Как устроен кондиционер и чем грозит его включение зимой?

Автомобили обзавелись системой кондиционирования уже очень давно, но до сих пор она вызывает массу вопросов со стороны рядовых потребителей. К примеру, можно ли использовать ее в зимний период и способна ли она вообще работать в таких условиях?

Полная версия

Кроме обеспечения комфортной температуры в салоне летом кондиционер также подсушивает воздух. Это помогает эффективно бороться с запотеванием стекол круглый год, поэтому он востребован даже зимой. Однако в зависимости от температуры за бортом система управления может запретить включение компрессора кондиционера. В этом вопросе бал правят законы физики и защитные функции электроники.

Автомобильный кондиционер способен работать и зимой. Главное, чтобы за бортом было не очень холодно.

Физика процесса

Работа любого кондиционера (в том числе и обычного холодильника) основана на переходе хладагента (фреона), циркулирующего по системе, из газообразного состояния в жидкое, и наоборот. Именно эти изменения агрегатного состояния и обеспечивают поглощение и выделение большого количества тепла (тепловой энергии).

Схема системы кондиционирования воздуха

Схема системы кондиционирования воздуха с расширительным клапаном: 1 — компрессор; 2 — конденсор (наружный радиатор); 3 — сброс теплоты в атмосферу; 4 — ресивер-осушитель; 5 — расширительный клапан; 6 — теплота из салона автомобиля; 7 — испаритель (салонный радиатор).

Фреон поступает в салонный радиатор (испаритель) в жидком состоянии и при низкой температуре. Через соты теплообменника он активно поглощает тепло из воздуха, попутно подсушивая его, и закипает, полностью превращаясь в газ. Во внешнем радиаторе системы (конденсоре) он отдает эту энергию в окружающую среду, снова превращаясь в жидкость.

Попадание жидкого фреона в компрессор кондиционера приводит к его смерти. Это сродни гидроудару в двигателе внутреннего сгорания.

Полное испарение фреона критически важно для здоровья компрессора, который обеспечивает его циркуляцию по системе. Попадание в него даже малого объема жидкого хладагента будет фатальным. Поэтому в систему управления включены различные контролирующие датчики, чтобы исключить такой риск. На основании их показаний электроника может принудительно отключить компрессор при работе или вообще запретить его активацию.

Переменные

Сейчас в подавляющем большинстве автомобильных кондиционеров используют фреон R134a. При атмосферном давлении он начинает кипеть уже при —26°C. Но в системе кондиционирования он находится под избыточным давлением. Соответственно, температура его кипения будет уже выше. Переход в газообразное состояние в испарителе возможно примерно при 0°C. В зимний период часто бывает так, что фреону попросту недостаточно тепла от воздуха в салоне, чтобы превратиться в газ. За этим пристально следит датчик температуры окружающей среды и дополнительный сенсор климат-контроля в салоне. Поэтому при определенных условиях за бортом система управления запретит включение компрессора кондиционера.

Состояние хладагента

Состояние хладагента в кондиционере: А...B — сжатие в компрессоре; B...C — охлаждение в конденсоре; C...D — процессы в расширительном клапане или нерегулируемом дросселе; D...A — процессы в испарителе, переход жидкого хладагента в газ. Кривая линия — граница между жидкостью и газом.

За давлением в системе кондиционирования следит комбинированный датчик. При слишком низком или высоком давлении включение компрессора будет запрещено, дабы исключить риск повреждений. Это сделано для того, чтобы система не активировалась, к примеру, когда в ней будет недостаточно фреона. Важный момент: когда кондиционер работает, давление фреона перед компрессором обычно составляет около 3 бар, а после компрессора — примерно 14 бар. Спустя небольшое время после его остановки показатели сравниваются. При 20°C это давление составляет около 5-6 бар, а вот при 0°C оно падает до 2 бар. И на некоторых моделях машин этого достаточно, чтобы система управления заблокировала включение компрессора.

В зависимости от конкретной модели автомобиля датчики давления и температуры обладают разным приоритетом. К примеру, на многих машинах блок управления ориентируется на показания наружного температурного сенсора. Если машина заехала в отапливаемый гараж с мороза, то даже когда давление в системе физически поднимется до рабочего диапазона, электронным «мозгам» потребуется еще немного времени на то, чтобы осознать реальное, а не сиюминутное изменение условий окружающей среды и дать добро на включение компрессора.

Датчик температуры наружного воздуха обычно крепят перед радиаторами системы охлаждения двигателя в районе нижней решетки в бампере. Летом в пробках он может завышать показания, если стоит слишком близко к теплообменникам, а зимой, наоборот, занижать, если ниша забилась снегом.

Главный вывод: зимой можно смело пользоваться кондиционером. Это никоим образом не сказывается на ресурсе его элементов. Вопрос лишь в том, одобрит ли это система управления конкретного автомобиля, которую обучили перестраховываться. На каких-то автомобилях компрессор кондиционера включится и при отрицательной температуре за бортом (немногим ниже нуля). А, к примеру, на некоторых Фордах он откажется работать, когда на приборном щитке загорится «снежинка» (падение температуры ниже 3°C). Тут уж все зависит от программного обеспечения и конструкции системы кондиционирования конкретного автомобиля, то есть ее рабочих характеристик. К слову, сервисмены рекомендуют регулярно включать кондиционер в зимний период, чтобы снизить риск закисания прижимной металлической пластины муфты включения компрессора.

Система защиты кондиционера очень надежна. Она опирается на показания нескольких датчиков и имеет различные страховочные алгоритмы. В целом, мало известно о реальных фактах включения компрессора при неблагоприятных условиях. Но если по какой-то причине это все же произойдет и в него попадет жидкий фреон, то смерть его будет скоропостижной, остальные элементы системы это не затронет.

Фото: из архива автора

Подпишитесь на «За рулем» в