Teplota a kvalita vzduchu majú zásadný vplyv na pozornosť a celkový komfort vodiča a posádky vozidla. Preto je dôležité zabezpečiť prívod čerstvého vzduchu do kabíny, ktorý je čistený a ohrievaný alebo ochladzovaný v závislosti od vonkajšej teploty.
Vetranie a vykurovanie interiéru
Nútené vetranie
Náporové prúdenie vzduchu do interiéru je účinné až pri rýchlosti približne 50 km/h. Preto je potrebné zabezpečiť vetranie interiéru núteným spôsobom pomocou ventilátora. Nasávanie čerstvého vzduchu by malo byť umiestnené na mieste s minimálnym výskytom nečistôt a výfukových plynov. Nútené vetranie vytvára v interiéri vozidla malý pretlak, ktorý pomáha odvádzať použitý vzduch cez prieduchy alebo otvorené okná.
Princípy vykurovania interiéru
Rozlišujeme dva spôsoby vykurovania interiéru z pohľadu chladenia motora:
- Motory chladené vzduchom: Nasávaný čerstvý vzduch sa ohrieva pomocou tepla výfukových plynov, a to prostredníctvom tepelného výmenníka vo výfukovej sústave motora.
- Motory chladené kvapalinou: Nasávaný čerstvý vzduch sa privádza k tepelnému výmenníku ohrievanému chladiacou kvapalinou. Tento typ vykurovania v súčasnosti jednoznačne dominuje.
Zmenu teploty vzduchu je možné ovplyvniť dvoma spôsobmi:
- Množstvom chladiacej kvapaliny prúdiacej tepelným výmenníkom (čím menej kvapaliny preteká, tým menej zohriaty vzduch).
- Množstvom nasávaného čerstvého vzduchu, ktorý je zahrievaný v tepelnom výmenníku (množstvo vzduchu sa reguluje klapkou, pričom v tepelnom výmenníku je stály prietok chladiacej kvapaliny).
Oba systémy fungujú na mechanickom princípe pri nútenom aj náporovom nasávaní vzduchu.
Prečítajte si tiež: Olejový filter pre BMW E87
Elektronické riadenie vykurovania
V moderných vozidlách sa čoraz viac presadzuje elektronika v riadení vykurovania. Požadovaná teplota v interiéri sa nastavuje pomocou tlačidla alebo otočného ovládača. Teplotné snímače zisťujú aktuálnu teplotu vo vnútornom priestore a údaje sa posielajú do riadiacej jednotky, ktorá ich porovnáva s nastavenou hodnotou. V prípade odlišností riadiaca jednotka vydá príkaz na reguláciu pomocou magnetického ventilu, ktorý reguluje množstvo chladiacej kvapaliny.
Prídavné vykurovacie systémy
Samostatnú kapitolu tvoria prídavné vykurovacie systémy, známe aj ako nezávislé kúrenie. Používajú sa na vykúrenie stojaceho vozidla pri vypnutom motore. Tieto systémy väčšinou spaľujú palivo z nádrže vozidla. Vzduch pre spaľovanie sa privádza malým ventilátorom a teplo vytvorené horením sa v tepelnom výmenníku odovzdáva nasávanému vzduchu, ktorý sa následne vháňa do interiéru. Alternatívou je ohrev chladiacej kvapaliny v tepelnom výmenníku a následné ohrievanie interiéru pomocou ventilačnej sústavy.
Mnohé moderné dieselové motory produkujú málo odpadového tepla, preto je nutné dokurovanie chladiacej kvapaliny. Špecialitou je pomocné vykurovanie systémom PTC (Positive Temperature Coefficient - prídavný elektrický ohrev vzduchu). Tento systém, umiestnený za tepelným výmenníkom klimatizačnej sústavy, využíva keramické polovodičové odpory (termistory), ktoré premieňajú elektrickú energiu na tepelnú. Vzniknuté teplo je odvádzané pomocou rebrovanej hliníkovej lišty a odovzdávané vzduchu prúdiacemu do interiéru vozidla. Systém funguje len pri teplotách nižších ako 5 °C a vypnutej klimatizácii.
Ďalšie varianty:
- Výmenník tepla výfukových plynov: Odovzdáva teplo z výfukových plynov chladiacej kvapaline.
- Palivový ohrievač: Obsahuje malú spaľovaciu komoru, ktorou preteká chladiaca kvapalina motora. Zohriata kvapalina následne preteká tepelným výmenníkom kúrenia, kde sa zohrieva vzduch privádzaný do interiéru.
Klimatizácia
Klimatizácia sa stala takmer neoddeliteľnou súčasťou moderných vozidiel. Zväčšená presklená plocha v moderných vozidlách spôsobuje skleníkový efekt, vedúci k výraznému nárastu teploty v interiéri. Vysoká teplota znižuje pozornosť vodiča a ohrozuje bezpečnosť jazdy. Klimatizácia zvyšuje komfort cestovania.
Prečítajte si tiež: Zdravé vysávanie s HEPA filtrom
Princíp funkcie klimatizácie
V klasickom vozidle so spaľovacím motorom musí byť naštartovaný motor, aby klimatizácia fungovala, pretože motor poháňa kompresor pomocou remeňa. Elektronika spustí kontrolný mechanizmus a ak sú splnené všetky podmienky, zapne kompresor. Pri verziách s konštantným výkonom to urobí pomocou elektromagnetickej spojky, pri verziách s premenlivým výkonom prostredníctvom špeciálneho ventilu, ktorý škrtí prietok chladiva kompresorom.
Hybridné autá a elektromobily majú kompresor klimatizácie poháňaný elektromotorom, takže funguje aj pri vypnutom spaľovacom motore.
Chladivo R134a (tetrafluoretán) sa používa vo všetkých klimatizačných zariadeniach. Objem chladiva v systéme sa v súčasnosti pohybuje priemerne okolo 500 gramov a trendom je jeho ďalšie znižovanie.
Automatická klimatizácia
Automatická (tzv. digitálna) klimatizácia udržiava predvolenú teplotu vo vnútornom priestore na konštantnej úrovni pomocou elektroniky a teplotných snímačov. Rozdelenie a množstvo vzduchu (otáčky ventilátora) je regulované automaticky. Prúdenie vzduchu z jednotlivých výduchov je optimálne rozdelené pre maximálny komfort cestujúcich.
Stlačením tlačidla alebo otočením ovládača klimatizácie sa aktivuje elektronika, ktorá prekontroluje systém a spustí kompresor.
Prečítajte si tiež: Ako efektívne vyhľadávať informácie?
Komponenty klimatizačného systému a ich funkcie
Kompresor: Zabezpečuje cirkuláciu chladiva v systéme. Nasáva studené chladivo v plynnom skupenstve z výparníka, stláča ho a vytláča zahriate chladivo v plynnom stave pod tlakom cca 1,6 MPa do kondenzátora. Kompresor je mazaný olejom obsiahnutým v chladive. Existujú rôzne konštrukcie kompresorov (bubnové, piestové, špirálové, lopatkové) a delia sa na regulované a neregulované. Pri neregulovaných kompresoroch sa množstvo chladiva riadi zapínaním a vypínaním elektromagnetickej spojky. Regulované kompresory regulujú množstvo chladiva pomocou regulačného ventilu v rozsahu 0-100%.
Kondenzátor: Ochladzuje chladivo s teplotou 60-90 °C, ktoré pri tom prechádza z plynného do kvapalného skupenstva (kondenzuje). Ochladzovanie prebieha náporovým prúdením vzduchu za jazdy alebo pomocou ventilátora.
Zásobník chladiva so sušiacim filtrom: Slúži ako zásobovacia a vyrovnávacia nádobka. Sušiaci filter pohlcuje vodu a nečistoty v chladive.
Expanzný ventil: Reguluje množstvo chladiva vstupujúceho do výparníka. Množstvo chladiva vo výparníku by malo byť také, aby prešlo celé z kvapalného do plynného skupenstva.
Výparník: Prevádza chladivo z kvapalného skupenstva s vysokým tlakom do plynného skupenstva s nízkym tlakom. Pri tomto procese odoberá chladivo svojmu okoliu teplo, čím ochladzuje vzduch prúdiaci okolo povrchu výparníka. Voda obsiahnutá vo vzduchu kondenzuje (vzduch sa vysušuje). Skondenzovaná voda je odvádzaná z vozidla.
Okruhy vzduchu
- Otvorený okruh: Nasáva čerstvý vzduch pomocou ventilátora cez regulačnú klapku a filtračné zariadenie (prachový-peľový filter). Vo výparníku sa vzduch ochladí a voda v ňom obsiahnutá kondenzuje. Suchý, studený vzduch sa v tepelnom výmenníku ohrieva na zvolenú teplotu.
- Uzavretý okruh (vnútorná cirkulácia vzduchu): Vzduch je nasávaný takmer výhradne z vnútorného priestoru vozidla, čistený v prachovom filtri, upravovaný v kondenzátore a výmenníku tepla, a potom opäť vedený do vnútorného priestoru vozidla. Vnútorná cirkulácia sa aktivuje spínačom a slúži na zabránenie nasávania znečisteného vzduchu.
Snímač kvality vzduchu
Moderné klimatizácie sú vybavené snímačom kvality vzduchu, ktorý meria koncentráciu škodlivín (napr. nespálených uhľovodíkov). Ak je koncentrácia škodlivín vo vzduchu vyššia ako nastavená hranica, elektronická riadiaca jednotka automaticky prepne na uzavretý okruh (100% vnútornú cirkuláciu vzduchu). Následne sa riadiaca jednotka zameria na meranie kvality vzduchu v interiéri vozidla a porovnáva ju s kvalitou vonkajšieho vzduchu.
Bezpečnostné prvky klimatizácie
Klimatizácia obsahuje bezpečnostné zariadenia, ktoré chránia systém pred poškodením:
- Teplotný snímač: Zopne prídavný ventilátor na kondenzátore pri príliš vysokej teplote chladiaceho prostriedku (nad 70 °C).
- Vysokotlakový spínač: Vypne kompresor pri príliš vysokom tlaku.
- Nízkotlakový snímač: Vypne kompresor pri poklese tlaku pod 0,2 MPa (riziko netesnosti).
- Pretlakový ventil: Vypustí chladivo, ak tlak vo vedení stúpne nad 4 MPa.
Riadiaca jednotka
Riadiaca jednotka udržiava požadovanú teplotu v interiéri vozidla. Vyhodnocuje údaje z rôznych snímačov (teplota odparovania, teplota kondenzácie, teplota vzduchu v kabíne) a porovnáva požadovanú teplotu so skutočnou. Ak zistí teplotný rozdiel, aktivuje regulačné hodnoty pre výkon kúrenia, chladenia, reguláciu množstva vzduchu a reguláciu rozdeľovania vzduchu v interiéri. V prípade potreby je možné všetky regulácie nastavovať ručným ovládaním.
Vo vnútri systému sa chladivo odparuje pri rovnakej teplote, bez ohľadu na výkon kompresora. Teplota vo výparníku je približne -29 °C, v rúrkach okolo nuly a na koncových výduchoch 3 až 10 °C.
Vplyv klimatizácie na spotrebu paliva
Používanie klimatizácie zvyšuje spotrebu paliva. Najviac sa spotreba zvýši v prvej fáze zapnutia klimatizácie, kým sa vzduch v interiéri ochladí na požadovanú teplotu. V tejto fáze je zvýšenie spotreby adekvátne 2,4-4,2 l/100 km. Samotné udržanie nastavenej teploty je energeticky menej náročné, so zvýšením spotreby o 0,8-2,1 l/100 km v meste a 0,1-0,7 l/100 km mimo neho. V kombinovanom cykle sa spotreba zvýši o 0,4-1,2 l/100 km.
Optimalizácia spotreby
Pre optimalizáciu spotreby sa odporúča:
- Na prvých niekoľko sto metrov jazdy otvoriť okná a vyvetrať prehriaty interiér.
- V prvej fáze ochladzovania interiéru zapnúť vnútornú cirkuláciu vzduchu.
- Pravidelne kontrolovať a dopĺňať chladivo v systéme.