14.9.3 Как работает кондиционер
Стандартная система кондиционирования состоит из нескольких рабочих узлов, соединенных между собой герметичной системой трубок. Она заполнена хладагентом, который переходит из жидкой формы в газообразную и обратно, перенося тепло из салона.
Самой важной деталью, от которой зависит эффективность работы кондиционера, является регулирующий вентиль, который установлен на испарителе, размещенном в салоне автомобиля. Хладагент в виде жидкости под высоким давлением поступает через регулирующий вентиль в испаритель, где разбрызгивается в виде газо-капельной смеси (тумана). Регулирующий вентиль может быть игольчатым или типа диафрагмы. Мы будем рассматривать первый вариант.
Внутри игольчатого вентиля есть маленькое отверстие, а расположенная в отверстии иголка способна больше или меньше перекрывать его, изменяя таким образом эффективное сечение. Игла приводится в действие от термодатчика, помещенного внутри испарителя.
Жидкий хладагент, проходя через маленькое отверстие в вентиле, испаряется и превращается в газ под низким давлением. Этот процесс сопровождается резким падением температуры. Чем меньше отверстие, тем холоднее становится халадагент, то есть температуру в испарителе можно регулировать, вводя или выводя иглу из отверстия. Температура поверхности испарителя должна быть близка к точке замерзания воды, но не ниже ее, иначе на испарителе будет образовываться лед, что затруднит движение воздуха и передачу тепла хладагенту.
Как уже говорилось, вместо игольчатого вентиля иногда, устанавливается диафрагма. В ней нет движущихся частей, поэтому расход хладагента в испаритель не регулируется, но подача его контролируется при помощи термореле или реле давления. Превратившись в газ низкого давления, хладагент проходит по испарителю (теплообменнику) и отбирает тепло у воздуха в салоне. Для большей эффективности этого процесса теплообменник снабжен ребрами. Содержащаяся в воздухе влага конденсируется на внешней поверхности теплообменника и сливается вне салона. Воздух, пройдя через теплообменник, возвращается в салон более холодным и сухим.
Накопленное хладагентом тепло необходимо отдать в атмосферу, для чего хладагент с помощью компрессора направляется в конденсатор (это еще один теплообменник, расположенный обычно в передней части автомобиля).
Компрессор, задача которого – прогонять хладагент по трубкам системы, перенося тепло с низкого температурного уровня на более высокий, работает по принципу насоса и приводится ремнем от двигателя через электромагнитную муфту, чтобы кондиционер можно было отключать. Когда компрессор работает, он создает разрежение, которое «высасывает» газообразный хладагент из испарителя.
Внутри компрессора давление хладагента повышается, и он поступает в конденсатор, но уже в виде газа под высоким давлением. В конденсаторе газ превращается снова в жидкость, при этом содержащееся в ней тепло рассеивается с поверхности конденсатора в атмосферу.
Из конденсатора хладагент – уже в виде жидкости под давлением – снова подается на регулирующий вентиль, и цикл повторяется.
Дополнительные «примочки»
На практике в описанную базовую схему входят еще кое-какие узлы, в частности, ресивер-осушитель, который часто (но не всегда) монтируется между конденсатором и регулирующим вентилем. Это устройство (его иногда называют «аккумулятором») фильтрует хладагент и удаляет из него влагу. Иногда осушитель снабжается цветовым индикатором, который показывает, когда его пора заменить (это значит, что он набрал максимум влаги). В систему трубок (между конденсатором и испарителем) иногда встраивают смотровое стекло, и тогда можно наблюдать за состоянием хладагента (наличие ненужных пузырьков и т. д.).
В систему кондиционирования входят также нагнетатель, прогоняющий воздух через испаритель, и вентилятор с термостатом, повышающий эффективность работы конденсатора. Обычно в систему входит также датчик давления с выключателем. Он расположен рядом с ресивером-осушителем и управляет работой компрессора и вентилятора конденсатора, а также поддерживает оптимальное давление в системе (разное для разных систем).
В большинстве систем над испарителем крепится еще и нагревательный элемент. Поток воздуха с помощью «смесительной заслонки» распределяется между испарителем и нагревателем так, чтобы придать ему желаемую температуру.
До недавнего времени в автомобильных кондиционерах применялся фреон R12. Потом было установлено, что содержащиеся в нем хлорфторуглероды губительно воздействуют на озоновый слой, поэтому сейчас выпускать R12 в атмосферу запрещено. К тому же, под воздействием открытого пламени R12 выделяет смертельный газ фосген. Пока еще разрешено заполнять им кондиционеры прежних выпусков, как разрешается и эксплуатация этих кондиционеров.
Соответственно, цена на фреон R12 повышается на 5–10% в месяц. В конце концов она станет такой, что «перезаряжать» старые системы станет просто разорительно. Уже сейчас фреон R12 стоит на Западе $150 за килограмм, а два года назад стоил $65 . В современных системах используется более «экологичный» хладагент – R134А.
Системы, рассчитанные на R134A, устроены так, чтобы при обслуживании и ремонте не было утечек. Для этого в нужных местах установлены специальные клапаны и другие приспособления.
Теоретически, R134А можно закачать и в старый кондиционер, внеся соответствующие изменения. Однако, этот хладагент процентов на 15 менее эффективен, чем R12, поэтому кондиционер старого типа будет с ним работать хуже. Кроме того, существует еще одна проблема: хладагент R134А просачивается, хотя и слабо, через шланги, сделанные из чистой резины. Для этого вещества необходимы специальные шланги с внутренней нейлоновой оплеткой. В то же время в старых системах применяются так называемые «заершенные» соединительные штуцеры, которые способны прорвать эту оплетку. Одним словом, на данный момент выгоднее пользоваться старым хладагентом.
Вообще-то, существуют так называемые «заместительные» хладагенты, предназначенные для замены R12 и не требующие дорогой переделки системы на R134А, но, как говорят специалисты, их нельзя и на пушечный выстрел подпускать к кондиционеру. Некоторые из этих веществ содержат бутан, который может воспламениться внутри системы, кроме того, он погубит тестовое оборудование.
Если вы хотите перейти с R12 на R134А, то лучше всего поменять вместе с хладагентом масло (минеральное на синтетическое) в системе, установить новый ресивер-осушитель, сменить резиновые шланги и проверить работу всех узлов. Тогда есть надежда, что система будет работать удовлетворительно.