Jak działa klimatyzacja w samochodzie?

Klimatyzacja w samochodzie nie wytwarza „zimna”. Odbiera ciepło z kabiny i przekazuje je na zewnątrz, wykorzystując zamknięty obieg czynnika chłodniczego oraz jego przemiany między gazem a cieczą. Ten sam układ osusza powietrze, dlatego pomaga usuwać parę z szyb także zimą.

Czym jest klimatyzacja samochodowa?

Klimatyzacja stanowi część systemu HVAC, czyli ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji. Wspólnie z wentylatorem nawiewu, nagrzewnicą i elementami sterującymi reguluje temperaturę oraz wilgotność powietrza w kabinie.

Jej działanie opiera się na obiegu zamkniętym. Czynnik chłodniczy krąży między komorą silnika a parownikiem umieszczonym w module nawiewu. Zmienia stan skupienia, co pozwala najpierw odebrać ciepło z powietrza we wnętrzu, a następnie oddać je do otoczenia przez skraplacz.

Jak przebiega cykl chłodniczy?

Zmiana stanu skupienia czynnika chłodniczego jest podstawą całego procesu. Sprężanie, skraplanie, rozprężanie i parowanie powtarzają się tak długo, jak pracuje klimatyzacja.

Obieg można przedstawić w czterech głównych etapach:

• Sprężanie – sprężarka zasysa czynnik w postaci gazu i podnosi jego ciśnienie. Wraz z ciśnieniem rośnie także temperatura gazu.
• Skraplanie – gorący gaz trafia do skraplacza, oddaje ciepło do otoczenia i przechodzi w stan ciekły. Skraplacz znajduje się zwykle z przodu pojazdu, gdzie przepływ powietrza wspomaga chłodzenie.
• Rozprężanie – zawór rozprężny gwałtownie obniża ciśnienie ciekłego czynnika. W efekcie czynnik mocno się ochładza i trafia do parownika jako zimna mieszanina cieczy i gazu.
• Parowanie – w parowniku czynnik odbiera ciepło z powietrza przepływającego przez jego powierzchnię. Odparowuje, a schłodzone powietrze wraca do kabiny.
• Powrót do sprężarki – czynnik opuszcza parownik jako gaz i ponownie trafia do sprężarki, a cykl zaczyna się od początku.

W parowniku zachodzi także osuszanie powietrza. Wilgoć skrapla się na jego chłodnej powierzchni i jest odprowadzana poza samochód. Dlatego powietrze po przejściu przez klimatyzację jest nie tylko chłodniejsze, ale również suchsze.

Główne elementy układu klimatyzacji

Każdy komponent wykonuje inne zadanie. Dopiero ich współpraca umożliwia transport ciepła z kabiny na zewnątrz.

W zależności od konstrukcji samochodu zamiast zaworu rozprężnego może występować dysza dławiąca. Jej zadanie jest podobne, choć sposób regulacji przepływu czynnika się różni. Sprężarka może być napędzana paskiem przez silnik spalinowy albo osobnym silnikiem elektrycznym, na przykład w samochodzie elektrycznym.

Dlaczego klimatyzacja przydaje się zimą?

Zimą klimatyzacja nie musi służyć do obniżania temperatury. Jej najważniejszym zadaniem staje się osuszanie powietrza. Parownik odbiera wilgoć z powietrza w kabinie, dzięki czemu szyby szybciej przestają parować.

Układ HVAC może połączyć osuszanie z ogrzewaniem. Powietrze najpierw przepływa przez zimny parownik, gdzie traci część wilgoci, a następnie przez nagrzewnicę, która podnosi jego temperaturę. Do kabiny trafia więc powietrze jednocześnie suche i ciepłe. Poprawia to widoczność i ogranicza konieczność ręcznego wycierania szyb.

Regularne uruchamianie klimatyzacji pozwala także wprawiać w ruch czynnik oraz olej krążący w układzie. Nie oznacza to jednak, że każdy samochód pozwala włączyć sprężarkę przy dowolnie niskiej temperaturze. Sterownik może ją czasowo zablokować, gdy warunki zewnętrzne nie sprzyjają pracy układu.

Klimatyzacja samochodowa jest więc pompą ciepła – przenosi energię cieplną z wnętrza pojazdu do otoczenia. Chłodzenie kabiny, osuszanie powietrza i współpraca z nagrzewnicą wynikają z tego samego zamkniętego obiegu czynnika chłodniczego.