Klimatyzacja

Czy do naprawy samochodowej klimatyzacji warto użyć markowego skraplacza z oferty przeznaczonej na rynek części zamiennych? Jeżeli samochód ma służyć komfortowo przez długie lata, to na pewno tak!

Jakość zastosowanego skraplacza bezpośrednio wpływa na komfort i ekonomikę podróżowania. Wynika to z samej specyfiki procesu „tworzenia chłodu” we wnętrzu samochodowego nadwozia. Działanie systemu klimatyzacji opiera się bowiem na wykorzystywaniu właściwości fizykochemicznych czynnika chłodniczego, który poddawany odpowiednim przemianom osiąga temperatury w zakresie umożliwiającym pobieranie ciepła z otoczenia, czyli jego schładzanie.

Chłodzące działanie parownika

Do wspomnianej wymiany cieplnej służy urządzenie zwane parownikiem. Wewnętrzne jego powierzchnie mają bezpośredni kontakt z czynnikiem chłodniczym o temperaturze 0-2°C, zewnętrzne natomiast – z owiewającym je powietrzem atmosferycznym, którego temperatura na wylocie z kratek wentylacyjnych w kabinie powinna utrzymywać się na poziomie 5°C.
Dla osiągnięcia we wnętrzu parownika wspomnianej temperatury należy czynnik chłodniczy sprężyć, potem skroplić, a następnie gwałtownie rozprężyć. Przebieg tych przemian przedstawia załączony wykres parowania dla najpopularniejszego obecnie w samochodowych klimatyzatorach czynnika R134a i stosowanego dawniej czynnika R12. Ponieważ krzywe parowania tych substancji mają bardzo podobne przebiegi, w dalszych rozważaniach będziemy opierać się na danych dotyczących czynnika R134a. Temperatura jego wrzenia, czyli szybkiego przejścia ze stanu ciekłego w gazowy, jest ściśle zależna od jego ciśnienia. Na wykresie pokazano, że osiągnięcie temperatury rzędu 0-2°C we wnętrzu parownika wymaga, by proces wrzenia przebiegał przy ciśnieniu ok. 2,5 bara. Spełnienie tego warunku zapewnia (zależnie od konstrukcji układu klimatyzacyjnego) zawór rozprężny lub dysza dławiąca. Czynnik doprowadzany do wrzenia musi być oczywiście cieczą. Krążąc w obiegu zamkniętym, ma on po procesie rozprężania postać gazową, więc wymaga ponownego przekształcenia w ciecz. To zadanie realizuje (obok innych funkcji) sprężarka klimatyzacji i skraplacz – główny bohater niniejszego artykułu.


Zmiany stanu skupienia czynników chłodniczych.

Przebieg skraplania gazu
Sprężaniu gazu w sprężarce towarzyszy, oprócz wzrostu ciśnienia czynnika, również wzrost jego temperatury osiągającej w skrajnych przypadkach ponad 90°C. Sprężarka w parze ze skraplaczem mają więc wspólnie doprowadzić do tego, by czynnik ponownie zamienił się w ciecz. Moment, w którym to nastąpi, zależy od aktualnie panujących warunków zewnętrznych, jak i od stanu układu klimatyzacji. Zgodnie z zależnościami pokazanymi na wykresie zamiana czynnika w ciecz przy ciśnieniu 10 barów wymaga jego schłodzenia do temperatury ok. 40°C, a przy ciśnieniu 15 barów – do temp. ok. 60°C. Oczywiście konstruktorom zależy, aby układ A/C pracował przy możliwie najniższych wartościach HP – wysokiego ciśnienia, lecz warunkiem jego właściwego działania jest zmiana stanu skupienia czynnika z gazowego w ciekły. Nasuwa się tu pytanie, skąd układ A/C „wie”, że czynnik „się przeobraził” i może zacząć pracować, skoro żaden czujnik nie sprawdza jego aktualnego stanu? Otóż rolę tę pełni element dławiący, czyli na przykład zawór rozprężny, którego przekrój stanowi ilustrację tego artykułu. Najważniejszym elementem tego urządzenia jest zawór kulowy, którego charakterystykę określa sprężyna regulacyjna. Zawór ten umożliwia przepływ czynnika w obiegu, lecz dławi jego ciśnienie do wspomnianych 2,5 bara. Ma jednak charakterystykę na tyle „sztywną”, że jego opory przepływu może pokonać dopiero czynnik w postaci ciekłej, czyli nieściśliwej. Dopóki na zawór napiera czynnik w postaci gazowej, dopóty będzie narastać ciśnienie między sprężarką a zaworem aż do wartości, przy której wzajemne relacje ciśnienia i temperatury pozwolą na zamianę gazu w ciecz, zdolną pokonać „sztywność” zaworu.

Znaczenie jakości skraplacza
W tym momencie należy wspomnieć właśnie o szczególnej roli skraplacza, jego jakości i zdolności do oddawania ciepła (chłodzenia czynnika). Patrząc na wykres, łatwo można wywnioskować, że układ A/C, którego skraplacz jest w stanie w określonych warunkach zewnętrznych schłodzić skraplany czynnik do temperatury 40°C, musi pracować przy ciśnieniu 10 barów. Ten sam układ wyposażony w skraplacz o niskiej jakości lub mocno zanieczyszczony w tych samych warunkach zewnętrznych będzie pracował przy dużo wyższym ciśnieniu oraz zapewne będzie musiał być wspomagany wentylatorami, ponieważ jego zdolność do oddawania ciepła w tych warunkach pozwoli na schłodzenie czynnika zaledwie do np. 60°C. O ile w drugim przypadku wystarczy dokładne umycie skraplacza, o tyle w pierwszym pomóc może tylko jego wymiana na część zamienną o wysokiej jakości.
Jeszcze inną sprawą jest fakt, że skraplacze Valeo są projektowane zawsze z uwzględnieniem „zapasu” na tzw. przechłodzenie czynnika, czyli na operację mającą zapewnić przejście czynnika ze stanu gazowego w ciekły niezależnie od warunków atmosferycznych. Ten „zapas” to dodatkowa powierzchnia skraplacza, przeważnie nieuwzględniana w tanich zamiennikach. Jednak obydwie sytuacje, niezależnie od tego, w jaki sposób można je naprawić, mają jedną wspólną cechę – zmuszają układ do pracy przy wysokich ciśnieniach. Towarzyszy temu wymuszanie większej wydajności sprężarki przy jednoczesnym spadku wydajności całego układu. Trzeba pamiętać, że wydajność sprężarki spada wraz ze wzrostem temperatury czynnika, więc ta sama sprężarka w identycznych warunkach pracy i w tym samym układzie, lecz wyposażonym w gorszy skraplacz, będzie miała mniejszą wydajność. Wymuszenie na układzie wyższych ciśnień sprawia, że sprężarka podbiera więcej mocy z silnika pojazdu (nawet do kilku kW), co przekłada się na wzrost zużycia paliwa. Mamy więc tu dwa rodzaje strat: mniejszą użyteczną moc silnika oraz zwiększone koszty jego eksploatacji. Do tego dochodzi mniej wydajny układ A/C, który w upalnym klimacie może wręcz przestać działać na skutek nadmiernego ciśnienia, przed którym układ jest zabezpieczony czujnikiem całkowicie wyłączającym jego pracę.