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.

Как работает система отопления и вентиляции автомобиля

Современные автомобили сконструированы таким образом, что постоянный поток свежего воздуха обдувает салон, поддерживая нужную температуру даже с закрытыми окнами. Поступающий снаружи воздух может нагреваться двигателем, чтобы окна не запотевали.

Стандартная система отопления

Вентиляционная система современных автомобилей обеспечивает постоянный приток свежего воздуха и нагревает его при необходимости.

Поток воздуха

Воздух входит в большое отверстие, расположенное в передней части автомобиля. При движении в этой области создается давление, вталкивающее воздух в воздуховод. Затем воздух попадает в отопитель, который при необходимости нагревает его. Решетка для приема воздуха может располагаться в верхней части капота.

Воздух попадает в салон через отверстия, расположенные на приборной панели и в нижней части кузова. Вентиляторы можно повернуть так, чтобы они направляли потоки воздуха на водителя и пассажира, занимающего переднее сиденье.

В некоторых автомобилях предусмотрены вентиляторы, направляющие воздух на пассажиров, занимающих заднее сиденье.

Воздушный поток из отверстий в планке, расположенной в нижней части лобового стекла, препятствует его запотеванию. В более поздних моделях такая функция предусмотрена и для боковых стекол.

Во многих современных автомобилях воздуховоды снабжены клапанами, которые открываются и закрываются по необходимости.

В задней части корпуса предусмотрены выходные отверстия. При движении давление на них снижено, и воздух беспрепятственно выходит наружу.

Отопитель (печка)

В автомобилях с водяной системой охлаждения в корпус отопителя монтируется пучок труб. Получившийся небольшой радиатор принимает от двигателя горячую воду.

Захваченный воздух согревается при прохождении сквозь пучок труб с горячей водой.

В вентиляционной системе также присутствуют электровентиляторы, которые обеспечивают перемещение потоков воздуха, когда автомобиль стоит на месте или движется недостаточно быстро.

Электровентиляторы могут работать в разных режимах в соответствии с потребностями водителя и пассажиров.

Способы терморегуляции

Система отопления с водяными клапанами

В отопителе с водяными клапанами воздух проходит сквозь пучок труб. Температура в пучке определяется количество проходящей сквозь него горячей воды.

Система отопления на основе смешивания воздуха

В системе на основе смешивания воздуха трубы нагреваются до определенной температуры, и теплый воздух смешивается с холодным за счет движения створки.

Температура, до которой нагревается воздух, определяется водяными клапанами или системой смешивания. Водяные клапаны часто встречаются в старых моделях.

Датчик температуры, расположенный на приборной доске, посылает сигнал крану, который регулирует количество горячей воды, подаваемой в трубы. Эта система медленно реагирует на изменения, поэтому установить точную температуру практически невозможно.

Трубы системы с воздушным отоплением нагреваются постоянно. Датчик температуры изменяет положение створки, которая смешивает уже нагретый воздух с холодным воздухом, захваченным извне.

Зачастую такая система может подавать холодный воздух на вентилятор для обдува лобового стекла, даже если все остальные вентиляторы работают с теплым воздухом.

Створки, контролирующие подачу воздуха в отопитель, можно запустить вручную, переключив рычаг, который находится на приборной панели и соединен со створками тросами.

В дорогих автомобилях можно увидеть электронные элементы управления, которые получают информацию от датчиков, установленных рядом с входными отверстиями.

Автомобили с воздушным охлаждением

В автомобилях с воздушной системой охлаждения двигателя воздух во внутреннем отопителе может согреваться при движении по охлаждающим ребрам рядом с горячим выпускным коллектором.

Благодаря системе смешивания с термочувствительными клапанами воздух доводится до нужной температуры и поддерживает комфортную атмосферу в салоне.

При необходимости воздух дополнительно подогревается с помощью устройства теплообмена, которое получает тепло при сжигании топлива.

В отличие от водяных систем, в воздушных системах теплообменник позволяет отопителю работать от двигателя. В остальном же способы распределения тепла идентичны.

Устройство автомобилей

Вентиляция и отопление кузова

Вентиляция и отопление кузова предназначены для регулирования воздухообмена и температуры воздуха в салоне (кабине) автомобиля. При этом предусматривается система, препятствующая запотеванию и обмерзанию стекол.
Многие современные автомобили, особенно легковые, оборудуются системами кондиционирования воздуха и системами «климат-контроль», позволяющими водителю и пассажиру чувствовать себя в таком автомобиле комфортно при любых погодных условиях.

Устройство систем отопления различных типов кузовов и кабин рассмотрим на примере конкретных марок отечественных автомобилей.

Отопление кабины автомобиля «КамАЗ»

Отопление кабины грузового автомобиля марки «КамАЗ» — жидкостное, от системы охлаждения двигателя, с принудительной подачей воздуха. В него входят радиатор 27 отопителя (рис. 1), вентиляторы, воздухораспределитель 25, кран 30, подводящие патрубки 11, 12, 28 и 29 и привод управления 18. Радиатор 27 отопителя размещается в нише панели передка с внешней стороны кабины, а два рабочих колеса 9 вентилятора центробежного типа с воздухораспределителем 25 – на панели передка внутренней стороны и закрыты пластмассовым кожухом 10.

Горячая жидкость поступает из рубашки охлаждения головки блока цилиндров 13 по подводящим патрубкам 11, 12, 29 через кран 30, который расположен на передней панели 32 кабины рядом с радиатором. По подводящему патрубку 28 горячая жидкость из системы охлаждения двигателя поступает в нижнюю часть радиатора отопителя, где отдает тепло для обогрева салона и по сливному патрубку из верхней части радиатора направляется во всасывающую полость жидкостного насоса системы охлаждения двигателя.

Кран отопителя регулирует количество поступающей в радиатор жидкости из системы охлаждения двигателя и приводится в действие гибкой тягой 5 от верхнего рычага 19 на щитке привода 18 под панелью приборов слева от водителя. При крайнем левом положении рычага кран полностью перекрыт и жидкость из системы охлаждения в радиатор отопителя не поступает – отопление выключено. При перемещении рычага 19 вправо количество подаваемой в радиатор жидкости увеличивается.

Наружный воздух через решетку облицовочной панели кабины поступает к радиатору отопителя, нагревается и вентилятором через воздухораспределители подается по шлангам 24 к соплам 23 обдува ветрового стекла, к вращающимся дефлекторам 16 на панели приборов и при поднятой заслонке 26 распределителя к ногам водителя и пассажиров. Вращающиеся дефлекторы 16 позволяют направлять воздушный поток на окна дверей, на водителя, пассажиров или дополнительно на ветровое стекло.

Заслонки воздухораспределителя приводятся в действие гибкими тягами от двух нижних рычагов 20 на щитке привода. Мощность воздушного потока, поступающего через радиатор отопителя в кабину (салон), регулируется переключением частоты вращения электродвигателя вентиляторов.

Отопление кабины автомобиля «ВАЗ»

Устройство и принцип действия отопителя салона легкового автомобиля марки «ВАЗ» (рис. 2) аналогичен вышеописанному. Воздух поступает к радиатору отопителя через коробку 8 воздухопритока, а в нее снаружи через продольные отверстия воздухозаборной решетки капота.

Крышка 3 воздухопритока, управляемая рукояткой 17, позволяет регулировать количество поступающего воздуха. Принудительное нагнетание воздуха обеспечивается вентилятором осевого или центробежного типа. Количество поступающей в радиатор отопителя жидкости регулируется краном 9, который управляется рычагом 18. Воздух поступает в салон через верхние поворотные дефлекторы 1 и воздухопроводы 2, 14.
При воздействии на рычаг 15 закрывается или приоткрывается крышка 10 воздухораспределителя, при этом воздух целиком поступает через дефлекторы 1 (при закрытой крышке) или частично через воздухопровод 14 к ногам водителя и пассажиров (при открытой крышке).
Принципиальная схема работы отопителя приведена на рисунке ниже.

При использовании системы отопления следует учитывать, что в современных автомобилях забор воздуха, проходящего через радиатор отопителя, может осуществляться из внешней среды за пределами кузова, или из внутреннего объема кузова. В последнем случае прогрев воздуха в салоне (кабине) будет более интенсивным, но при этом возможно запотевание стекол автомобиля, поскольку воздух внутри салона имеет повышенную влажность из-за дыхания находящихся в нем водителя и пассажиров, и конденсат оседает на стеклах, лишая их прозрачности. Чтобы избавиться от запотевания стекол следует переключиться на воздухозабор извне салона, или приоткрыть стекла (вентиляционный люк) в кабине или салоне автомобиля.

Отопление салона автобусов

Отопление салона автобусов осуществляется с помощью калориферной системы, в которой теплый воздух поступает от радиатора системы охлаждения двигателя в отопительные каналы кузова и далее в салон и кабину водителя.

Кроме системы обогрева салона, зависимой от системы отопления двигателя, в современных автобусах применяются автономные (независимые) и конвекторные (встроенные) отопители салонов. Автономные модели бывают жидкостные или (чаще) воздушные. Они способны нагревать кабину автомобиля или салон автобуса независимо от работы двигателя. Конвекторный тип обогревателя применяется перед включением двигателя и используется, не запуская его, для предварительного подогрева. Воздушный отопитель представляют собой камеру, где сгорает топливо (газ, бензин или дизельное).
Отопитель устанавливается внутри салона автобуса или вне его, а для того, чтобы угарный газ, выделяемый в результате работы агрегата, не проникал в салон, его отводят наружу. Забор холодного воздуха может осуществляться с улицы или непосредственно из салона.
Принцип работы отопителя достаточно прост — через нагретую камеру, где сгорает топливо или пластинчатый теплообменник, имеющий повышенную теплоотдачу (по типу радиаторов в доме) проходит нагнетаемый вентилятором воздух. При этом теплообменник отдает ему свое тепло и на выходе из отопителя дует горячий воздух. Современные конструкции обогревателей салонов автобусов создаются с учетом требований комфорта и безопасности, при этом они способны обогревать салон автобуса, даже если откажет двигатель.

Вентиляция кабины и салона

Вентиляция кабины грузового автомобиля «КамАЗ» осуществляется с помощью поворотных форточек, опускных стекол дверей и вентиляционного люка крыши (естественная вентиляция). Вентиляционный люк 5 (рис. 3) может иметь четыре фиксированных положения, создавая или нагнетающую, или эжекционную вентиляцию. Возможна вентиляция через систему отопления летом при отключенном кране отопителя. С помощью вентиляторов отопителя можно создать принудительную вентиляцию в кабине.

Легковые автомобили имеют естественную приточную и вытяжную вентиляцию салона кузова. Естественная вентиляция происходит при опускании стекол дверей и открывании поворотных форточек в окнах дверей (при наличии). Приточная вентиляция осуществляется через воздухозаборник 1 и систему отопления, а вытяжная – через отверстия 3 на боковинах кузова и перфорированную облицовку 2 внутренней поверхности крыши.
Системы вентиляции кузова современных легковых автомобилей оснащаются фильтрами для очистки поступающего в салон воздуха.

Вентиляция салона кузова автобуса осуществляется с помощью системы отопления, открывающихся боковых окон, вентиляционных люков 5, расположенных в крыше, и воздухозаборника 4, расположенного под козырьком передней части автобуса.