Система отопления и кондиционирования

Система отопления, вентиляции и кондиционирования автомобиля предназначена для создания и поддержания комфортных условий в салоне автомобиля. Система, по сути, состоит из трех различных систем, объединенных выполнением одной общей функции.

Система отопления служит для обогрева салона автомобиля. Типовая конструкция системы отопления включает отопитель смешивающего типа. центробежный вентилятор и направляющие каналы с заслонками.

Направление теплого воздуха осуществляется обычно к ветровому стеклу, боковым передним окнам, в салон автомобиля на уровне лица и ног человека.

Для быстрого нагрева в автомобилях используются электрические нагреватели ветрового и заднего стекол.

Система вентиляции служит для охлаждения воздуха в салоне автомобиля, а также его очистки. Она использует конструктивные элементы системы отопления (вентилятор, направляющие каналы). Система вентиляции также комплектуется фильтром очистки (т.н. салонный фильтр). Фильтр задерживает пыль и твердые частицы, а также может улавливать запахи и вредные вещества.

Для уменьшения нагрева салона автомобиля используются атермальные стекла.

Система кондиционирования служит для создания микроклимата в салоне автомобиля. Система имеет возможность, как охлаждать, так и нагревать воздух в салоне автомобиля. Типичная система кондиционирования включает автомобильный кондиционер.

Современные автомобили оборудуются системой климат-контроля. Такие системы поддерживают заданные параметры микроклимата в салоне автомобиля независимо от температуры наружного воздуха. Конструкции отдельных климатических установок предусматривают раздельное регулирование температуры в разных частях салона автомобиля, т.н. раздельный климат-контроль.

Система отопления автомобиля

Тонкий металл кузова легковой машины или кабины грузовика моментально реагирует на колебания атмосферной температуры. Летом в салоне температура может повыситься до 40 – 50 градусов. Зимой температура в салоне или кабине отличается от наружного мороза на 2 -3 градуса. Водители и пассажиры автотранспорта спасаются от летнего перегрева, включая кондиционер или открывая окна. Зимой обеспечить нормальную температуру в салоне может только система отопления автомобиля. В климатических условиях России нормальная работа автомобильного отопителя актуальна две трети года.

Принцип работы автомобильного отопителя

В истории автомобиля существовали даже такие виды отопления салона, как компактные угольные и дровяные печи, газовые лампы. Позже для отопления использовались выхлопные газы. Автомобилестроители практически отказались от водяного отопления салона, которое применялось в некоторых моделях пассажирских автобусов. Нагретая вода, циркулирующая по трубопроводам под креслами и на стенах салона, быстро охлаждалась, отопительная система отличалась низким КПД.

Современные отопительные системы преимущественно используют жидкость охлаждения двигателя для обогрева салона, с ее помощью, нагретым и отфильтрованным атмосферным воздухом. Для принудительного забора воздуха используется вентилятор. Воздух нагревается теплоотдачей работающего автомобильного двигателя, интенсивность его подачи регулируется в ручном или автоматическом режиме.

Нормально функционирующий автомобильный отопитель, который водители называют просто «печкой», зимой нагревает воздух в салоне до 20 – 25 градусов тепла. Дополнительной функцией автомобильной печки становится прогрев запотевших или заледеневших стекол машины, оттаивание примерзших стеклоочистителей.

Виды отопительных систем

В общем виде автомобильные печки разделяют на штатные (установленные автопроизводителем) и дополнительные, которые владельцы машин устанавливают самостоятельно. У большинства иномарок автомобильный отопитель собран в едином блоке с кондиционером, составляя климатическую систему.

Конструкция штатных систем отопления

Стационарная система отопления автомобиля с двигателем внутреннего сгорания (дизельным или бензиновым), в качестве источника тепла использует рабочий нагрев мотора.

У большинства отопительных систем вентилятор забора воздуха и теплообменник (радиатор печки) устанавливаются перед перегородкой моторного отсека. Отводящим и подводящим трубопроводами теплообменник соединен с системой охлаждения автомобильного двигателя. Атмосферный воздух, нагнетаемый вентилятором, при проходе через соты радиатора нагревается. После этого подогретый воздух проходит через салонный фильтр и по трубопроводам подается на вентиляционные дефлекторы салона.

Система охлаждения двигателя

У различных моделей авто дефлекторы располагаются в центральной консоли, в центре и по бокам «торпедо», под лобовым стеклом, могут выходить в ногах задних пассажиров. Обычная температура работающего двигателя в 90 градусов обеспечивает нагрев воздуха, подаваемого в салон, до 30 – 35 градусов.

Важным качеством отопительной системы становится регулировка подачи теплого воздуха. Сила подачи воздуха регулируется поворотом регулятора или нажатием кнопки с пиктограммой вентилятора (у систем кондиционирования).

Ручные регулировки направления воздуха в стороны заслонками дефлектора очень приблизительны. Гораздо точнее работают регулировки климатических установок. После установки водителем нужной температуры в бортовом компьютере, блок управления климат-контроля по температурным датчикам через сервоприводы автоматически регулирует положение открытия или закрытия заслонок.

Устройство современного отопителя салона с кондиционером

Отопительные системы многих моделей авто могут использовать прямой и рециркуляционный режимы подачи нагретого воздуха. Режим рециркуляции работает при закрытой основной заслонке забора воздуха. В такой позиции втяжной вентилятор отопительной системы использует только объем воздуха из салона. При этом увеличивается температура воздуха, в салоне пропадают неприятные запахи дорожной пыли, автомобильных выхлопов.

Наиболее эффективно рециркуляционный режим работает в автоматических установках климат-контроля. Блок управления климатом, ориентируясь на показания газоанализаторов, автоматически включает режим рециркуляции при обнаружении вредных веществ в атмосферном воздухе. Так же автоматически режим рециркуляции отключается, если повышается процент углекислого газа в салоне от дыхания пассажиров.

Автономные отопители салона

Кроме функций отопления при включенном двигателе, в ряде случае необходимо обеспечить предварительный обогрев салона и прогрев двигателя. Для этого на грузовики и легковые модели устанавливают автономные отопители и предпусковые подогреватели. Среди качественных производителей автономных отопителей выделяются бренды Webasto, Eberspacher, российская марка «Планар».

Несмотря на недоверие владельцев легковых машин к автономным отопителям, польза такого прибора очевидна. При его применении не нужен холостой прогрев двигателя, что приносит значительную экономию горючего. Используя дистанционное включение автономного обогревателя, водитель садится за руль в теплый салон с чистыми стеклами и готовыми к работе «дворниками». Снижается износ мотора за счет отказа от холодного пуска с охлажденным маслом.

Для грузовиков в ряде стран Евросоюза автономные отопители законодательно признаны обязательным оборудованием. Без них водителям магистральных грузовиков запрещено ночевать или отдыхать в кабинах на придорожных стоянках и грузовых паркингах. Таким образом европейские власти борются с дополнительными выбросами вредных выхлопов работающих двигателей в атмосферу, снижают уровень шумов.

Чаще всего автономные обогреватели работают на основном топливе двигателя. Поэтому их модели разделяют на бензиновые, дизельные, газовые. По конструкции эти обогреватели подобны.

Все модели, собранные в отдельном компактном корпусе, используют:

• герметичную камеру сгорания;
• трубопровод подачи горючего от штатного топливного бака;
• нагнетатель воздуха;
• циркуляционный насос;
• теплообменник;
• свечу зажигания или накала;
• датчик перегрева;
• блок управления.

Бензиновые подогреватели воздуха для легковых машин более компактны. При мощности, достигающей 46 кВт, их можно установить под капотом автомобиля. Дизельные отопители и предпусковые жидкостные подогреватели двигателя для грузовиков отличаются большей мощностью (до 82 кВт) и размерами.

Электрический автономный обогреватель не использует автомобильное топливо, работает по принципу тепловентилятора. Отопительное устройство часто называют автофеном. В герметичном керамическом корпусе установлены втяжной и вытяжной вентиляторы, электрическая спираль или керамические элементы, нагревающие воздух. У автономного электрического фена, питающегося от аккумулятора через прикуриватель, мощность недостаточна, чтобы полноценно отапливать салон, поэтому его используют как дополнительный источник обогрева.

Стационарный электрический обогреватель подобной конструкции, работающий от бортовой электросети, стал основой отопительной системы электромобилей. Именно он обеспечивает тепловой комфорт в салоне, встроенный в блок климатической системы и дополненный обогревом всех кресел машины.

Обслуживание и ремонт отопительных систем легкового автотранспорта

Самостоятельное обслуживание отопительных систем легковых автомашин обычно сводится в замене салонного фильтра, который нужно менять через 7000 – 15000 километров пробега (в зависимости от запыленности местности, загазованности городской атмосферы). Процедура замены может быть довольно сложной, так как требует разборки перчаточного ящика или педалей управления.

Замена салонного как и воздушного фильтров рекомендуется менять на реже одного раза в 15 тыс.км.

Типичные неисправности печки обычно проявляются одновременно с ухудшением работы охлаждения двигателя и связаны с засорением радиаторов грязью, пылью, тополиным пухом. Самостоятельная очистка радиаторов грубыми механическими способами не рекомендуется, так как тонкий металл теплообменника легко повредить. При обращении в автосервис механики очищают радиаторы сжатым воздухом или водной струей с соблюдением максимально возможных давлений. При более сложных поломках штатного или автономного отопителя лучше воспользоваться помощью квалифицированных специалистов.

Ремонт отопительной системы может потребовать замену:

• радиатора (при механическом износе сот, течах антифриза);
• крыльчатки или электродвигателя вентилятора;
• патрубков и тройников;
• элементов электрической схемы управления (резисторов, контроллеров, термодатчиков);
• микроредукторов приводов заслонок;
• кранов отопителя;
• сервоприводов воздушных заслонок;
• клапанов рециркуляции;
• переключателей режимов работы.

Все демонтажные и монтажные работы с отопительной системой нужно проводить по технологическим картам производителя. Ремонт требует точной диагностики, знания расположения узлов системы, методов разборки и сборки. Квалифицированные автосервисы одновременно с ремонтом печки проводят дезинфекцию салона и воздушных вентиляционных каналов, промывают радиатор.

Устройство и принцип работы системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха HVAC

Проблема поддержания комфортной температуры в салоне автомобиля возникла еще на заре автомобильной промышленности. Для того чтобы поддерживать тепло, автомобилисты применяли компактные дровяные и угольные печи, газовые лампы. Для отопления использовались даже выхлопные газы. Но по мере развития технологий стали появляться более удобные и безопасные системы, способные обеспечить комфортный климат во время поездки. Сегодня эту функцию выполняет система вентиляции, отопления и кондиционирования автомобиля – HVAC.

Распределение температуры в салоне

В жаркие дни кузов автомобиля сильно нагревается на солнце. Из-за этого температура воздуха в салоне значительно повышается. Если температура на улице достигает 30 градусов, то внутри автомобиля показатели могут подниматься до 50 градусов. При этом самые нагретые слои воздушных масс оказываются в зоне, расположенной ближе к потолку. Это вызывает усиленное потоотделение, повышение кровяного давления и чрезмерный перегрев зоны головы водителя.

Распределение температуры в салоне автомобиля

Чтобы создать наиболее благоприятные условия для поездки, необходимо обеспечить обратную схему распределения температур: когда воздух в районе головы немного прохладнее, чем в ногах водителя. Обеспечить такой прогрев поможет система HVAC.

Устройство системы

Модуль HVAC (Heating Ventilation Air-Conditioning) включает в себя сразу три отдельных устройства. Это системы отопления, вентиляции и кондиционирования. Основная функция каждой из них – поддерживать комфортные условия и температуру воздуха в салоне транспортного средства.

Модуль HVAC. В нем также предусмотрено место для установки салонного фильтра

Выбор той или иной системы обуславливается климатическими условиями: в холодное время года задействуется система отопления, в жаркие дни в автомобиле включается кондиционер. Для того чтобы воздух внутри оставался свежим, применяется вентиляция.

Система отопления в автомобиле включает в себя:

• отопитель смешивающего типа;
• центробежный вентилятор;
• направляющие каналы с заслонками.

Потоки нагретого воздуха направляются на лобовое и боковые стекла, а также на лицо и ноги водителя и пассажира, сидящего спереди. В некоторых автомобилях также устанавливаются воздуховоды для задних пассажиров. Дополнительно используются электрические устройства для обогрева заднего и ветрового стекол.

Система вентиляции помогает охлаждать и очищать воздух в автомобиле. При работе вентиляции задействуются основные элементы отопительной системы. Дополнительно применяются фильтры очистки, задерживающие пыль и улавливающие посторонние запахи.

Наконец, система кондиционирования способна охлаждать воздух и уменьшать влажность в салоне машины. Для этих целей используется автомобильный кондиционер.

Система HVAC позволяет не только охладить салон в жаркую погоду, но и избавиться от запотевания стекол при повышенной влажности воздуха

Система HVAC позволяет не только обеспечить комфортную температуру, но и необходимую видимость, когда стекла автомобиля могут замерзать или запотевать.

Как воздух попадает в салон

Для обогрева, кондиционирования или вентиляции салона используется воздух, поступающий внутрь во время движения автомобиля через предусмотренное для этого входное отверстие. В данной области создается высокое давление, позволяющее воздуху поступать дальше в воздуховод, а затем в отопитель.

Если воздух используется для вентиляции, то его дополнительный нагрев не осуществляется: через дефлекторы на центральной панели он поступает в салон. Воздух, поступающий снаружи, проходит предварительную очистку в салонном фильтре, также устанавливаемом в модуле HVAC.

Схема расположения элементов и распределения потоков воздуха в модуле HVAC

Устройство и принцип работы автомобильной печки

Отопление салона происходит с помощью жидкости, охлаждающей двигатель. Она забирает тепло у работающего мотора и, проходя через радиатор, переносит его в салон автомобиля.

Конструкция автомобильного отопителя, более известного как «печка», состоит из нескольких основных элементов:

• радиатора;
• патрубков для циркуляции охлаждающей жидкости;
• регулятора потока жидкости;
• воздуховодов;
• заслонок;
• вентилятора.

Радиатор отопления находится за приборной панелью. К устройству присоединены две трубки, передающие внутрь охлаждающую жидкость. Ее циркуляцию по системам охлаждения автомобиля и обогрева салона обеспечивает помпа.

Как только мотор нагревается, антифриз забирает исходящее от него тепло. Далее нагретая жидкость попадает в радиатор печки, нагревая его как батарею. Одновременно с этим вентилятор отопителя прогоняет холодный воздух. В системе вновь происходит теплообмен: нагретый воздух проходит дальше в салон, а более холодные массы охлаждают радиатор и антифриз. Далее охлаждающая жидкость снова поступает к двигателю, и цикл повторяется заново.

В салоне водитель регулирует направление нагретых потоков с помощью переключения заслонок. Тепло может быть направлено на лицо или ноги автомобилиста, а также на лобовое стекло машины.

Если включить печку при непрогретом двигателе, это приведет к дополнительному охлаждению системы. Также увеличится влажность воздуха в салоне, стекла начнут запотевать. Поэтому отопитель важно включать только после того, как охлаждающая жидкость нагреется минимум до 50 градусов.

Рециркуляция воздуха

Воздушная система автомобиля может забирать воздух не только с улицы, но и из салона автомобиля. Далее воздушные массы охлаждаются с помощью климатической установки и вновь подаются в салон через воздуховоды. Данный процесс называется рециркуляцией воздуха.

Активировать рециркуляцию можно с помощью кнопки или переключателя, находящегося на приборной панели автомобиля.

Кнопка включения рециркуляции воздуха в салоне автомобиля

Режим рециркуляции позволяет быстрее понизить температуру в салоне, чем при заборе воздуха с улицы. Салонный воздух неоднократно проходит через охлаждающую установку, с каждым разом охлаждаясь все больше и больше. По такому же принципу может происходить и прогрев автомобиля.

Рециркуляция особенно важна для людей, чувствительных к дорожной пыли, цветочной пыльце и другим аллергенам, поступающим в салон извне. Также отключение подачи воздуха с улицы может стать необходимым, если впереди вас едет старый грузовик или другой автомобиль, от которого исходит неприятный запах.

Однако важно учесть, что рециркуляция полностью исключает воздухообмен с окружающей средой. Это значит, что водителю и пассажирам придется дышать ограниченным количеством воздуха. Поэтому не рекомендуется использовать данный режим длительное время. Специалисты советуют ограничиться 15-минутным интервалом. После этого необходимо подключить подачу воздуха извне, либо открыть окна в автомобиле.

Как происходит управление климатом

Управлять нагревом или охлаждением воздуха в салоне автомобиля водитель может с помощью ручной установки режимов, подключения кондиционера. В более современных транспортных средствах заданную температуру внутри машины поддерживает система климат-контроля. Устройство объединяет кондиционер, блоки отопителя и систему подачи нагретого или охлажденного воздуха. Управление климат-контролем осуществляется с помощью датчиков, установленных в салоне и на отдельных элементах системы.

Например, простейшая климатическая установка комплектуется минимальным набором датчиков, в число которых входят:

• сенсор, определяющий температуру воздуха на улице;
• датчик солнечной радиации, фиксирующий активность излучения;
• датчики температуры в салоне.

Климат-контроль – наиболее современный способ поддержания комфортной температуры в салоне автомобиля

Система отопления, вентиляции и кондиционирования является одним из важных элементов, обеспечивающих комфорт водителя в любое время года. В наиболее бюджетных транспортных средствах блок HVAC представлен только системой отопления и вентиляции воздуха. В большинстве автомобилей к их числу добавляется кондиционер. Наконец, современные модели комплектуются системой климат-контроля, который позволяет автоматически регулировать температуру внутри салона.