Как работает кондиционер

Будучи когда-то прерогативой только шикарных автомобилей, кондиционер ныне становится неотъемлемой частью все большего и большего числа "обычных" семейных машин.

Система кондиционирования, попросту говоря, отбирает у воздуха тепло, а также снижает уровень его влажности. Поэтому воздух в салоне машины всегда более прохладный и не такой влажный, что создает ощущение свежести.

Как работает кондиционер?

Стандартная система кондиционирования состоит из нескольких рабочих узлов, соединенных между собой герметичной системой трубок. Система 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. Вентиль 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 вариант с игольчатым вентилем.

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, расположенного 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 хладагент, то есть температуру в испарителе можно регулировать, вводя или выводя иглу из отверстия. Температура поверхности испарителя должна быть близка к точке замерзания вод, 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.

А как с экологией?

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 R134А, устроены так, чтобы при обслуживании и ремонте не было утечек. Для этого в нужных местах установлены специальныя 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 сплеткой. 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.

Чтобы все работало

Для того, чтобы система кондиционирования хорошо работала, нужно уметь с ней обращаться. Например, многие не понимают, что кондиционер только тогда будет работать эффективно, когда в машине закрыты все окна, а также люк (если есть). Чтобы быстрее охладить салон в очень жаркий день, нужно на минуту-другую открыть все двери, чтобы машину продуло, затем все закрыть и включить кондиционер (при работающем двигателе).

Осушающее воздействие кондиционера снижает запотевание ветрового и боковых стекол салона, поэтому иногда кондиционер полезно включать одновременно с печкой. Правда, многие климатические системы не предусматривают одновременной работы кондиционера и печки.

В системе кондиционирования есть масло, которое циркулирует вместе с хладагентом. Если система долго бездействует, некоторые ее детали, в частности неопреновые прокладки, пересыхают и разрушаются, давая течь. Поэтому желательно раз в неделю включать кондиционер не меньше, чем на десять минут, в том числе и зимой, чтобы масло смазало все узлы системы.

Что можно починить

Кондиционеры не подлежат "домашнему" любительскому ремонту. Этот номер не пройдет. Хладагент - вещество капризное, для его полной откачки и закачки нового требуется профессиональное оборудование, а чтобы обеспечить полную герметичность, нужны специальные высокочувствительные приборы для выявления утечек.

Если кондиционер сломался, значит, как минимум, какие-то детали нужно заменить, в том числе специальные трубки и фитинги, но существует множество их типоразмеров. А для крепления трубок к фитингам применяются специальные обжимные приспособления.

Так что, если у вас возникли проблемы с кондиционером, полагайтесь только на специалистов. Обращайтесь в фирмы, которые производят сложный ремонт, а не только закачивают улетучившийся хладагент. Если хладагент "ушел" из системы, то вначале нужно найти причину, иначе новый хладагент улетучится точно так же!

Аналогично, если у вас заклинило компрессор, то просто заменить его недостаточно - через несколько месяцев его снова заклинит. Нужно вначале удалить из системы стружку и другой мусор, а затем промыть ее специальным растворителем или азотом. Придется также заменить ресивер-осушитель (в нем осталась стружка) и закачать свежий хладагент.

Чаще всего получает повреждение конденсатор. Он расположен перед автомобильным радиатором и защищен только радиаторной решеткой. Второй проблемой является отказ игольчатого вентиля (он забивается грязью). Прочищая вентиль, необходимо удалить из него грязь, а не проталкивать ее внутрь!

Возникают и другие проблемы - например, шумит компрессор. Обычно это говорит о его близком конце. Легко проверить состояние приводного ремня. В некоторых машинах компрессор приводится отдельным ремнем. Это удачный вариант. Однако, современные автомобили часто оборудованы длинным "многофункциональным" ремнем, который приводит в движение сразу несколько устройств, часто, в том числе, и водяной насос. Так что, если подшипник ведущего шкива компрессора кондиционера вдруг заклинит, вы никуда не уедете, пока не найдете ремень меньшего размера, чтобы "обойти" компрессор!

Другие аспекты

Если все-таки произошла утечка хладагента через резиновые шланги, то их замена довольно проблематична, так как трудно надежно загерметизировать новые шланги на старых алюминиевых фитингах.

Имейте в виду, что кондиционер может не включиться, если окружающая температура ниже заданной, или если давление в системе намного ниже (утечка хладагента) или выше оптимального.

К нарушениям в работе кондиционера приводят также избыток масла, избыток хладагента, попадание в систему воздуха или влаги, сильное загрязнение ребер конденсатора или испарителя, неисправность системы охлаждения автомобиля (перегрев), а также проскальзывание муфты компрессора.

Ким Хенсон.