vytápění, větrání a klimatizace (HVAC)je technologie pro vnitřní a automobilové pohodlí. HVAC usnadňuje řízení příjemného klimatu uvnitř kabiny řízením stupně horkosti / chladu.
byly chvíle, kdy byla klimatizace v autě považována za jednu z velkých funkcí, ale dnes se Klimatizace staly standardním vybavením i v automobilech na základní úrovni. Touha po ještě větším pohodlí a luxusu vedla k vývoji systému klimatizace uvnitř automobilu. Primárním účelem automatické klimatizace je řízení teploty dané oblasti pro pohodlí cestujících na palubě.
HVAC byl poprvé představen do automobilů v časných 1960, a je k dispozici ve většině high-end vozidel dnes. Jedná se o komplexní systém skládající se z mechanických / elektronických spínačů nebo knoflíků v přední části. Backend systém se skládá z jednoho nebo více dmychadlo motory, pohony (pro čerstvé cirkulaci vzduchu control, air-flow control a kontrola teploty) a chladicí jednotky spolu s mnoha kanály, přes které vzduch se přenese do kabiny.
základním principem činnosti HVAC jednotky je vedení a konvekce. Teplo se přenáší z oblasti s nízkou teplotou do oblasti s vysokou teplotou ve vozidle v důsledku tlakového rozdílu. Tento proces přenosu tepla se nazývá chlazení . Obrázek 1 ukazuje schéma cyklu celého procesu chlazení.
klimatizační systém se skládá z pěti hlavních částí:
- Výparníku
- Kompresor
- Kondenzátor
- Přijímač/Sušší
- Rozšíření zařízení
pěti hlavních složek jsou rozděleny do dvou tlakových oblastech: vysokotlaké straně je kondenzátor a vysoušeč vzduchu jednotky, a na nízkotlaké straně je výparník klimatizace. Dělicí bod mezi vysokým a nízkým tlakem prochází kompresorem a expanzním ventilem.
následující část podrobně popisuje každý kus systému HVAC (viz Obrázek 2).
výparník
výparník je zařízení pro výměnu tepla v chladicím cyklu. Kapalné chladivo, které vychází z hodnoty expanze a vstupuje do výparníku, má nižší teplotu a nižší tlak.
při průchodu výparníku cívek chladiva absorbuje teplo ze vzduchu, který je vháněn přes cívky a dostane převedeny na nízkou teplotu, nízkotlaké páry. Kapalné chladivo je vyroben proudit ze dna do horní části výparníku cívek, aby se zajistilo, že kapalné chladivo vaří před tím, než opustí výparníku cívky.
úkoly prováděné výparníkem lze shrnout následovně:
- Absorpce tepla
- Vařící všech chladivo páry
Je vzduch vháněn pomocí ventilátoru v pořadí dostane chladnější, na přenos tepla, a je předán do kabiny ventilací.
Od výparníku klimatizace nabízí chlazení tím, že absorbuje teplo z okolního média, může sloužit dvojí účel, když je umístěn velmi blízko k palubní desce vozidla. Absorbuje teplo ze vzduchu, který jím prochází, a také absorbuje teplo zevnitř vozidla, aby se udržela požadovaná teplota.
kompresor
Kompresor klimatizace je známý jako srdce centrálních klimatizačních jednotek. Kompresor absorbuje parní chladivo ze sacího potrubí a stlačuje páry na páry s vysokým přehřátím. Teplota páry je obvykle dva a půlkrát vyšší než teplota vnějšího vzduchu.
vzhledem k tomu, že teplo vždy proudí z horkého do studeného, musí být chladivo mnohem teplejší než vnější vzduch, aby bylo možné odvádět teplo ze systému. Jak chladivo proudí přes kompresor, odstraňuje také teplo komprese, teplo vinutí motoru, mechanické tření a další teplo absorbované v sacím potrubí. Dalším klíčovým úkolem kompresoru klimatizace je generovat tok chladiva v systému.
úkoly prováděné kompresorem lze shrnout následovně:
- Zp
- Odstranit latentní teplo nebo (kondenzovat)
- Odstranit více sensable tepla nebo (subcooled)
- Generovat tok chladiva
Kondenzátor
horké, high-tlak páry je jeho příští zastávka v kondenzační cívky. Kondenzátor je stejně jako výparník-jedná se o výměník tepla. Uvnitř kondenzační cívky proudí chladivo shora dolů.
vzhledem k tomu, že chladivo má mnohem vyšší teplotu než okolní teplota, ochlazuje se při průchodu cívkou. V době, kdy chladivo super heat dosáhne spodní třetiny cívky, dostatečně se ochladí, aby se změnilo zpět na kapalinu. Tento proces je známý jako sub-chlazení.
Jako chladivo kondenzuje na kapalné formě uvolněním tepla, vnější teplota měděné trubky se stává velmi vysoká a s pomocí ventilátoru/chladiče ventilátor teplo je vyfukován ven ze systému. Tento ohřátý vzduch v některých vozidlech se stává zdrojem teplého vzduchu v chladnějších klimatických podmínkách.
umístění kondenzátoru je také důležité, pro lepší účinnost, protože je velmi horké, takže maximální plocha musí být vystavena k zajištění chlazení rychlejším tempem.
Sušičky/Přijímač
Sušičky/Přijímače jsou umístěny ve vysokotlaké části systému, obvykle v potrubí mezi výstupní kondenzátor a expanzní ventil sání, i když některé mohou být připojeny přímo do kondenzátoru.
Sušička / přijímač slouží třem velmi důležitým funkcím:
- fungují jako skladovací nádoby pro další chladivo během období nízké potřeby chlazení. Toto je funkce „přijímače“přijímače / sušičky.
- obsahují filtr, který může zachycovat nečistoty uvnitř klimatizačního systému.
- Sušička / přijímač obsahuje materiál zvaný vysoušedlo. Používá se k absorpci vlhkosti (vody), která se mohla dostat dovnitř klimatizačního systému během výroby, montáže nebo servisu. Jedná se o“ sušší “ funkci sušičky / přijímače.
expanzní zařízení
expanzní zařízení je nutné k vytvoření tlakového rozdílu, aby se kapalné chladivo vypařilo na plyn. Expanzní zařízení vytváří pokles tlaku omezením toku chladiva kolem systému.
zpomalení toku chladiva způsobuje, že kompresor částečně evakuuje jednu stranu systému. Tato nízkotlaká dutina se nazývá „sací strana“ nebo „nízká strana“ systému.
Automatická klimatizace
Automatická klimatizace je schopnost sledovat a řídit teplotu určeného prostoru bez ručního zásahu. Cestující vozidla specifikují požadovanou teplotu a vlhkost v kabině. Tyto hodnoty jsou přijímány jako vstupy systémem klimatizace a elektronicky řídí teplotu a vlhkost a udržuje je na uživatelsky specifikovaných hodnotách. Tím se eliminuje lidská snaha regulovat teplotu v kabině zapnutím / vypnutím střídavého proudu nebo posuvným ovládáním ohřívače nebo chladiče.
mechanika automatizované klimatizace vyžaduje, aby v kabině byly umístěny snímače teploty a vlhkosti. Tyto senzory nepřetržitě čtou hodnoty teploty a vlhkosti oblasti a přivádějí je do mikrokontroléru (MCU). Tyto hodnoty jsou poté porovnány MCU s nastavením definovaným cestujícími a topení/chlazení je vhodně nastaveno (viz obrázek 3).
bývaly doby, kdy všichni na koni ve vozidle, museli shodnout na jediném nastavení teploty – někteří by to cítit bylo zmrazení v pohodě, zatímco ostatní byly ponechány pocení. Pokroky v automatické regulaci klimatu v automobilech se vyvinuly v zónovou kontrolu klimatu. Při tomto typu implementace může každý cestující upravit teplotu místa k sezení, ve kterém sedí.
každá oblast v definovaných zónách má samostatný teplotní senzor, který čte aktuální teplotu zadané oblasti. Každá data teplotního čidla jsou porovnána s nastavením teploty definovaným pro konkrétní zónu a je zahájeno příslušné chlazení nebo zahřívání.
automatický klimatizační systém zahrnuje také počítač, který reguluje celý Vzduchový systém v prostoru. Toho je dosaženo regulací otáček ventilátoru, zapojení kompresoru klimatizace, a celková teplota vzduchu, která má být vyplacena do prostoru. Obvykle jsou tyto procesy integrovány do celkového počítačového systému v moderních automobilech.
každý výrobce má svou vlastní odlišnou metodu pro zajištění dokonalého klimatu pro jednotlivé cestující; nicméně, oni všichni spoléhají na některé podobné komponenty, stejně jako další ovládací prvky v kabině řidiče HVAC řídicí jednotka, další HVAC řídicí jednotka v zadní části posezení, jednotlivá teplotní čidla pro jednotlivé zóny, spousta extra skryté potrubí se přenáší na vzduch tam, kde je potřeba a extra ventilaci – spousta a spousta další otvory. Například Lexus LX570 má 28 z nich.
autoři
Nitin Gupta je Senior Aplikační Inženýr se zkušenostmi v oblasti embedded vývoje software pro digitální multimédia – oba spotřebitele a automobilový průmysl.