stoupacím vedením (6) odchází tekutý chladicí prostředek k odvodu (3) k expanznímu ventilu. Některé vysoušeče mají ve vyústění skleněný průhled (2). Vysoušeč musí být namontován vždy ve svislé poloze. Před montáží je nutno ho ponechat co nejdéle uzavřený, aby množství vlhkosti, které se dostane takto do vysoušeče, bylo co nejmenší.
- Vysoušeč.jpg (30.16 KiB) Zobrazeno 61459 x
1. vstupní vedení
2. průhledné okénko (jen některé typy)
3. výstupní vedení
4. vložka vysoušeče
5. kapalné chladivo
6. stoupací trubka
