Принцип работы автокондиционера
Автомобильный кондиционер - устройство и как работает. Неисправности
Расскажем про устройство автомобильного кондиционера со схемой и разбором основных деталей. Как работает кондиционер в машине и его основные неисправности и поломки (как устранить).
Как работает
Автомобильный кондиционер работает по принципу, как обычный холодильник, хотя устроен немного по-другому. Он представляет герметичную систему, заполненную фреоном и специальным холодильным маслом не боящимся низких температур. Масло нужно для смазки компрессора и всей системы. Несмотря на некоторые различия между кондиционерами разных производителей, их принципиальная схема одинакова. Рассмотрим самый распространенный вариант.
При нажатии на кнопку включения кондиционера срабатывает электромагнитная муфта, и стальной прижимной диск 3, издав характерный щелчок, примагничивается к шкиву 2. Шкив приводится в движение ремнем и, когда кондиционер выключен, крутится вхолостую.
Теперь заработал компрессор 1. Он сжимает газообразный фреон, отчего тот сильно нагревается, и гонит его по трубопроводу в конденсатор 4. Его часто называют радиатором кондиционера, так как в нём сильно нагретый и сжатый фреон охлаждается.
В этом ему помогает вентилятор 5, который включается на первую скорость одновременно с компрессором. Если автомобиль едет — еще лучше, конденсатор дополнительно обдувается набегающим потоком воздуха. Охладившись, сжатый фреон начинает конденсироваться и выходит из конденсатора уже жидким. После этого жидкий фреон проходит через ресивер-осушитель 6. Здесь от него отфильтровываются продукты износа и прочая грязь.
Где-то в районе ресивера-осушителя есть смотровой глазок 9. Через него можно визуально оценить, насколько система полна. Он есть далеко не на всех автомобилях.
Очистившись в ресивере-осушителе, фреон течет в сторону салона автомобиля, чтобы выполнить основную работу. Кульминация наступает, когда жидкий фреон проходит через терморегулирующий вентиль (ТРВ) 10. ТРВ устанавливают на трубопроводе, по которому жидкий фреон поступает в испаритель. Если испаритель полностью заполнен жидким фреоном, то из него выходит насыщенный пар, температура которого равна температуре кипения. Регулирующий орган ТРВ закрывается. Если из испарителя выходит пар, нагрев которого превышает установку ТРВ, то регулирующий орган ТРВ открывается настолько, чтобы площадь его проходного сечения соответствовала допустимой величине. По сути ТРВ является автоматически регулирующимся дросселем. Даже можно сравнить ТРВ с соплом аэрозольного баллончика.
Проходя через ТРВ и попадая в испаритель, фреон переходит в газообразное состояние (кипит) и при этом сильно охлаждается. Испаритель 12 — это тот же радиатор, только маленький. Ледяной фреон охлаждает испаритель, а вентилятор 13 сдувает с испарителя холод в салон автомобиля. Пройдя через испаритель, все еще достаточно холодный фреон попадает снова в компрессор. Круг замыкается.
Часть системы от компрессора до ТРВ называется напорной магистралью. Ее всегда можно определить по тонким трубкам, которые теплые или горячие. Часть от испарителя до компрессора называется обратной магистралью, или магистралью низкого давления. Она делается из толстых трубок и на ощупь ледяная. Если в напорной магистрали во время работы компрессора давление колеблется от 7 до 15 атмосфер, то в обратной магистрали давление не превышает одной - двух атмосфер. Когда кондиционер выключен, давление в обеих магистралях уравнивается и составляет около пяти атмосфер.
За правильной работой системы следят несколько датчиков. На ресивере-осушителе 6 стоит датчик 7 включения второй скорости вентилятора. Когда охлаждение конденсатора 4 недостаточно (стоите в пробке), давление в напорной магистрали начинает стремительно расти, а фреон в конденсаторе перестает конденсироваться. Датчик реагирует на скачок давления и включает вентилятор 5 на полную мощность. Датчик 8 выключает компрессор, если давление в напорной магистрали достигает запредельных величин. Датчик 11 выключает компрессор, если температура испарителя становится слишком низкой.
Давление в системе
Давление в системе кондиционера автомобиля зависит от температуры воздуха. При 20°C, когда система включена, хладагент находится в системе под давлением 5-7 бар. После включения компрессор начинает сжимать хладагент, обеспечивая на выходе давление 10-12 бар. В конденсаторе газ интенсивно охлаждается и переходит в жидкое состояние. В ресивере хладагент проходит осушение и очистку. Он поступает по трубке в редуктор, на выходе из которого давление снижается до 1 бара, а температура - до -7°C. Таким хладагент поступает в испаритель, переходя из жидкого в газообразное состояние. Проходящий через испаритель воздух отдает тепло хладагенту, а сам становится более холодным. Из испарителя хладагент поступает к компрессору и цикл повторяется.
Блок управления разрешает включение, когда давление в системе будет от 2 до 24 бар. Но например, в сильную жару автокондиционер может не включиться из-за неправильной дозаправки. Если сильно перекачали хладагент выше нормы, а на улице стоит пекло, система не даст разрешение на включение из-за сильного давления. А низкое давление в системе возникает из-за негерметичности шлангов, трубок, уплотнений, теплообменника и компрессора.
Работает ли зимой
Зимой, когда температура ниже нулевой отметки кондиционер автомобиля не будет работать. Хладагенту недостаточно тепла от проходящего воздуха, чтобы превратиться в газ. Это контролирует датчик в системе климат-контроля в салоне и датчик температуры окружающей среды. Поэтому при определенных условиях снаружи система управления запретит включение компрессора кондиционера. Иначе конденсат, образующийся во время работы, превратится в лёд.
На многих авто порог отключения кондиционера разный, но примерно этот диапазон около нулевой отметки. Например, в Renault он отключается при +4-5°C, Skoda - +2°C, Haval - минус 5°C, BMW - плюс 1°C. Поэтому, чтобы проверить работу кондиционера в холода придётся заезжать в теплый гараж или бокс.
Чтобы включить кондиционер зимой для проверки нужно перевести заслонку системы вентиляции в режим рециркуляции. Тогда будет браться воздух не снаружи автомобиля, а из салона.
Как обслуживать
Кондиционер автомобиля не нуждается в обслуживании, если нет никаких проблем при работе. Только желательно менять фреон раз в 3-5 лет, а также чистить конденсатор от грязи раз в 2-3 года. Также не помешает чистка подкапотного пространства. Нужно промывать конденсатор от накопившихся соляных отложений весной. Ещё полезно проверить надежность механического крепления трубок - фреонопроводов. Если какая-либо трубка вибрирует, ее обязательно нужно закрепить.
Подготовка кондиционера к лету обычно не требуется. Можно порекомендовать проверить его работу заранее и при подозрении на недостаточную эффективность либо неисправность заехать в сервис на диагностику и заправку.
Какие бывают поломки
В автомобильном кондиционере механическому износу подвержен компрессор. Остальные элементы (кроме вентиляторов) неподвижны. Чаще первым выходит из строя не он, а конденсатор — теплообменник, установленный перед радиатором двигателя. Он находится под давлением (до 20 атм.) и постоянно испытывает воздействие летящей с дороги соли и грязи. Коррозия, вибрация, механические напряжения приводят к образованию в нем микротрещин и утечке хладагента.
Признаками неисправности являются шумы, которые появляются при его включении или в процессе работы. Так, если кондиционер шумит при работающем двигателе и не пропадает при его отключении, скорее всего, неисправен подшипник шкива. С подобной поломкой лучше обратиться в автосервис.
Ситуация ещё серьезнее, если начинает шуметь при включении и замолкать при отключении. Значит необходима замена компрессора, т.к. у старого появились люфты. Серьезного ремонта можно избежать, если обратиться в мастерскую при первых признаках неисправности. Исправить ситуацию можно, лишь проведя полную диагностику системы.
- Как проверить наличие фреона в кондиционере
Если покупали машину б/у, то при заправке кондиционера желательно провести диагностику всей системы.
Может где-то подтекает фреон и из-за этого плохо холодит. Был случай, когда владелец приехал на заправку кондиционера. От диагностики отказался. Ему хватило фреона только выехать из сервиса - он весь вытек из системы. Позже была обнаружена утечка. Диагностика обойдется дешевле, чем 2 раза заправлять кондёр.
Принцип работы автомобильного кондиционера
Автомобильный кондиционер работает по тому же принципу, что и обычный бытовой холодильник, хотя и устроен немного по-другому. Автомобильный кондиционер представляет собой герметичную систему, заполненную фреоном и специальным холодильным маслом, растворимым в жидком фреоне и не боящимся низких температур. Масло нужно для смазки компрессора и всей системы.
Теоретически, заполнить кондиционер можно было бы и обычным пропаном, если бы не его взрывоопасность. Для холодильных систем придумали специальные хлоросодержащие соединения, которые, кроме безопасности, обладают еще и набором нужных характеристик.
Несмотря на некоторые отличия между кондиционерами на автомобилях разных производителей, принципиальная их схема одинакова. Мы рассмотрим самый распространенный вариант. Итак, вы нажали на кнопку включения кондиционера. Сработала электромагнитная муфта, стальной прижимной диск <3>, издав характерный щелчок, примагнитился к шкиву <2>. Шкив приводится в движение ремнем и, когда кондиционер выключен, крутится вхолостую. Теперь заработал компрессор <1>. Компрессор сжимает газообразный фреон, отчего тот сильно нагревается, и гонит его по трубопроводу в конденсор <4>. В народе этот самый конденсор часто называют «радиатором кондиционера». В конденсоре сильно нагретый и сжатый фреон охлаждается.
Охладиться ему помогает вентилятор <5>, который включился на первую скорость одновременно с компрессором. Если автомобиль едет — еще лучше, конденсор дополнительно обдувается набегающим потоком воздуха. Охладившись, сжатый фреон начинает конденсироваться, и выходит из конденсора уже жидким. После этого жидкий фреон проходит через ресивер-осушитель <6>. Здесь от него отфильтровываются продукты износа компрессора и прочая грязь.
Где-то в районе ресивера-осушителя, часто на нем самом, есть смотровой глазок <9>. Через него на жидкий фреон можно полюбоваться воочию. Вообще-то, ничего интересного, выглядит как газ в зажигалке. Впрочем, глазок сделан не для удовлетворения любопытства. Через него можно визуально оценить, насколько система полна. Если часть фреона утекла в атмосферу, то при работе компрессора в глазке будет видна молочно-белая пена. К сожалению, глазки есть далеко не на всех автомобилях.
Очистившись в ресивере-осушителе, фреон течет в сторону салона автомобиля, чтобы выполнить свое основное предназначение. Кульминация наступает, когда жидкий фреон проходит через ТРВ <10>. ТРВ, он же терморегулирующий вентиль, представляет собой специальное устройство, регулирующее перегрев пара, выходящего из испарителя. (Перегрев — разница температур на выходе из испарителя и кипения хладагента). ТРВ устанавливают на трубопроводе, по которому жидкий фреон поступает в испаритель. Если испаритель полностью заполнен жидким фреоном, то из него выходит насыщенный пар, температура которого равна температуре кипения. Регулирующий орган ТРВ закрывается. Если из испарителя выходит пар, перегрев которого превышает установку ТРВ, то регулирующий орган ТРВ открывается настолько, чтобы площадь его проходного сечения соответствовала допустимой величине. По сути, ТРВ является автоматически регулируемым дросселем. Не вдаваясь в термодинамику, можно сравнить ТРВ с соплом аэрозольного баллончика.
Проходя через ТРВ и попадая в испаритель, фреон переходит в газообразное состояние (кипит) и при этом сильно охлаждается. Испаритель <12> — это тот же радиатор, только маленький. Ледяной фреон охлаждает испаритель, а вентилятор <13> сдувает с испарителя холод в салон автомобиля. Пройдя через испаритель, все еще достаточно холодный фреон попадает снова в компрессор.
Круг замыкается. Часть системы от компрессора до ТРВ называется напорной магистралью. Ее всегда можно определить по тонким трубкам, которые теплые или горячие. Часть же от испарителя до компрессора называется обратной магистралью, или магистралью низкого давления. Она делается из толстых трубок и на ощупь ледяная. Если в напорной магистрали во время работы компрессора давление колеблется от 7-ми до 15-ти атмосфер (в аварийных случаях и до 30-ти), то в обратной магистрали давление не превышает 3.5 атмосфер. Когда кондиционер выключен, давление в обеих магистралях уравнивается и составляет около 5-ти атмосфер.
За правильной работой системы следят несколько датчиков. Количество их варьируется. В нашем случае на ресивере-осушителе <6> стоит датчик <7> включения второй скорости вентилятора. Когда охлаждение конденсора <4> недостаточно (вы стоите в пробке, например), давление в напорной магистрали начинает стремительно расти, а фреон в конденсоре перестает конденсироваться. Датчик реагирует на скачок давления и включает вентилятор <5> на полную мощность. Датчик <8> выключает компрессор, если давление в напорной магистрали достигает запредельных величин. Датчик <11> выключает компрессор, если температура испарителя становится слишком низкой. Узнайте больше!
Читайте далее:
- Как самостоятельно проверить автомобильный кондиционер.
- Диагностика автомобильного кондиционера.
Как работают кондиционеры — Archtoolbox
Кондиционирование воздуха работает на основе принципов фазового преобразования, которое представляет собой преобразование материала из одного состояния (или фазы) вещества в другое, например, когда материал переходит из жидкости в газ. Когда происходит переход жидкости в газ, материал поглощает тепло. И наоборот, когда материал переходит из газа в жидкость, он выделяет тепло. Кондиционер — это, по сути, машина, которая принудительно преобразует фазы и использует полученные принципы теплопередачи для охлаждения зданий.
Кондиционеры состоят из множества компонентов, основными из которых являются компрессор жидкости, конденсатор и змеевик испарителя. Мы выберем точку в цикле кондиционирования воздуха и опишем, как движение хладагента по системе работает для охлаждения здания. Поскольку компрессор является одним из наиболее важных элементов оборудования в системе кондиционирования воздуха, давайте начнем с него.
Цикл кондиционирования воздуха
Все системы кондиционирования воздуха используют специальный материал для прохождения процесса фазового преобразования. Этот материал называется хладагентом и содержится в трубках, которые проходят по всей системе кондиционирования воздуха. Хладагент всасывается в систему компрессор (поз. 1 на схеме ниже) в виде теплого пара после выхода из змеевика испарителя (что будет объяснено ниже).
Компрессор увеличивает плотность входящего пара хладагента, вызывая повышение его давления и температуры. Обычно это достигается с помощью центробежной системы, в которой ряд вращающихся лопастей быстро выталкивает пар наружу из камеры компрессора, после чего он выходит. Затем этот горячий пар под высоким давлением поступает в кондиционер конденсатор (поз. 2), где он проходит через ряд змеевиков с прикрепленными тонкими металлическими ребрами. Вентилятор обдувает ребра воздухом, и тепло передается от хладагента к ребрам и воздушному потоку, что очень похоже на метод, используемый радиатором для отвода тепла от охлаждающей жидкости, циркулирующей внутри автомобильного двигателя. Воздух, проходящий через змеевики конденсатора, выбрасывается наружу здания и выбрасывается в атмосферу.
Этот проход через конденсатор приводит к тому, что пар теряет значительное количество тепла и впоследствии переходит из газообразной фазы в высокотемпературную жидкость. Затем жидкий хладагент нагнетается через расширительный клапан (поз. 3), который представляет собой точечное отверстие, из-за которого жидкость образует туман. Внезапное падение давления и расширение материала, когда жидкость превращается в туман, приводит к быстрому охлаждению жидкости, поскольку она отдает тепловую энергию. Этот холодный туман проходит через змеевик испарителя (поз. 4), который расположен непосредственно в воздушном потоке циркуляционного вентилятора, вытягивающего воздух из здания. Вентилятор проталкивает воздух через холодные змеевики, которые забирают тепло из воздуха, заставляя воздух охлаждаться. Передача тепла хладагенту заставляет его снова превращаться в теплый пар, и он поступает в компрессор, чтобы снова начать цикл.
Удаление влаги - осушение
Помимо охлаждения внутренних помещений, кондиционеры также обеспечивают осушение. Первоначальная цель изобретения кондиционера заключалась в том, чтобы удалить влажность из промышленных помещений, при этом охлаждение воздуха считалось вторичным эффектом. Удаление влаги при работе кондиционера происходит, когда относительно теплый воздух внутренних помещений здания проходит через холодные змеевики испарителя. Поскольку физика подсказывает, что теплый воздух может содержать больше воды, чем холодный, охлаждение воздуха в здании при контакте со змеевиками испарителя приводит к выделению влаги, которая образуется в виде конденсата на змеевиках. Этот конденсат в конечном итоге стекает, собирается и сливается наружу здания или в канализацию. Снижение влажности в здании, как правило, повышает уровень комфорта жильцов за счет повышения эффективности естественной системы охлаждения тела. Сочетание удаления влаги и снижения температуры определяет «кондиционирование» воздуха.
Хладагенты
Хладагенты для кондиционирования воздуха обычно состоят из материалов, не вызывающих коррозию и способных легко переходить из газообразной фазы в жидкую при рабочих температурах системы кондиционирования воздуха. Обычно используемые хладагенты представляют собой двуокись углерода, аммиак и химические вещества, называемые негалогенированными углеводородами, при этом тип хладагента выбирается в зависимости от конкретного применения охлаждения.
В прошлом использовались хлорфторуглероды (ХФУ) и гидрохлорфторуглероды (ГХФУ), но производство ХФУ было прекращено в 19К 2030 году производство 90-х и ГХФУ будет прекращено из-за их способности разрушать озоновый слой.
Статья обновлена: 29 мая 2021 г.
Помогите сделать Archtoolbox лучше для всех. Если вы обнаружили ошибку или устаревшую информацию в этой статье (даже если это всего лишь незначительная опечатка), сообщите нам об этом.
Полезные инструменты для архитекторов и проектировщиков зданий
Как работает кондиционер
Как это работает?
Как и во всех системах кондиционирования воздуха, принцип остается тем же, при котором тепло удаляется из одной области и заменяется охлажденным сухим воздухом, а горячий воздух выбрасывается, как правило, во внешнюю атмосферу. Как вы можете видеть из этого типичного примера системы кондиционирования воздуха, окружающий воздух проходит через конденсатор, который лучше всего можно описать как «радиатор», как это видно на автомобилях, но вместо воды, проходящей через систему, он содержит газообразный хладагент.
В своем путешествии по системе он проходит три основных этапа; испаритель содержит переохлажденный хладагент, и воздух дует по его венам, чтобы выпустить охлажденный сухой воздух в комнату, конденсатор содержит высокотемпературный газ, который снова дует по венам воздух, собирая тепло, когда он проходит, и это затем выгнали наружу.
Основные операции
Кондиционер способен охлаждать здание, потому что он удаляет тепло из воздуха в помещении и передает его наружу. Химический хладагент в системе поглощает нежелательное тепло и перекачивает его через систему трубопроводов к внешнему змеевику. Вентилятор, расположенный во внешнем блоке, обдувает горячий змеевик наружным воздухом, передавая тепло от хладагента наружному воздуху.
Большинство систем кондиционирования воздуха состоят из пяти механических компонентов:
• компрессор
• конденсатор
• змеевик испарителя
• воздуходувка
• химический хладагент
Большинство центральных кондиционеров работают по сплит-системе. То есть они состоят из «горячей» стороны или блока конденсации, включающего конденсаторный змеевик, компрессор и вентилятор, который расположен снаружи вашего дома, и «холодной» стороны, которая находится внутри вашего дома.
Холодная сторона состоит из расширительного клапана и холодного змеевика и обычно является частью вашей печи или какого-либо устройства обработки воздуха. Печь продувает воздух через змеевик испарителя, который охлаждает воздух. Затем этот прохладный воздух направляется по всему дому с помощью ряда воздуховодов. Оконный блок работает по тому же принципу, с той лишь разницей, что и горячая, и холодная стороны расположены в одном корпусе.
Компрессор (который управляется термостатом) является «сердцем» системы. Компрессор действует как насос, заставляя хладагент течь через систему. Его работа состоит в том, чтобы втягивать низкотемпературный хладагент низкого давления в газообразном состоянии и, сжимая этот газ, повышать давление и температуру хладагента. Затем этот высокотемпературный газ высокого давления поступает в змеевик конденсатора.
Змеевик конденсатора представляет собой ряд трубопроводов с вентилятором, который нагнетает наружный воздух через змеевик. Когда хладагент проходит через змеевик конденсатора, а более холодный наружный воздух проходит через змеевик, воздух поглощает тепло хладагента, в результате чего хладагент конденсируется из газообразного состояния в жидкое. Затем жидкость под высоким давлением и высокой температурой достигает расширительного клапана.
Змеевик испарителя представляет собой ряд трубопроводов, соединенных с печью или устройством обработки воздуха, которые пропускают через него воздух из помещения, заставляя змеевик поглощать тепло из воздуха. Охлажденный воздух по воздуховодам подается в дом. Затем хладагент возвращается в компрессор, где цикл начинается снова.
Фильтры кондиционера
Самая важная задача обслуживания, которая обеспечит эффективность вашего кондиционера, — это регулярная замена или очистка его фильтров. Забитые, грязные фильтры блокируют нормальный поток воздуха и значительно снижают эффективность системы. При нарушении нормального воздушного потока воздух, проходящий в обход фильтра, может занести грязь прямо в змеевик испарителя и ухудшить способность змеевика поглощать тепло. Фильтры расположены где-то по длине обратного канала. Обычно фильтры располагаются в стенах, потолках, печах или в самом кондиционере.
