Komfort termiczny kierowcy jest oceniany w testach. Przed i po jeździe wykonywany jest test rozszerzania się źrenicy oka (1). W trakcie jazdy mierzone są: napięcie mięśni karku (2), częstotliwość bicia serca (4), napięcie mięśni ramion (5) i przewodność elektryczna skóry stóp. Ponadto podczas jazdy kierowca odpowiada na pytania ankiety (3) celem oceny sprawności podejmowania decyzji (źródło: Daimler).

Innym problemem, związanym z wilgotnością powietrza, jest pokrywanie się szyb parą wodną. Z punktu widzenia bezpieczeństwa, co często akcentują sprzedawcy samochodów, korzystna jest niska wilgotność powietrza dostarczanego przez klimatyzację, bo zapobiega ona roszeniu szyb, ale nie jest to korzystne dla organizmów osób jadących samochodem. Wyższa wilgotność powietrza jest korzystniejsza dla ludzi, ale zwiększa ryzyko roszenia szyb. W droższych pojazdach są montowane czujniki: wilgotności powietrza i temperatury szyby przedniej, co pozwala utrzymać możliwie wysoką wilgotność powietrza w kabinie bez ryzyka roszenia szyb.

Przy niskich temperaturach zewnętrznych, gdy parownik nie pracuje, dla uzyskania pożądanej wilgotności powietrza nowoczesny układ klimatyzacji może zasysać część powietrza z przedziału pasażerskiego (obieg wewnętrzny), aby pozostawić w kabinie parę wodną oddawaną przez jadące osoby (z człowieka odparowuje ok. 70 do 100 g wody na godzinę).

Aby pogodzić wymagania, często przeciwstawne, firma Mercedes przy opracowaniu układów klimatyzacji wykorzystuje manekina (fot. 5) wyposażonego w 32 czujniki prędkości przepływu powietrza, 73 czujniki temperatury i 13 czujników wykrywających promieniowanie cieplne. Pomiary wykonywane z jego pomocą umożliwiają rozwój układów klimatyzacji, co prezentuje fot. 6.

Typy samochodowych układów klimatyzacji

Dzielimy je w zależności od ilości stref w kabinie pasażerskiej, w których można uzyskać różne temperatury. Podstawowe typy układów klimatyzacji to:

• jednostrefowe – można ustawić tylko jedną, tę samą temperaturę w przedziale pasażerskim;
• dwustrefowe – można ustawić oddzielne wartości temperatury dla kierowcy i osoby siedzącej obok, ale osoby jadące na tylnej kanapie mogą je odczuwać jako inne niż ustawione;
• trójstrefowe – można ustawić oddzielne wartości temperatury dla kierowcy, osoby siedzącej obok i pasażerów tylnej kanapy;
• czterostrefowe – można ustawić oddzielne wartości temperatury dla kierowcy, osoby siedzącej obok i pasażerów zewnętrznych miejsc tylnej kanapy.

Firma Mercedes podaje, że układy klimatyzacyjne jej samochodów mogą mieć do 6 stref.

(Źródło: DaimlerChrysler Hightech Report 1/2007)

Układy regulacyjne układów klimatyzacji

W układach klimatyzacji podstawową wielkością regulowaną przez człowieka (układy z regulacją ręczną, tzw. „manualne”) lub automatykę jest temperatura powietrza, mimo że na odczuwanie temperatury przez człowieka wpływa więcej wielkości. W układach „manualnych” człowiek pełni zadanie regulatora temperatury. Jeśli chce utrzymać przyjemną dla siebie temperaturę powietrza, musi korygować jej wahania. Układ regulacji automatycznej zastępuje w tym człowieka. Jednak typowe układy regulacji układów klimatyzacji nie potrafią np.:

• zwiększyć wilgotności powietrza w przedziale pasażerskim, gdy jej wyższa wartość nie zagraża roszeniu szyb;
• zapobiec odczuwaniu wyższej temperatury części ciała pasażera samochodu nagrzewanych promieniami słonecznymi.

Z powyższych powodów układy klimatyzacji samochodów wyższych klas są wyposażane również w czujniki:

• natężenia wypływu powietrza przez dysze układu klimatyzacji;
• wilgotności powietrza w przedziale pasażerskim;
• wykrywające promieniowanie cieplne, np. słoneczne – określają kierunek, kąt padania i natężenie promieniowania;
• temperatury szyby przedniej;
• zanieczyszczenia powietrza zewnętrznego – gdy jest ono za duże, układ klimatyzacji jest przełączany na obieg wewnętrzny.

Ponadto praca układów klimatyzacji może być wspierana przez dodatkowe nagrzewnice elektryczne i wentylatory, przez które powietrze płynie w okolice tylnej kanapy.

Jedną z miar komfortu termicznego kierowcy poruszającego się po różnych rodzajach dróg jest częstotliwość bicia serca. Im jest ona niższa, tym komfort termiczny jest wyższy. Linie na wykresie obrazują, jak rozwój konstrukcji układu klimatyzacji zmienił wartość częstotliwości bicia serca u przeciętnego kierowcy kolejnych modeli Mercedesa klasy S, z lat: A – od 1979 do 1992; B – od 1991 do 1998; C – od 1998 do 2005; D – model aktualny (źródło: Daimler).

Profile temperatury w przedziale pasażerskim

Automatyczne układy regulacji temperatury umożliwiają uzyskanie rozkładu temperatur zgodnego z pożądanym (fot. 3). Jak wspomniałem, jest on akceptowany przez 80 do 90% osób. Pozostałe czują się dobrze przy innych temperaturach. Są układy klimatyzacji, np. firmy Behr, które oferują możliwość wyboru tzw. profilu temperatury w przedziale pasażerskim:

• neutralny (neutral) – rozkład akceptowany przez 80 do 90% procent ludzi;
• świeży (fresh) – może być bardziej odpowiedni dla osób przyzwyczajonych do przebywania w pomieszczeniach klimatyzowanych; w porównaniu do neutralnego profilu temperatury przez środkowe dysze wypływa z większą prędkością nieco chłodniejsze powietrze;
• ciepły (warm) – profil dla osób wrażliwych na „przeciągi”, lubiących wyższe temperatury; w porównaniu do neutralnego profilu temperatury więcej cieplejszego powietrza jest kierowane na stopy.

mgr inż. Stefan Myszkowski