Verwarming, ventilatie en airconditioning (HVAC) is de technologie voor binnen-en automotive omgevingscomfort. HVAC vergemakkelijkt het beheer van het aangename klimaat in de cabine door het regelen van de mate van warmheid/koelheid.
Er waren momenten waarop het hebben van een airconditioner in een auto werd beschouwd als een van de grote kenmerken, maar tegenwoordig zijn airconditioners standaarduitrusting geworden, zelfs in instapmodellen. Het verlangen naar nog meer comfort en luxe heeft geleid tot de ontwikkeling van het klimaatbeheersingssysteem in een auto. Het primaire doel van automatische klimaatregeling is om de temperatuur van een bepaald gebied te beheren voor het comfort van passagiers aan boord.
HVAC werd voor het eerst geïntroduceerd in auto ‘ s in de vroege jaren 1960, en is tegenwoordig beschikbaar in de meeste high-end voertuigen. Het is een complex systeem bestaande uit mechanische/elektronische schakelaars of knoppen in de frontend. De backend van het systeem bestaat uit een of meer blowermotoren, actuatoren (voor de regeling van de verse luchtcirculatie, de regeling van de luchtstroom en de regeling van de temperatuur), en een koelunit gekoppeld aan vele kanalen waardoor lucht wordt overgebracht naar de cabine.
Het basisprincipe achter de werking van de HVAC-eenheid is geleiding en convectie. Warmte wordt door het drukverschil overgebracht van een laagtemperatuurgebied naar een hoogtemperatuurgebied in het voertuig. Dit proces van warmteoverdracht heet koeling . Figuur 1 toont het cyclusdiagram van het volledige koelproces.
een airconditioningsysteem bestaat uit vijf hoofdcomponenten:
- verdamper
- Compressor
- condensor
- ontvanger/droger
- Expansieapparaat
de vijf hoofdcomponenten zijn verdeeld in twee drukgebieden: de hogedrukzijde is de condensor en de ontvanger/droger-eenheid, en de lagedrukzijde is de airco verdamper. Het scheidingspunt tussen hoge en lage druk snijdt door de compressor en het expansieventiel.
in de volgende paragraaf wordt elk onderdeel van het HVAC-systeem in detail besproken (zie Figuur 2).
verdamper
een verdamper is een warmtewisselaar in de koelcyclus. Het vloeibare koelmiddel, dat uit expansiewaarde komt en in de verdamper ingaat, is bij lagere temperatuur en lagere druk.
bij het passeren van de verdampingsspoelen absorbeert het koelmiddel de warmte uit de lucht die door de spoelen wordt geblazen en wordt omgezet in damp bij lage temperatuur, lage druk. Het vloeibare koelmiddel wordt gemaakt om van de bodem naar de bovenkant van de verdamperrollen te stromen om ervoor te zorgen dat het vloeibare koelmiddel kookt voordat het de verdamperrollen verlaat.
de taken van de verdamper kunnen als volgt worden samengevat::
- absorptie van warmte
- koken van al het koelmiddel tot dampen
de door de aanjager geblazen lucht wordt op zijn beurt koeler na het overbrengen van de warmte en wordt via de ventilatieopeningen in de cabine gebracht.
aangezien de aircoverdamper de koeling verzorgt door de warmte van het omringende medium te absorberen, kan hij een tweeledig doel hebben wanneer hij zeer dicht bij het dashboard van het voertuig wordt geplaatst. Het absorbeert de warmte van de lucht die er doorheen gaat en absorbeert ook warmte van binnenuit het voertuig om de gewenste temperatuur te handhaven.
Compressor
De Compressor voor airconditioning staat bekend als het hart van de centrale airconditioningseenheden. De compressor absorbeert damp koelmiddel uit de zuigleiding en comprimeert de dampen tot hoge oververhitting damp. De temperatuur van de damp is normaal twee en een half keer hoger dan de temperatuur van de buitenlucht.
aangezien warmte altijd van warm naar koud stroomt, moet het koelmiddel veel heter zijn dan de buitenlucht om warmte uit het systeem te kunnen verplaatsen. Als het koelmiddel stroomt over de compressor, verwijdert het ook warmte van compressie, motorwikkeling warmte, mechanische wrijving, en andere warmte geabsorbeerd in de zuigleiding. Een andere belangrijke taak van de airconditionercompressor is het genereren van de stroom van koelmiddel in het systeem.
de taken van de compressor kunnen als volgt worden samengevat::
- oververhitting
- latente warmte verwijderen of (condenseren)
- meer sensibele warmte verwijderen of (onderkoeld)
- de stroom van koelmiddel
condensor
de hete, hogedrukdamp stopt bij de condensorspoel. De condensor is net als de verdamper – het is een warmtewisselaar. In de condensorspoel stroomt het koelmiddel van boven naar beneden van de spoel.
aangezien het koelmiddel veel hoger is dan de omgevingstemperatuur, koelt het af wanneer het door de spoel gaat. Tegen de tijd dat het superwarmtekoelmiddel het onderste derde van de spoel bereikt, koelt het genoeg af om terug te veranderen in een vloeistof. Dit proces staat bekend als subkoeling.
naarmate het koelmiddel condenseert tot vloeibare vorm door de warmte vrij te geven, wordt de buitentemperatuur van de koperen buis zeer hoog en wordt met behulp van de ventilator/ventilator warmte uit het systeem geblazen. Deze verwarmde lucht in sommige voertuigen wordt de bron van warme lucht in koelere klimaatomstandigheden.
de plaatsing van de condensor is ook belangrijk voor een betere efficiëntie, omdat deze zeer heet is, zodat een maximaal oppervlak moet worden blootgesteld aan een snellere koeling.
droger / ontvanger
droger / ontvangers bevinden zich in het hogedrukgedeelte van het systeem, meestal in de leiding tussen de condensoruitlaat en de expansieventielinlaat, hoewel sommige direct op de condensor kunnen worden aangesloten.
de droger / ontvanger heeft drie zeer belangrijke functies:
- zij fungeren als opslagcontainers voor extra koelmiddel tijdens perioden met een lage koelvraag. Dit is de” ontvanger ” functie van de ontvanger/droger.
- zij bevatten een filter dat verontreinigingen in het A/C-systeem kan opvangen.
- de droger / ontvanger bevat een materiaal dat een droogmiddel wordt genoemd. Het wordt gebruikt om vocht (water) op te nemen dat tijdens de productie, assemblage of service in het A/C-systeem terecht kan zijn gekomen. Dit is de” droger ” functie van de droger/ontvanger.
Expansieapparaat
Het expansieapparaat is nodig om het drukverschil te genereren zodat vloeibaar koelmiddel in gas wegkookt. Het expansieapparaat zorgt voor een drukval door de stroom van koelmiddel rond het systeem te beperken.
het vertragen van de stroom van koelmiddel zorgt ervoor dat de compressor één kant van het systeem gedeeltelijk verlaat. Deze lage druk leegte wordt de “zuigzijde” of de “lage kant” van het systeem genoemd.
Automatische klimaatregeling
Automatische klimaatregeling is de mogelijkheid om de temperatuur van een bepaalde ruimte te bewaken en te regelen zonder handmatige interventie. De inzittenden van het voertuig geven de vereiste cabinetemperatuur en-vochtigheid aan. Deze waarden worden door het klimaatregelingssysteem als input genomen en het regelt de temperatuur en vochtigheid elektronisch en handhaaft ze op door de gebruiker opgegeven waarden. Dit elimineert de menselijke inspanning om de cabinetemperatuur te regelen door het in – /uitschakelen van de AC of door schuifverwarmer of koeler te regelen.
het mechanisme van geautomatiseerde klimaatregeling vereist dat temperatuur-en vochtigheidssensoren in de cabine worden geplaatst. Deze sensoren lezen continu de temperatuur-en vochtigheidswaarden van het gebied en voeren het aan de microcontroller (MCU). Deze waarden worden vervolgens door de MCU vergeleken met de door de inzittenden gedefinieerde instelling en de verwarming/koeling wordt naar behoren afgesteld (zie Figuur 3).
Er was een tijd dat iedereen die in een voertuig reed het eens moest worden over een enkele temperatuurinstelling – sommigen voelden dat het koud was terwijl anderen bleven zweten. Vooruitgang in automatische klimaatbeheersing in auto ‘ s zijn geëvolueerd naar zoned klimaatbeheersing. In dit type uitvoering kan elke inzittende de temperatuur van de zithoek waarin hij of zij zit aanpassen.
elk gebied binnen de gedefinieerde zones heeft een aparte temperatuursensor die de huidige temperatuur van het opgegeven gebied meet. Elke temperatuursensorgegevens worden vergeleken met de temperatuurinstelling die voor de betreffende zone is gedefinieerd en de juiste koel-of opwarmingsactie wordt gestart.
een automatische klimaatregeling omvat ook een computer die het volledige luchtsysteem in het compartiment regelt. Dit wordt bereikt door het regelen van de ventilatorsnelheid, het inschakelen van de airconditioningscompressor en de totale luchttemperatuur die in het compartiment moet worden uitbetaald. Typisch, deze processen zijn geà ntegreerd in de totale computersysteem binnen moderne auto ‘ s.
elke fabrikant heeft zijn eigen methode om het perfecte klimaat voor individuele passagiers te bieden; ze vertrouwen echter allemaal op bepaalde soortgelijke componenten, zoals extra bedieningselementen in de HVAC – besturing van de bestuurder, een extra HVAC-besturing in de achterbank, individuele temperatuursensoren voor elke zone, veel extra verborgen kanalen om de lucht te vervoeren waar die nodig is en extra ventilatieopeningen-heel veel en heel veel extra ventilatieopeningen. Bijvoorbeeld, de Lexus LX570 heeft 28 van hen.
over de auteurs
Nitin Gupta is een Sr. Application Engineer met ervaring op het gebied van embedded software ontwikkeling voor digitale multimedia – zowel consumenten als automotive.