Klimatyzacja

Moduł Autodata „Przegląd układu klimatyzacji” jest najczęściej używany w okresie od początku maja do końca sierpnia, z momentem szczytowym pod koniec czerwca. W związku ze zmieniającym się klimatem wysokie temperatury przestały być domeną letnich miesięcy, wobec czego okres użytkowania klimatyzacji przez kierowców prawdopodobnie będzie się wydłużał, a co za tym idzie – wzrośnie zapotrzebowanie na serwisowanie układu.

Serwisowanie klimatyzacji potrafi być prawdziwą męczarnią dla mechaników bez wiedzy na temat podstawowych zasad działania tego układu. W publikowanym artykule rzucamy światło na klimatyzacyjną zmorę i pokazujemy, że wcale nie jest taka straszna, jak ją malują.

OBIEG CZYNNIKA CHŁODNICZEGO
Zasadniczo wszystkie układy klimatyzacji składają się z podobnych części i są podzielone na dwie strony: niskiego i wysokiego ciśnienia. Działają na zasadzie sprężania gazowego czynnika chłodniczego, skraplania go do postaci cieczy pod wysokim ciśnieniem, a następnie przekształcania w ciecz pod niskim ciśnieniem, która doprowadzana jest do wrzenia, aby odprowadzić ciepło z radiatora. Każdy etap tego procesu można przeprowadzić na różne sposoby, na potrzeby tego artykułu przedstawiamy ogólne informacje na temat funkcji każdego podzespołu w układzie. W analizie pomijamy urządzenia kontrolne, takie jak czujniki i wyłączniki.

Sprężarka
Jest to zwykle pompa pasowa. Jej zadaniem jest zasysanie czynnika chłodniczego i sprężanie go do postaci gazu pod wysokim ciśnieniem. Może być zaopatrzona w sprzęgło elektromagnetyczne do uruchamiania/wyłączania albo w elektrozawór kontrolujący przepływ. W pojazdach hybrydowych/elektrycznych zwykle napędzana jest silnikiem elektrycznym zamiast koła pasowego.

Skraplacz
To duży radiator z lamelami, zwykle montowany z przodu chłodnicy. Gaz pod wysokim ciśnieniem przechodzi ze sprężarki do skraplacza. Powietrze przepływa przez lamele skraplacza, chłodząc i skraplając wysokociśnieniowy gaz w ciecz pod wysokim ciśnieniem. Powietrze jest wprowadzane w ruch przez wentylatory chłodzące albo układ dolotowy, gdy pojazd jest w ruchu.

Zbiornik/osuszacz
Jest to zbiornik na ciecz pod wysokim ciśnieniem. Gromadzi i filtruje czynnik chłodniczy, usuwa z niego wodę za pomocą substancji suszącej. Zazwyczaj montowany jest przy skraplaczu.

Termostatyczny zawór rozprężny lub dysza dławiąca
To tutaj trafia czynnik chłodniczy po sprężeniu, przefiltrowaniu i skropleniu. Termostatyczny zawór rozprężny ma niewielki otwór, przez który przepychana jest ciecz pod wysokim ciśnieniem, zmieniając się w ciecz pod niskim ciśnieniem. Działa na podobnej zasadzie co puszka farby w sprayu – ciecz pod wysokim ciśnieniem wewnątrz puszki wydostaje się w postaci sprayu pod niskim ciśnieniem. Jeśli zdarzyło ci się kiedyś pomalować sprayem dłoń, na pewno zauważyłeś, że farba jest chłodniejsza niż puszka – jest to spowodowane spadkiem ciśnienia rozprowadzającego tę samą ilość energii termicznej na większym obszarze.
Czujnik temperatury wypełnia się gazem, który rozpręża się, gdy jest ciepły, naciskając na membranę zaworu. Powoduje to otwarcie zaworu i rozpylenie większej ilości cieczy pod wysokim ciśnieniem do parownika, zmieniając ją w ciecz pod niskim ciśnieniem. Po ochłodzeniu parownika czujnik wraca do pozycji wyjściowej, a zawór zamyka się. W nowszych zaworach rozprężnych czujnik jest zintegrowany w korpusie zaworu, ale nadal działa w ten sam sposób.
Dysza dławiąca pełni tę samą funkcję co zawór rozprężny, ale bez zmiany rozmiaru otworu; producent decyduje, jaka jest najlepsza średnica otworu podczas typowej eksploatacji. Dysza dławiąca może być umieszczona w dowolnym punkcie obwodu pomiędzy sprężarką a parownikiem – jej położenie powinno być wskazane w informacji serwisowej.

Parownik
Jest to radiator znajdujący się wewnątrz pojazdu. Po rozpyleniu w parowniku cieczy pod niskim ciśnieniem przez zawór rozprężny lub dyszę dławiącą ciecz paruje i zmienia się w parę pod niskim ciśnieniem. Ponieważ czynnik chłodniczy nie jest pod ciśnieniem, dochodzi do jego wrzenia i przejścia w stan gazowy. Ten dalszy spadek ciśnienia jest odpowiedzialny za działanie chłodzące układu klimatyzacji.

Rurki i węże
Służą do transportowania czynnika chłodniczego w różnych stanach skupienia do odpowiednich elementów układu. Są to zwykłe przewody i nie powinny wywoływać oporu dla przepływu.

Układ klimatyzacji jest zaprojektowany w taki sposób, aby wykorzystywać zmiany ciśnienia i temperatury czynnika chłodniczego.

DZIAŁANIE PODZESPOŁÓW UKŁADU KLIMATYZACJI
Układ klimatyzacji jest zaprojektowany w taki sposób, aby wykorzystywać zmiany ciśnienia i temperatury czynnika chłodniczego. Powszechnie używanym czynnikiem chłodniczym jest R-134a, natomiast w nowoczesnych układach częściej używany jest R1234yf. Oba mają bardzo podobny profil ciśnienia/temperatury. Obwód czynnika chłodniczego można podzielić na dwie strony: stronę wysokiego ciśnienia i stronę niskiego ciśnienia.
Strona wysokiego ciśnienia to część obwodu za sprężarką, która obejmuje sprężarkę, skraplacz, osuszacz, przewody i połowę zaworu rozprężnego. Strona wysokiego ciśnienia ma też wysoką temperaturę.
Strona niskiego ciśnienia zaczyna się po drugiej stronie zaworu rozprężnego, a obejmuje parownik i przewód prowadzący z powrotem do sprężarki. Po stronie niskiego ciśnienia odczuwany jest chłodzący efekt układu klimatyzacji.
Załączony wykres pokazuje relację między ciśnieniem a temperaturą dla R-134a. W temperaturze 20°C ciśnienie chłodziwa wynosi 68 PSI. Dlatego gdy temperatura na zewnątrz wynosi 20°C, ciśnienie statyczne w układzie będzie wynosić około 68 PSI. Ciśnienie statyczne oznacza, że czynnik chłodniczy ma wyrównane ciśnienie po obu stronach układu.
Jeśli sprężarka spręży ciecz do około 270 PSI, temperatura wzrośnie do około 66°C. Sprężarka kompresuje więcej molekuł chłodziwa w mniejszej przestrzeni – tak jak w przypadku każdej innej substancji powoduje to produkcję ciepła w wyniku zderzania się atomów i przekształcania ich energii kinetycznej w energię termiczną.
Ciśnienie statyczne: to zawsze pierwszy krok w diagnostyce układu klimatyzacji. Sprawdź temperaturę powietrza na zewnątrz i ciśnienie w układzie, odwołując się do wykresu ciśnienia i temperatury. Niskie ciśnienie oznacza małą ilość czynnika chłodniczego w układzie. Z kolei wysokie ciśnienie może wynikać z obecności niekondensowalnych gazów, takich jak azot lub tlen, w układzie. W obu przypadkach należy opróżnić klimatyzację i napełnić ją na nowo. Sprawdź typ i ilość czynnika chłodniczego w instrukcji serwisowej.
Normalne działanie: ciśnienie po stronie wysokiego ciśnienia jest zwykle przynajmniej dwukrotnie wyższe niż ciśnienie statyczne, plus 100 PSI w wilgotnych warunkach. Przy ciśnieniu statycznym 68 PSI zakres ciśnienia po stronie wysokiego ciśnienia powinien wynosić 140-240 PSI. Ciśnienie po stronie niskiego ciśnienia zwykle wynosi 30-40 PSI, chyba że na zewnątrz panuje wysoka temperatura – w takim przypadku będzie wyższe, chyba że parownik jest w stanie utrzymać niższą temperaturę. W pojazdach taktycznych na biegu niejałowym ciśnienie może spaść do nawet 10 PSI. Dysza dławiąca zwykle utrzymuje stałe ciśnienie na poziomie 30-40 PSI po stronie niskiego ciśnienia niezależnie od obrotów.
Zbyt wysokie ciśnienie po stronie wysokiego ciśnienia, normalne po stronie niskiego ciśnienia: jeśli ciśnienie po stronie wysokiego ciśnienia zbliża się do 350-400 PSI, oznacza to, że skraplacz nie jest w stanie pozbyć się nadmiaru ciepła, aby przekształcić gaz pod wysokim ciśnieniem w ciecz. Upewnij się, czy lamele nie są zatkane. Sprawdź, czy wentylatory włączają się i wieją w kierunku silnika. Wentylatory wiejące w drugą stronę spowodują przenoszenie ciepła z chłodnicy i silnika na skraplacz, zamiast go schładzać.
Zbyt niskie ciśnienie po stronie niskiego ciśnienia, normalne po stronie wysokiego ciśnienia: jeśli ciśnienie po stronie niskiego ciśnienia jest za niskie, wówczas skraplacz zasysa po stronie ssącej, ale nie ma wystarczającej ilości czynnika chłodniczego. Może to oznaczać zator w parowniku lub przewodzie ssącym albo awarię zaworu rozprężnego. Zanim przystąpisz do wymiany części, wytwórz próżnię w układzie klimatyzacji na kilka godzin, aby osuszyć go z wody. W przypadku wilgoci w układzie może dojść do uformowania się lodu w zaworze rozprężnym, co może powodować opisane objawy.
Niskie ciśnienie po obu stronach: jeśli sprężarka uruchamia się i ciśnienie spada po stronie niskiego ciśnienia, ale nie wzrasta – albo też spada – po stronie wysokiego ciśnienia, oznacza to zator pomiędzy sprężarką a przyłączem serwisowym wysokiego ciśnienia. Czynnik chłodniczy zbiera się w przewodzie, ale nie dociera do presostatu.
Wysokie ciśnienie po stronie niskiego ciśnienia, niskie po stronie wysokiego ciśnienia: jeśli ciśnienie po obu stronach nie zmienia się i utrzymuje na poziomie ciśnienia statycznego, podczas gdy sprężarka jest włączona, wówczas doszło do awarii pompy sprężarki.
Ciśnienie w normie, brak chłodzenia: o ile klapy mieszalnika powietrza działają prawidłowo, może to oznaczać, że układ jest zaizolowany od wewnątrz. Coś uniemożliwia schłodzenie lamel parownika przez zimne chłodziwo po stronie niskiego ciśnienia. Może być to spowodowane płynem uszczelniającym lub nadmierną ilością oleju w czynniku chłodniczym.

DIAGNOSTYKA PROBLEMÓW Z UKŁADEM KLIMATYZACJI
Po ustaleniu, jak wygląda sytuacja z ciśnieniem w obwodzie, pora przystąpić do diagnostyki. W tym celu zwykle używane są urządzenia do pomiaru temperatury: pistoletu, sondy albo kamery termowizyjnej. Jeśli używasz pistoletu pomiarowego, pamiętaj, że pomiar na przewodach z wytłaczanego aluminium może dawać fałszywe odczyty – zakryj przewód taśmą maskującą i zmierz temperaturę taśmy, aby uzyskać trafną wartość.

Odczyty temperatury w układzie klimatyzacji
Jeśli podejrzewasz zator w układzie, musisz sprawdzić temperaturę poszczególnych przewodów i podzespołów. W poniższej rozpisce znajdziesz informacje, jakich temperatur należy się spodziewać w normalnie działającym układzie przy temperaturze zewnętrznej 20°C:
Przewód wylotowy ze sprężarki: to najgorętszy element układu. Powinien on być o 15-30 stopni cieplejszy niż przewód wylotowy ze skraplacza. Przy 20°C i w zależności od wilgotności odczyt powinien mieścić się w zakresie 54-79°C.
Wzdłuż skraplacza: powinieneś odnotować stopniowy spadek temperatury pomiędzy przewodem wlotowym a wylotowym ze skraplacza. Typowy spadek temperatury wynosi około 15-30 stopni. Jeśli różnica temperatur wynosi więcej niż 50 stopni, skraplacz może być zatkany.
Przewód doprowadzający ciecz do zaworu rozprężnego: jest to „ciepły” przewód, który powinien być o 15-30 stopni chłodniejszy niż przewód wylotowy ze sprężarki. Przy 20°C na zewnątrz powinien mieć temperaturę 40-63°C. Temperatura powinna być stała na całej długości aż do zaworu rozprężnego.
Zawór rozprężny: przewód doprowadzający ciecz powinien mieć temperaturę 40-63°C przy temperaturze powietrza na zewnątrz 20°C. Przewód wylotowy z zaworu powinien mieć temperaturę 0-6°C niezależnie od temperatury powietrza na zewnątrz, jeśli parownik działa prawidłowo.

TYPOWE PROBLEMY Z UKŁADEM KLIMATYZACJI
Sprawdź temperaturę na długości skraplacza – spadek rzędu 50 stopni jest objawem problemu.
Sprawdź temperaturę na wszystkich przewodach – nie powinno być żadnych spadków w połowie przewodu, o ile nie znajduje się w tym miejscu dysza dławiąca.
Jeśli temperatura przewodu jest niższa, niż wynikałoby to z pomiaru ciśnienia na presostacie, może to sugerować obecność płynu uszczelniającego albo nadmiar oleju w układzie.

Moduł Autodata „Przegląd układu klimatyzacji” zawiera schematy połączeń, informacje o typach i ilościach czynników chłodniczych, jak również typach i lepkości olejów. Z kolei Autodata Diagnostic & Repair zawiera schematy systemów, informacje o podzespołach oraz szczegółowe, interakcyjne schematy połączeń dla układów klimatyzacji.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej albo wypróbować aplikację Autodata, odwiedź stronę www.autodata-group.com