Sistemul de aer condiționat pentru automobile (AC)

    Echiparea automobilelor cu sistemele de aer condiționat a devenit o practică standard pentru producătorii auto. Sistemul de aer condiționat trebuie privit ca un sistem care îmbunătățește siguranța activă totală a automobilului nu doar comfortul termic al ocupanților.

Panou de comandă aer condiționat auto

Foto: Panou de comandă aer condiționat auto

    Comfortul conducătorului auto și al pasagerilor depinde foarte mult de temperatura și umiditatea aerului din habitaclu. Discomfortul termic al conducătorului auto poate amplifica riscul producerii unui accident datorită pierderii concentrării și creșterii oboselii.

    Sistemul de ventilare clasic, care utilizează doar aerul atmosferic pentru răcire/ventilație, nu poate satisface  comfortul termic al conducătorului auto și al pasagerilor, din următoarele motive:

  • aerul atmosferic poate avea o temperatură peste limita de comfort
  • pe traseul de admisie aerul atmosferic este încălzit suplimentar
  • utilizarea ventilatorului pe o viteză mare scade umiditatea sub valorile normale

Variația temperaturii în habitaclu după 1 oră de rulare (temperatura exterioară 30 grade C, vreme însorită)

Foto: Variația temperaturii în habitaclu după 1 oră de rulare (temperatura exterioară 30 °C, vreme însorită)
Sursa: VW

    Cercetările în domeniu evidențiază că nivelul de concentrare al unei persoane scade datorită stresului. Căldura execesivă sau umiditatea redusă conduc la creșterea stresului asupra corpului. Temperatura optimă pentru conducătorului auto este între 20 și 22 °C.

    Razele soarelui pot crește temperatura habitaclului cu peste 15 °C față de temperatura atmosferică, mai ales în zona capului. Pe lângă temperatura corpului, pulsul crește în intensitate. Respirația devine dificilă iar creierul primește mai puțin oxigen.

    Studiile arată că o creștere a temperaturii de la 25 la 35 °C reduce concentrarea unei persoane și viteza de reacție cu aproximativ 20%. Conducerea automobilului în condiții de temperatură ridicată (35 °C) este echivalentă cu o concentrație de alcool de 0.5 ml.

Influența temperaturii din habitaclu asupra intensității stresului corpului uman

Foto: Influența temperaturii din habitaclu asupra intensității stresului corpului uman
Sursa: VW

A: 20 – 22 °C
B: 23 – 35 °C
C: peste 35 °C

    Sistemul de aer condiționat are rolul de a păstra temperatura și umiditatea aerului din habitaclu în parametrii optimi pentru a reduce sau elimina complet stresul asupra conducătorului auto și a pasagerilor. În acest mod contribuie la creșterea siguranței active generale, prin păstrarea concentrării și a vitezei de reacție a conducătorului auto.

    Principiul de funcționare al sistemului de aer condiționat se bazează pe proprietățile fizice ale substanțelor. Mai multe substanțe au trei stări de agregare: solid, lichid și gazos. Trecerea dintr-o stare în alta depinde de presiunea și temperatura la care se află substanța respectivă.

    De exemplu, apa (H2O) are trei stări de agregare. La presiune atmosferică, sub 0 °C este solidă, între 0 și 100 °C este lichidă și peste 100 °C este gaz. Trecere dintr-o stare în alta se face datorită transferului de căldură, după următoarele principii:

  • o substanță absoarbe căldură când este transformată din lichid în gaz
  • o substanță eliberează căldură când este transformată din gaz în lichid
  • căldura se trasferă întotdeauna de la substanțele calde la cele reci

Caracteristica de transformare din gaz în lichid pentru apă și agent frigorific (R134a, R12)

Foto: Caracteristica de transformare din gaz în lichid pentru apă și agent frigorific (R134a, R12)
Sursa: VW

    De reținut că punctul de fierbere (trasformare din lichid în gaz) al unei substanțe depinde de presiune. Din graficul de mai sus se poate observa că apa se evaporă la 100 °C la presiune atmosferică (1 bar). Dacă presiunea apei este de 2 bari punctul de fierbere crește la 120 °C. La 5 bari apa se evaporă doar la temperaturi de peste 150 °C.

    Pentru trasferul căldurii, sistemele de aer condiționat utilizează o substanță specială numită agent frigorific:

  • R12 (CCl2F2)
  • R134a (CH2F-CF3)

    Aceste substanțe permit funcționarea ciclică a instalației de aer condiționat, preiau căldura prin vaporizare și cedează căldura prin condensare, la temperaturi apropiate de temperatura mediului ambiant.

    R12 (CFC, clorofluorocarbură) are punctul de fierbere la -29.6 °C, la presiune atmosferică (1 bar). Acestă substanță a fost interzisă pentru utilizare în sistemele de aer condiționat datorită impactului negativ asupra stratului de ozon.

    Momentan se utilizează R134a (HFC, hidrofluorocarbură), care are punctul de fierbere la -26.5 °C, în condiții de presiune atmosferică. Avantajul accestei substanțe, comparativ cu apa, este punctul de fierbere la o temperatură foarte scăzută. La o presiune un pic peste presiunea atmosferică, de ordinul 1.2 - 1.3 bari, R134a se evaporă la aproximativ -5 °C.

    Sistemele de aer condiționat auto, indiferent de producător, conțin aproximativ aceleași compenente de bază.

Componentele sistemului de aer condiționat auto

Foto: Componentele sistemului de aer condiționat auto
Sursa: VW

A – compresor cu ambreiaj magnetic
B – condensor
C – dezumidificator
D – senzor presiune
E – orificiu mentenanță (presiune înaltă)
F – supapă de expansiune
G – evaporator
H – orificiu mentenanță (presiune joasă)
I – ventilator habitaclu

    Sistemul de aer condiționat auto utilizează două schimbătoare de căldură (radiatoare):

  • evaporatorul: este situat în vecinătatea habitaclu, preia căldura din interiorul automobilului
  • condensorul: este situat în fața automobilului/motorului, disipă căldura în mediul ambiant

    Modul de funcționare este ciclic. Compresorul (A), antrenat de propulsor (termic/electric) preia agentul frigorific sub formă gazoasă, îl compirimă și-l trimite în condensor (B). Fluxul de aer atmosferic (natural sau creat de un ventilator electric) răcește agentul frigorific comprimat din condensor și-l transformă în lichid. Prin supapa de expansiune (E) agentul frigorific, sub formă lichidă, întră în evaporator (G) unde se transformă în gaz și preia căldura din aerul din jurul evaporatorului. Ventilatorul (I) trimite fluxul de aer răcit în habitaclu.

Index Componentă Temperatură*
[°C]
Presiune*
[bar]
Fază / Stare*
1

Compresor

65 14

Comprimare / Gaz

2

Condensor

65 ... 55 14

Condensare / Gaz Lichid

3

Supapă de expansiune

55 ... -7 1.2

Destindere / Lichid

4

Evaporator

-7 1.2

Evaporare / Lichid Gaz

* agent frigorific
Sursa: VW

Compresor aer condiționat auto

Foto: Compresor aer condiționat auto
Sursa: Denso

    Rolul compresorului este de a comprima și recircula agentul frigorific sub formă gazoasă. Compresorul, este antrenat de propulsorul automobilului, prin intermediul unei curele, dar poate fi și cu acționare electrică. Cuplarea și decuplarea compresorului se face prin intermediul unui ambreiaj electromagnetic care se gasește în interiorul fuliei de antrenare.

    Agentul frigorific conține și ulei care asigură lubrifierea compresorului în timpul funcționării.

Condensator sistem aer condiționat auto

Foto: Condensor sistem aer condiționat auto
Sursa: Delphi

    Condensorul are rol de schimbător de căldură, scopul lui fiind acela de a disipa căldura colectată din interiorul habitaclului în mediul înconjurător. Acesta are două orificii, unul de intrare, prin care este adus agentul frigorific sub formă gazoasă și unul de ieșire, prin care agentul frigorific este trimis sub formă de lichid către evaporator.

Dezumidificator sistem aer condiționat auto

Foto: Dezumidificator sistem aer condiționat auto

    Dezumidificatorul este poziționat de obicei lângă condensor și poate fi integrat în acesta sau componentă separată. Rolul dezumidificatorului este de curăța agentul frigorific de impurități și de a înlătura vaporii de apă care, la temperaturi scăzute, pot conduce la apariția gheții. De asemenea, dezumidificatorul acționează și ca vas de expansiune pentru sistemul de aer condiționat auto.

Supapă de expansiune sistem aer condiționat auto

Foto: Supapă de expansiune sistem aer condiționat auto

    Supapa de expansiune este legătura dintre circuitul de înaltă presiune și cel de joasă presiune. Aceasta este utilizată pentru a controla debitul de agent frigorific ce intră în evaporator în funcție de temperatura agentului frigorific la ieșire din evaporator. Reglarea debitului se face mecanic, fără control electronic.

Evaporator sistem de aer condiționat auto

Foto: Evaporator sistem de aer condiționat auto
Sursa: Delphi

    Evaporatorul are construcție similară cu cea a condensorului, fiind tot un transformator de căldură. Rolul acestuia este de a permite evaporarea agentului frigorific. Evaporatorul are o suprafață de contact mare cu aerul, ceea ce facilitează transferul căldurii către agentul frigorific. Datorită absorției de căldură și a scăderii presiunii agentul frigorific se transformă în gaz.

Ventilator habitaclu

Foto: Ventilator habitaclu

    Fluxul de aer rece dinspre evaporator către habitaclu este reglat cu ajutorul unui ventilator. La sistemele de aer condiționat manuale conducătorul auto controlează temperatura din habitaclu prin setarea ventilatorului la o viteză mai mare sau mai mică.

Sistem de aer condiționat integrat

Foto: Sistem de aer condiționat integrat

    Sistemele moderne de aer condiționat sunt integrate în sistemul general de ventilație al automobilului. Evaporatorul, supapa de expansiune și ventilatorul fac parte din sistemul integrat poziționat între compartimentul motor și habitaclu. Compresorul, condensorul și ventilatorul de răcire sunt poziționate în compartimentul motor.

    Pe lângă funcția de comfort termic pe care o asigură, sistemul de aer condiționat trebuie privit ca un sistem care îmbunătățește siguranță activă. Acesta ajută la menținearea unui nivel optim de concentrare al conducătorului auto și poate face diferența între un mod de conducere preventiv și unul cu probabilitate de accident ridicată.

Pentru a comenta articolul trebuie să vă înregistrați!

Comentarii

Cristi91
Joi, 30 Iulie 2015 Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5
florin57
Marți, 21 Aprilie 2015 Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5
david_terranova
Duminică, 12 Aprilie 2015 Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5
oprea.23
Marți, 03 Martie 2015 Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5
OsDeRos
Marți, 02 Decembrie 2014 Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5
Dragosh92
Luni, 24 Noiembrie 2014 Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5

Login

Logo motorul anului