Про автомобильные кондиционеры!

Будучи когда-то прерогативой только шикарных автомобилей, кондиционер ныне становится неотъемлемой частью все большего и большего числа "обычных" семейных машин.Как работает кондиционер?Пять основных принципов, на которых основана работа кондиционера: Охлаждение - это удаление тепла. Назначение кондиционера: удалять тепло из салона автомобиля быстрее, чем оно поступает в салон извне (прямые солнечные лучи, теплый ветер, жар от нагретого солнцем асфальта) и образуется внутри. Тепло всегда перетекает от горячего к холодному и никогда обратно. Поскольку стопроцентной изоляции не бывает, тепло в принципе не может быть сохранено. Возможно лишь изменение скорости его оттока, на что влияет качество изоляции. Теплообмен происходит до тех пор, пока сохраняется разность температур. Жидкости поглощают тепло при переходе в газообразное состояние (образование пара, в частности, при кипении). Пар при конденсации и переходе в жидкое состояние отдает тепло, причем количество выделяемого тепла в точности равно тому, которое было затрачено на испарение жидкости. Температура, при которой происходит кипение жидкости, зависит от давления. При снижении давления жидкость кипит при меньшей температуре, повышение давления приводит к смещению точки кипения вверх по шкале термометра. Стандартная система кондиционирования состоит из нескольких рабочих узлов (испаритель, компрессор, конденсатор, ресивер-осушитель, расширительный клапан), 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 расширительный клапан иначе называемый терморегулирующим клапаном (ТРК). Он установлен на испарителе, размещенном в салоне автомобиля. Хладагент в виде жидкости под высоким давлением поступает через ТРК в испаритель, где разбрызгивается в виде газо-капельной смеси (тумана). ТРК может быть игольчатым или типа диафрагмы. Внутри игольчатого клапана 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.Функция ТРК - резко понизить давление хладагента без изменения его состояния: на входе и внутри клапана - жидкость высокого давления, на выходе - жидкость низкого давления. Такой перепад давления в дальнейшем, в испарителе, заставит хладагент кипеть (он бы уже давно кипел, да точка кипения до этого была "повышена" высоким давлением; см. принцип №5 в начале статьи), т.е. превращаться в пар, а значит, поглощать тепло (принцип №3). 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 воды, но не ниже ее, иначе на испарителе будет образовываться лед, что затруднит движение воздуха и передачу тепла хладагенту. Если ТРК выдает слишком много хладагента, происходит затопление испарителя и выкипание жидкости затрудняется, что снижает эффективность отбора тепла. Кроме того, невыкипевший жидкий хладагент, пройдя "без толку" через испаритель, попадает в следующий агрегат - компрессор и может вывести его из строя. Другая крайность: если на выходе ТРК хладагента слишком мало, то испаритель работает в режиме "истощения" и тоже не обеспечивает охлаждения, поскольку хладагент выкипает, не успевая дойти до испарителя.Как уже говорилось, вместо игольчатого клапана 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. На выходе из ТРК при низком давлении хладагент представляет собой жидкость. Дальше, сразу после входа в испаритель, начинается кипение, и по мере продвижения по трубкам испарителя хладагент превращается в пар. Процесс идет с поглощением тепла, ребра испарителя охлаждаются, холод "снимается" с ребер и вентиляторами гонится в салон. Воздух, пройдя через теплообменник, возвращается в салон более холодным и сухим, так как содержащаяся в нем влага конденсируется на внешней поверхности теплообменника и сливается вне салона.Накопленное хладагентом тепло необходимо отдать в атмосферу, для чего хладагент, забравший тепло в испарителе, в виде пара с помощью компрессора (устройства, разделяющего части системы с низким и высоким давлением) сжимается и перекачивается в трубопровод, ведущий к конденсатору (это еще один теплообменник, расположенный обычно в передней части автомобиля).Компрессор приводится в действие от автомобильного двигателя обычно посредством ременной передачи. Крутящий момент передается через электромагнитную муфту сцепления, которая включает-выключает привод компрессора по команде термостата - этим поддерживается нужный режим работы кондиционера, в частности строго определенный период размораживания испарителя.Внутри компрессора давление хладагента повышается, и он поступает в конденсатор, но уже в виде перегретого пара 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 ТРК, и цикл повторяется.Дополнительные примочкиНа практике в описанную базовую схему входят еще кое-какие узлы, в частности, "ресивер-осушитель", который часто (но не всегда) монтируется между конденсатором и ТРК. Это устройство (его иногда называют "аккумулятором") фильтрует, обезвоживает и накапливает жидкий хладагент. Иногда осушитель снабжается цветовым индикатором, который показывает, когда его пора заменить (это, значит, что он набрал максимум влаги) и смотровым окном, для наблюдения за состоянием хладагента (наличие ненужных пузырьков и т.д.).Зачем копить хладагент? Во-первых, для стабилизации его потока. Компрессор, работая поршнями, выдает хладагент порциями, а следующим за ресивером агрегатам - терморегулирующему клапану и испарителю - нужно ровное течение жидкости - они очень чувствительны к колебаниям. Жидкость входит в ресивер толчками, эти толчки гасятся в большом объеме, и на выходе получается ровный поток без всплесков давления. Во-вторых, использование ресивера избавляет от необходимости точно отмерять количество хладагента, закачиваемого в систему. Не будь ресивера, пришлось бы считать миллиграммы. А так - сто грамм туда, сто грамм сюда от рекомендованной загрузки - не имеет значения. Хладагент в кондиционер обычно "кладут с избытком" для того, чтобы компенсировать потери от почти неизбежных мельчайших утечек - система должна быть абсолютно герметичной, но наличие большого количества соединений тому не способствует.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 (радиатор обычной автомобильной печки). Поток воздуха с помощью "смесительной заслонки" распределяется между испарителем и нагревателем так, чтобы придать ему желаемую температуру.Чем заправлять?Лучшим хладагентом для парокомпрессорной холодильной машины является аммиак. По совокупности теплотехнических параметров ему нет равных. Однако в автомобильных кондиционерах (как и в домашних холодильниках) он не применяется - запрещено (потому что аммиаку нет равных и по совокупности других "достоинств" - он чрезвычайно ядовит и взрывоопасен). Сейчас аммиак как хладагент еще кое-где применяют в стационарных промышленных холодильниках (например, на мясокомбинатах), но все идет к тому, чтобы отказаться от него совсем.Вещество, близкое аммиаку по свойствам и вместе с тем относительно безопасное, было синтезировано в начале XX века из четыреххлористого углерода путем отщепления от его молекулы двух атомов хлора и введения на их место двух атомов фтора. Научное название - дихлордифторметан. Этот класс хладагентов был запатентован компанией Du Pont под торговой маркой Freon. Естественно, другие фирмы, производящие аналогичные хладагенты, не имеют права пользоваться этим названием без разрешения держателя патента.До недавнего времени в автомобильных кондиционерах применялся хладагент 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.В современных системах используется более "экологичный" хладагент - R134А. По своим характеристикам он несколько уступает R12, поэтому при его использовании эффективность работы кондиционера cнизилась почти на 15%. Чтобы компенсировать потерю, он стал отбирать больше мощности у двигателя. Массово хладагент R134а начали использовать в автомобильных кондиционерах с 1992 года. 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.В дополнение к хладагенту в качестве рабочей жидкости в кондиционерах используется и специальное масло - высокочистое, не пенящееся, не содержащее парафины и серу, с минимальным содержанием влаги. Выполняет оно две функции: смазывает детали и является носителем хладагента. Его стоимость значительно выше обычных моторных или трансмиссионных масел, что наталкивает некоторых специалистов-самоучек на мысль использовать вместо специального масла моторное. Результат такой экономии - смертный приговор для любого кондиционера.Как и моторные, масло для кондиционеров бывает синтетическим и минеральным. Применение того или иного масла зависит от типа хладагента - с R12 используется только минеральное масло, а с R134а - только синтетическое. Обусловлено это способностью хладагентов растворяться в масле. Так, R12 хорошо растворяется только в минеральном масле, а R134а - только в синтетическом. Если этим требованием пренебречь, хладагент "выгонит" все масло из системы и компрессор вместе с другими механизмами останется без смазки, что полностью выведет кондиционер из строя.Еще одной немаловажной особенностью масла для кондиционеров является его высокая гигроскопичность, характеризующая способность вбирать в себя влагу. Этот момент следует учитывать при покупке масла - его нужно брать ровно столько, сколько указал мастер, иначе остаток впитает влагу и станет непригодным для дальнейшего использования.R134А можно не стоит закачивать в старый кондиционер. Он просачивается через шланги и разъедает прокладки, 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.Чтобы все работалоДля 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 починитьКондиционеры 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 аспектыЕсли 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.ДиагностикаЕдинственное требование по эксплуатации - регулярно поглядывать в смотровое окно ресивера-осушителя. Там все видно: есть ли повод для беспокойства или нет.Чистое смотровое стекло и сплошной прозрачный поток хладагента свидетельствуют о том, что кондиционер правильно заряжен и отрегулирован. Изредка проскакивающие пузырьки указывают на то, что система немного недогружена хладагентом либо ресивер-осушитель насыщен влагой и выпускает ее в магистраль. Большое количество пузырьков и уж тем более вспенивание жидкости - хладагента очень мало. Масляные потеки на смотровом стекле - хладагента нет вообще. Мутное, совершенно грязное изнутри смотровое стекло - ресивер-осушитель разрушен и осушающее вещество циркулирует в системе вместе с хладагентом. Если картина, наблюдаемая в смотровом окне, соответствует пункту 1 - поздравляем, тратиться не придется долго. Пункту 2 - не беспокойтесь, пользование кондиционером допустимо, но все-таки советуем в несрочном порядке заехать на сервис. Предупредить болезнь дешевле, чем лечить.Ну а уж если индикация соответствует пунктам 3, 4 и 5... Бегом к доктору. И чем скорее, тем лучше.