aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC) é a tecnologia para o conforto indoor e automotivo ambiente. O HVAC facilita a gestão do clima agradável dentro da cabine, controlando o grau de calor/frieza.
houve momentos em que ter um ar condicionado em um carro foi considerado uma das grandes características, mas hoje os ar condicionado tornaram-se equipamento padrão mesmo em automóveis de nível de entrada. O desejo de ainda mais conforto e luxo levou ao desenvolvimento do sistema de controle do clima dentro de um automóvel. O principal objectivo do controlo automático do clima é gerir a temperatura de uma determinada área para o conforto dos passageiros a bordo.
HVAC foi introduzido pela primeira vez em automóveis no início da década de 1960, e está disponível na maioria dos veículos de ponta hoje. É um sistema complexo que consiste de interruptores mecânicos / eletrônicos ou botões na extremidade dianteira. A infra-estrutura do sistema compreende um ou mais motores de ventoinha, accionadores (para controlo da circulação do ar fresco, controlo do fluxo de ar e controlo da temperatura) e unidade de refrigeração, juntamente com muitas condutas através das quais o ar é transferido para a cabina.
O princípio básico por trás da operação da unidade HVAC é a condução e convecção. O calor é transferido de uma região de baixa temperatura para uma região de alta temperatura no veículo, devido à diferença de pressão. Este processo de transferência de calor é chamado de refrigeração . A figura 1 mostra o diagrama do ciclo do processo de refrigeração completo.
Um sistema de ar condicionado composto de cinco componentes principais:
- Evaporador
- Compressor
- Condensador
- Receptor/Secar
- Expansão dispositivo
Os cinco principais componentes são divididos em dois pressão regiões: do lado da alta pressão é o condensador e o receptor/secar unidade, e o lado da baixa pressão é o ar condicionado do evaporador. O ponto divisor entre alta e baixa pressão corta o compressor e a válvula de expansão.
a secção seguinte discute em pormenor cada peça do sistema HVAC (ver Figura 2).
Evaporador
Um evaporador é um dispositivo de troca de calor no ciclo de refrigeração. O refrigerante líquido, que sai do valor de expansão e entra no evaporador, está a uma temperatura mais baixa e a uma pressão mais baixa.ao passar através das bobinas evaporadoras, o refrigerante absorve o calor do ar que é soprado através das bobinas e é convertido a baixa temperatura, vapor de baixa pressão. O líquido refrigerante é feito para fluir do fundo para o topo das bobinas evaporadoras para garantir que o líquido refrigerador ferve antes de sair das bobinas evaporadoras.as tarefas executadas pelo evaporador podem ser resumidas da seguinte forma::
- Absorção de calor
- Ebulição de todo o refrigerante de vapores
O ar soprado pelo ventilador por sua vez fica mais frio, sobre a transferência de calor, e é passado para a cabine através de aberturas de ventilação.uma vez que o evaporador de ar condicionado fornece o resfriamento absorvendo o calor do meio circundante, ele pode servir a dupla finalidade quando colocado muito perto do painel de instrumentos do veículo. Ele absorve o calor do ar que é passado através dele e também absorve o calor do interior do veículo para manter a temperatura necessária.o compressor de ar condicionado é conhecido como o coração das unidades centrais de ar condicionado. O compressor absorve o refrigerante de vapor da linha de sucção e comprime os vapores para um vapor sobreaquecido elevado. A temperatura do vapor é normalmente duas vezes e meia maior que a temperatura do ar exterior.uma vez que o calor flui sempre de quente para frio, o refrigerante deve ser muito mais quente do que o ar exterior para poder mover o calor para fora do sistema. À medida que o fluido refrigerante flui através do compressor, ele também remove o calor de compressão, calor de bobinagem motora, fricção mecânica e outro calor absorvido na linha de sucção. Outra tarefa chave do compressor de ar condicionado é gerar o fluxo de refrigerante no sistema.
As tarefas executadas pelo compressor podem ser resumidas da seguinte forma::
- Superaquecimento
- Remover calor latente ou (condensar)
- Remover mais sensable calor ou (subcooled)
- Gerar o fluxo de refrigerante
Condensador
A quente, de alta pressão de vapor faz com que sua próxima parada na serpentina de condensação. O condensador é como o evaporador-é um trocador de calor. Dentro da bobina de condensação o refrigerante flui de cima para baixo da bobina.uma vez que o refrigerante está a uma temperatura muito superior à temperatura ambiente, arrefece à medida que passa pela bobina. Quando o refrigerante super calor atinge o terço inferior da bobina, arrefece o suficiente para voltar a transformar-se num líquido. Este processo é conhecido como sub-resfriamento.a temperatura exterior do tubo de cobre torna-se muito elevada e, com a ajuda do ventilador/radiador, o calor da ventoinha é soprado para fora do sistema. Este ar aquecido em alguns veículos torna-se a fonte de ar quente em condições climáticas mais frias.
a colocação do condensador também é importante para uma melhor eficiência, uma vez que é muito quente, por isso a área de superfície máxima precisa ser exposta para garantir o arrefecimento a uma velocidade mais rápida.
Secador/receptor
Secador / recetores estão localizados na seção de alta pressão do sistema, geralmente na canalização entre a saída do condensador e a entrada da válvula de expansão, embora alguns possam ser conectados diretamente ao condensador.
O secador / receptor serve três funções muito importantes:
- eles atuam como recipientes de armazenamento para refrigerante extra durante períodos de baixa demanda de resfriamento. Esta é a função “receptor” do receptor/secador.
- eles contêm um filtro que pode capturar contaminantes dentro do sistema A/C.
- O secador / receptor contém um material chamado dessecante. É usado para absorver umidade (água) que pode ter entrado dentro do sistema A/C durante a fabricação, montagem ou serviço. Esta é a função “seca” do secador/receptor.
Expansion Device
The expansion device is required to generate the pressure difference for liquid refrigerant to boil off into gas. O dispositivo de expansão cria uma queda de pressão, restringindo o fluxo de refrigerante ao redor do sistema.a desaceleração do fluxo do fluido refrigerante faz com que o compressor evacue parcialmente um dos lados do sistema. Este vazio de baixa pressão é chamado de “lado de sucção” ou o “lado baixo” do sistema.controle climático automático é a capacidade de monitorar e controlar a temperatura de um espaço especificado sem intervenção manual. Os passageiros do veículo especificam a temperatura e humidade necessárias na cabina. Estes valores são tomados como entradas pelo sistema de controle climático e ele controla eletronicamente a temperatura e umidade e os mantém em valores especificados pelo Usuário. Isto elimina o esforço humano para regular a temperatura da cabina, ligando/desligando a corrente alterna ou deslizando o controlo mais quente ou mais frio.a mecânica do controle climático automatizado exige que sensores de temperatura e umidade sejam colocados na cabine. Esses sensores continuamente lêem os valores de temperatura e umidade da área e a transmitem ao microcontrolador (MCU). Estas leituras são então comparadas pela MCU com a regulação definida pelos ocupantes e o aquecimento/arrefecimento é ajustado adequadamente (ver Figura 3).houve uma altura em que todos os que cavalgavam num veículo tinham de concordar numa única temperatura – alguns sentiriam que estava gelada enquanto outros ficavam a suar. Avanços no controle climático automático em automóveis evoluíram para o controle climático zoneado. Neste tipo de implementação, cada ocupante pode ajustar a temperatura da área em que está sentado.
cada área dentro das zonas definidas tem um sensor de temperatura separado que lê a temperatura atual da área especificada. Os dados de cada sensor de temperatura são comparados com a regulação de temperatura definida para a zona em causa e inicia-se a acção adequada de arrefecimento ou aquecimento.um sistema automático de controle climático também inclui um computador que regula todo o sistema de ar dentro do compartimento. Isto é conseguido regulando a velocidade da ventoinha, o engajamento do compressor de ar condicionado, e a temperatura total do ar a ser desembolsado no compartimento. Tipicamente, estes processos são integrados no sistema de computador global dentro dos automóveis modernos.
cada fabricante tem o seu próprio método distinto para proporcionar o clima perfeito para passageiros individuais; no entanto, todos eles dependem de certos componentes semelhantes, como controles adicionais na unidade de controle de HVAC do motorista, uma unidade de controle de HVAC adicional na área de assentos traseiros, sensores de temperatura individuais para cada zona, lotes de ductos extra escondidos para transportar o ar onde é necessário e saídas extras – lotes e lotes de aberturas extras. Por exemplo, o Lexus LX570 tem 28 deles.Nitin Gupta é um engenheiro de aplicações Sénior com experiência no campo do desenvolvimento de software embutido para multimídia digital – tanto de consumo como automotivo.