opvarmning, ventilation og aircondition (HVAC) er teknologien til indendørs og automotive omgivende komfort. HVAC letter styringen af det behagelige klima inde i kabinen ved at kontrollere graden af varme/kølighed.
der var tidspunkter, hvor det at have et klimaanlæg i en bil blev betragtet som en af de store funktioner, men i dag er klimaanlæg blevet standardudstyr, selv i biler på indgangsniveau. Ønsket om endnu mere komfort og luksus har ført til udviklingen af klimakontrolsystemet inde i en bil. Det primære formål med automatisk klimakontrol er at styre temperaturen i et givet område for komforten for passagerer ombord.
HVAC blev først introduceret i biler i begyndelsen af 1960 ‘ erne og er tilgængelig i de fleste avancerede køretøjer i dag. Det er et komplekst system bestående af mekaniske/elektroniske kontakter eller drejeknapper i frontenden. Systemets backend omfatter en eller flere blæsermotorer, aktuatorer (til frisk luftcirkulationskontrol, luftstrømskontrol og temperaturregulering) og køleenhed kombineret med mange kanaler, gennem hvilke luft overføres til kabinen.
det grundlæggende princip bag driften af HVAC-enhed er ledning og konvektion. Varme overføres fra et lavtemperaturområde til et højtemperaturområde i køretøjet på grund af trykforskellen. Denne proces med varmeoverførsel kaldes køling . Figur 1 viser cyklusdiagrammet for den komplette køleproces.
et klimaanlæg består af fem hovedkomponenter:
- fordamper
- kompressor
- kondensator
- modtager/tørretumbler
- ekspansionsenhed
de fem hovedkomponenter er opdelt i to trykområder: højtrykssiden er kondensatoren og modtageren/tørrerenheden, og lavtrykssiden er opdelt i to trykområder: højtrykssiden er kondensatoren og modtageren / tørrerenheden, og lavtrykssiden er opdelt i to trykområder: er klimaanlægget fordamper. Skillepunktet mellem højt og lavt tryk skærer gennem kompressoren og ekspansionsventilen.
i det følgende afsnit beskrives detaljeret hvert stykke af HVAC-systemet (se figur 2).
fordamper
en fordamper er en varmevekslingsanordning i kølecyklussen. Det flydende kølemiddel, der kommer ud af ekspansionsværdien og kommer ind i fordamperen, er ved lavere temperatur og lavere tryk.
på passerer gennem fordamperen spoler kølemiddel absorberer varmen fra luften, der blæses gennem spolerne og bliver omdannet til lav temperatur, lavtryksdamp. Det flydende kølemiddel er lavet til at strømme fra bunden til toppen af fordamperspolerne for at sikre, at flydende kølemiddel koger, før det forlader fordamperspolerne.
opgaverne udført af fordamperen kan opsummeres som følger:
- Absorption af varme
- kogning af alt kølemiddel til dampe
luften, der blæses af blæseren, bliver igen køligere ved overførsel af varmen og føres ind i kabinen gennem ventilationsåbningerne.
da klimaanlæg fordamper giver køling ved at absorbere varmen fra det omgivende medium, kan det tjene dobbelt formål, når de placeres meget tæt på instrumentbrættet i køretøjet. Det absorberer varmen fra luften, der passerer gennem den, og absorberer også varme inde fra køretøjet for at opretholde den ønskede temperatur.
kompressor
klimaanlægskompressoren er kendt som hjertet i de centrale klimaanlæg. Kompressoren absorberer dampkølemiddel fra sugeledningen og komprimerer dampene til høj overhedningsdamp. Dampens temperatur er normalt to og en halv gange højere end temperaturen på udeluften.
da varme altid strømmer fra varmt til koldt, skal kølemidlet være meget varmere end udeluften for at kunne flytte varme ud af systemet. Når kølemidlet strømmer over kompressoren, fjerner det også kompressionsvarme, motorviklingsvarme, mekanisk friktion og anden varme absorberet i sugeledningen. En anden vigtig opgave for klimaanlægskompressoren er at generere strømmen af kølemiddel i systemet.
opgaverne udført af kompressor kan opsummeres som følger:
- Superheat
- Fjern latent varme eller (kondensere)
- Fjern mere sanselig varme eller (underkølet)
- Generer strømmen af kølemiddel
kondensator
den varme, højtryksdamp gør sit næste stop ved kondenseringsspolen. Kondensatoren er ligesom fordamperen-det er en varmeveksler. Inde i kondenseringsspolen strømmer kølemidlet fra top til bund af spolen.
da kølemidlet har en meget højere temperatur end omgivelsestemperaturen, afkøles det, når det passerer gennem spolen. Når supervarmekølemidlet når den nederste tredjedel af spolen, afkøles det nok til at skifte tilbage til en væske. Denne proces er kendt som underkøling.
da kølemidlet kondenserer til flydende form ved at frigive varmen, bliver kobberrørets udetemperatur meget høj, og ved hjælp af blæser/radiatorventilator blæses varmen ud af systemet. Denne opvarmede luft i nogle køretøjer bliver kilden til varm luft under køligere klimaforhold.
placeringen af kondensatoren er også vigtig for bedre effektivitet, da den er meget varm, så det maksimale overfladeareal skal udsættes for at sikre køling hurtigere.
tørretumbler/modtager
tørretumbler / modtagere er placeret i højtryksafsnittet i systemet, normalt i VVS mellem kondensatorudløbet og ekspansionsventilindløbet, selvom nogle kan være forbundet direkte til kondensatoren.
tørreren/modtageren tjener tre meget vigtige funktioner:
- de fungerer som opbevaringsbeholdere til ekstra kølemiddel i perioder med lavt kølebehov. Dette er” modtager ” – funktionen af modtageren / tørretumbleren.
- de indeholder et filter, der kan fange forurenende stoffer inde i A/C-systemet.
- tørreren / modtageren indeholder et materiale kaldet et tørremiddel. Det bruges til at absorbere fugt (vand), der kan være kommet ind i A/C-systemet under fremstilling, montering eller service. Dette er den” tørre ” funktion af tørretumbleren / modtageren.
Udvidelsesanordning
udvidelsesanordningen er nødvendig for at generere trykforskellen for flydende kølemiddel til at koge ud i gas. Ekspansionsenheden skaber et trykfald ved at begrænse strømmen af kølemiddel omkring systemet.
sænkning af kølemiddelstrømmen får kompressoren til delvist at evakuere den ene side af systemet. Dette tomrum med lavt tryk kaldes” sugesiden “eller” den lave side ” af systemet.
automatisk klimakontrol
automatisk klimakontrol er evnen til at overvåge og kontrollere temperaturen i et bestemt rum uden manuel indgriben. Køretøjets passagerer angiver den krævede kabinetemperatur og fugtighed. Disse værdier tages som input af klimakontrolsystemet, og det styrer elektronisk temperatur og fugtighed og opretholder dem ved brugerdefinerede værdier. Dette eliminerer den menneskelige indsats for at regulere kabinetemperaturen ved at tænde/slukke for AC eller ved at glide varmere eller køligere kontrol.
mekanikken i automatiseret klimakontrol kræver, at temperatur-og fugtighedsfølere placeres i kabinen. Disse sensorer læser løbende temperatur-og fugtighedsværdierne i området og fører det til mikrocontrolleren (MCU). Disse aflæsninger sammenlignes derefter af MCU med den indstilling, der er defineret af beboerne, og opvarmningen/kølingen justeres korrekt (se figur 3).
der var en tid, hvor alle, der kørte i et køretøj, måtte blive enige om en enkelt temperaturindstilling – nogle ville føle, at det frøs køligt, mens andre blev efterladt sved. Fremskridt inden for automatisk klimakontrol i biler har udviklet sig til udlagt klimakontrol. I denne type implementering kan hver beboer justere temperaturen på det opholdsområde, hvor han eller hun sidder.
hvert område inden for de definerede områder har en separat temperatursensor, der læser den aktuelle temperatur for det angivne område. Hver temperatursensordata sammenlignes med den temperaturindstilling, der er defineret for det pågældende område, og den passende køle-eller opvarmningsvirkning påbegyndes.
et automatisk klimakontrolsystem inkluderer også en computer, der regulerer hele luftsystemet i rummet. Dette opnås ved at regulere blæserhastigheden, indgreb af klimaanlæg kompressor, og den samlede lufttemperatur, der skal udbetales i rummet. Disse processer er typisk integreret i det samlede computersystem inden for moderne biler.
hver producent har sin egen særskilte metode til at levere det perfekte klima til individuelle passagerer; de er dog alle afhængige af visse lignende komponenter, som ekstra kontroller i førerens HVAC – styreenhed, en ekstra HVAC-styreenhed i det bageste siddeområde, individuelle temperatursensorer for hvert område, masser af ekstra skjulte kanaler til at transportere luften, hvor det er nødvendigt, og ekstra ventilationskanaler-masser og masser af ekstra ventilationskanaler. For eksempel har Lks570 28 af dem.Nitin Gupta er en Sr. applikationsingeniør med erfaring inden for indlejret programudvikling til digital multimedie – både forbruger og bil.