Da li ste se ikada zapitali kako funkcioniše klima uređaj u vašem automobilu? Većina nas nikada ne razmišlja o tome, do trenutka kada se klima uređaj pokvari, obično u najtoplijem danu leta. O ovom sistemu zato treba misliti na vreme.
Verovatno nema omiljenije „nepotrebne“ komponente savremenog automobila od klima uređaja. Jer, tokom probijanja kroz nepregledne gužve na usijanom asfaltu ništa toliko ne prija koliko strujanje hladnog vazduha iz ventilacionih otvora. Takođe, osim što kontroliše temperaturu u kabini, klima uređaj smanjuje i vlažnost vazduha u putničkom prostoru, a može da se koristi i za brže odleđivanje ili odmagljivanje automobilskih stakala tokom hladnih dana (efekat isušivanja).
Složen sistem za klimatizaciju sastavljen je iz mnoštva međusobno povezanih delova u kojima se odvija komplikovan tehnološki proces koji zahteva da svi delovi rade zajedno i „pod konac“, odnosno da budu ispravni. Takođe, za pravilno funkcionisanje sistema za klimatizaciju neophodno je i pravilno korišćenje i redovno održavanje komponenti koje su podložne habanju ili trošenju. Zato ne bi bilo loše da se upoznamo sa osnovnim principima i mehanizmima na kojima radi klima uređaj automobila.
Na pitanje kako funkcionišu sistemi za klimatizaciju u automobilu, većina bi odgovorila: „Nije me briga kako radi, samo želim da radi!“. To je prirodno, jer vožnja u zagušljivoj čeličnoj kutiji bez cirkulacije vazduha može biti užasno iskustvo – malo je toga u životu što se može porediti sa olakšanjem koje osećamo kada uđemo u klimatizovani prostor. Zato je klima uređaj, prvobitno patentiran od strane Packarda 1939. godine, već do 1969. godine ugrađivan u gotovo polovinu svih novih vozila. Do 2010. godine 99% svih prodatih vozila imalo je fabrički instaliran klima uređaj.
Dobro onda, kako radi?
Rad klima uređaja zasnovan je na osnovnim principima termodinamike (bez brige, nećemo zalaziti dublje u ovu „omiljenu“ disciplinu fizike), odnosno na principu da tečnosti apsorbuju toplotu kada prelaze u gasovito stanje (isparavaju). Na primer, kada se alkohol utrlja na kožu, ona će se odmah ohladiti. To se dešava zato što alkohol dok isparava apsorbuje toplotu iz svoje neposredne okoline (toplota je neophodna za pretvaranje tečnosti u gas). Ovaj izuzetno jednostavan princip je osnova za sve sisteme hlađenja, uključujući klima uređaje i frižidere.
Sistem klimatizacije u automobilu funkcioniše tako što manipuliše rashladnim sredstvom između tečnog i gasovitog stanja. Kako rashladno sredstvo menja agregatno stanje, ono apsorbuje toplotu i vlagu iz vozila i omogućava sistemu da ispušta hladan, suv vazduh. Za prebacivanje rashladnog sredstva između tečnog i gasovitog stanja sistem za klimatizaciju se služi promenom fizičkih karakteristika – pritiska i temperature – sredine u kojoj tečnost boravi.
Rashladno sredstvo je supstanca koja vrši „prenos toplote“ tako što kruži kroz sistem klimatizacije i apsorbuje toplotu dok prelazi u gasovito stanje, a odaje toplotu kada prelazi u tečnost. U prošlosti je najviše korišćen gas poznat kao R-12 ili CFC-12 (poznatiji pod brendom freon) i one je bio u upotrebi decenijama, sve dok nije otkriveno da ima veoma negativan uticaj na ozonski omotač (hlorofluorougljenik, freon je organsko jedinjenje koje sadrži samo ugljenik, hlor i fluor, a proizvedeno je kao nestalna zamena za metan, etan i propan). Umesto freona posle 1996. godine koriste se gasovi pod nazivom R134a (HFC-134a), koji lako isparavaju i kondenzuju, pri čemu su hemijski stabilniji i nema degenerativna svojstva (ovo je regulisano odredbama Montrealskog dogovora koji je na globalnom nivou potpisan 1987. godine). Inače, rashladno sredstvo je „krv“ sistema za klimatizaciju automobila. Curenje rashladnog sredstva je čest uzrok problema sa klima uređajem u automobilu.
Delovi sistema za klimatizaciju automobila
Automobilski klima uređaji imaju nekoliko ključnih komponenti. Kompresor je pumpa koju napaja kaiš povezan sa radilicom motora (kada osovina propušta rashladno sredstvo u kompresor, kaiš pokreće pumpu, stavljajući rashladno sredstvo pod povećani pritisak). Kondenzator sistema deluje kao hladnjak u kome se gas pod pritiskom hladi u ekspanzionim cevima i pretvara u tečnost. Zatim, ohlađeno rashladno sredstvo se priprema za isparivač i šalje kroz mali rezervoar koji se zove prijemnik ili sušač. Ovaj rezervoar sadrži sredstva za sušenje, higroskopnu supstancu koja drži vodu dalje od vazduha (slično paketima silicijumske soli koji se nalaze u kutijama za cipele i elektroniku).
Nakon što prođe kroz sušač, ohlađena tečnost se propušta kroz ekspanzioni ventil i cevi gde se širi. Ovo je prva faza procesa niskog pritiska gde se rashladnom fluidu dozvoljava da se „opusti“ pre nego što se pošalje dalje kroz isparivač. Ovaj ekspanzioni ventil je jedan od najčešće servisiranih delova klima uređaja u vozilu (ventili su pokretni delovi koji se lako mogu istrošiti tokom vremena).
Pogledajmo svaku od ovih komponenti malo podrobnije.
Kompresor
Kompresor klima uređaja je srce sistema: to je pumpa koja cirkuliše rashladno sredstvo kroz sve ostale komponente. Kompresor sadrži nekoliko pokretnih delova koji se vremenom mogu istrošiti, a postavljen je na prednji deo motora.
Uloge: Njegova osnovna uloga je da preuzme gas niskog pritiska i sabije ga (komprimuje) u gas visoke temperature i pritiska. Kompresor takođe „oseća“ promene temperature: kompresori prate i kontrolišu izlaznu temperaturu pomoću kvačila sa električnim pogonom. Ovo kvačilo se uključuje i isključuje kad god promenimo temperaturu ili izaberemo drugu postavku protoka vazduha.
Znaci istrošenog kompresora: Curenje ulja ili freona, buka i nepravilan rad ili prestanak rada su indikacije da je potrebno zameniti kompresor. Curenje često nije vidljivo golim okom, ali se može dijagnostikovati pomoću specijalnih boja i uređaja za otkrivanje rashladnog sredstva.
Kondenzator
Kondenzator se često naziva i „mali hladnjak“. On kondenzuje rashladno sredstvo iz gasa u tečnost, oslobađajući svu toplotu koja je preuzeta iz automobila (vazduh prolazi kroz kondenzator, hladeći topli rashladni gas do hladne tečnosti). Obično se nalazi na prednjem delu vozila, ispred hladnjaka, pa se lako ošteti u frontalnim sudarima. Kondenzatori se takođe mogu začepiti ili mogu procureti, kada ih je neophodno zameniti.
Uloge: smanjuje temperaturu rashladnog sredstva dok održava visok pritisak, obezbeđuje kondenzaciju i hlađenje rashladnog sredstva (koristi cirkulišući vazduh poput hladnjaka).
Znaci istrošenog kondenzatora: curenje, začepljenje, korodirana ili oštećena peraja ili cevi, loše performanse klima uređaja.
Sušač
Sušač uklanja vodu iz rashladnog sredstva pomoću sredstva za sušenje. Ima i ulogu sistemskog filtera – zaštitne mreže koja „hvata“ sve štetne ostatke, vlagu i tečnosti koji ne dospeju do kompresora i drugih vitalnih delova klima uređaja.
Uloge: Odvaja gas od tečnosti (tečnost ne sme da dospe u kompresor jer ga može trajno oštetiti). Uklanja vlagu tako što koristi se sredstvo za sušenje (desikant). Filtrira zagađivače koji mogu dovesti do ubrzanog habanja delova i štetne korozije.
Treba znati: Ako u kompresoru postoji vlaga, ona se može pomešati sa rashladnim sredstvom i stvoriti veoma štetne korozivne kiseline!
Simptomi istrošenog sušača: Loše performanse klima uređaja. Vlaga na staklu i/ili nemogućnost odmrzavača da ukloni vlagu sa stakla i prozora
Toplotni ekspanzioni ventil
Toplotni ekspanzioni ventil (cev sa fiksnim otvorom) pretvara vruću rashladnu tečnost u hladnu paru. Nalazi se između kondenzatora i isparivača. Njegov posao je da stalno prati pritisak i temperaturu sistema za klimatizaciju kako bi se utvrdila tačna količina rashladnog sredstva koje može bezbedno da uđe u isparivač. Ventil takođe može sadržati finu mrežicu za blokiranje zagađivača iz ostatka sistema.
Važno je blagovremeno zameniti neispravan ventil za termičku ekspanziju jer može izazvati ozbiljna oštećenja drugih delova sistema, što dovodi do skupih računa za popravku.
Uloge: Smanjuje pritisak rashladnog sredstva, dovodeći do brzog opadanja temperature rashladnog sredstva (rashladno sredstvo je i dalje u tečnom obliku).
Znaci istrošenog termičkog ekspanzionog ventila: Loše performanse sistema za klimatizaciju. (Kada se pokvari, ventil više ne reguliše pravilno temperaturu klima uređaja i tada se primećuje zagrevanje unutrašnjosti vozila).
Isparivač
Isparivač se nalazi ispod komandne table i zadužen je za hlađenje vazduha pre nego što se isti uduva u unutrašnjost automobila. Tačnije, isparivač je odgovoran i za hlađenje vazduha i za uklanjanje vlage. To je poslednja i najvažnija stanica pre nego što nam hladan vazduh zapljusne užareno lice.
Uloge: Hladi vazduh rashladnim sredstvom. Rashladno sredstvo koje putuje kroz isparivač apsorbuje toplotu iz putničkog prostora i snižava temperaturu isparivača. Vazduh koji cirkuliše preko hladne površine isparivača zatim izlazi kroz ventilacione otvore u kabinski prostor.
Simptomi istrošenog isparivača: Loše performanse sistema za klimatizaciju.
Kvačilo kompresora
Za svrsishodan rad kompresora, odnosno kontrolu njegovih radnih ciklusa, potrebno je posebno elektromagnetno kvačilo za kompresor klime, ili „kvačilo kompresora“. Kvačilo kompresora „govori“ kompresoru kada da se uključi ili isključi kako bi freon (rashladno sredstvo) bio pod odgovarajućim pritiskom za upotrebu od strane kondenzatora, odakle se isporučuje u isparivač gde počinje hlađenje.
Uloge: Prekidač ciklusa kvačila detektuje i kontroliše temperaturu u jezgru isparivača kako bi sprečio njegovo smrzavanje.
Simptomi neispravnog prekidača ciklusa kvačila: isparivač se smrzava / ne hladi se dovoljno.
Ilustracija: shematski prikaz sistema za klimatizaciju automobila
Uobičajeni kvarovi sistema za klimatizaciju
Pošto automobilski sistemi za klimatizaciju rade pod visokim pritiskom, oni moraju da ostanu potpuno zatvoreni i izolovani od okolnog okruženja. Sve što dozvoljava rashladnom sredstvu da izađe iz ili zagađivačima da uđu u sistem može izazvati kvar.
Ako je curenje prisutno u bilo kojoj komponenti, jednostavno punjenje sistema novim rashladnim fluidom biće u najboljem slučaju tek privremeno rešenje. Identifikujte curenje, zamenite neispravnu komponentu, a zatim evakuišite i napunite sistem. Curenje u sistemu neće samo zaustaviti hlađenje, već može i da ošteti kompresor – kompresor može da se pregreje i ošteti ako radi sa premalo rashladnog sredstva u sistemu. Kompresori se generalno ne mogu servisirati i skupa su zamena.
Da bi pravilno radio, kondenzatoru je potreban stalan protok vazduha kroz njegova pera. Krhotine i prljavština sa puta mogu da smanje protok vazduha, uzrokujući kvar sistema. Kondenzator je montiran direktno iza rešetke vozila, gde je izložen većem riziku od začepljenja.
Uobičajeni znak potencijalnog problema s funkcionisanjem klima uređaja jesu njegove smanjene performanse, odnosno lošije hlađenje. Dešava se i da kvar ventilatora kabine pokvari sreću, jer je tako onemogućen ulazak hladnog vazduha u unutrašnjost vozila. Vremenom, zaptivke i o-prstenovi unutar klima uređaja mogu postati labavi i istrošeni. Svakako je bolje – i jeftinije – podvrgavati sistem za klimatizaciju preventivnom održavanju nego skupim popravkama ili zamenama delova.
* * *
S početkom leta podsetićemo vas kako da pravilno koristite klima uređaj tokom vožnje u zavisnosti od vrste sistema (automatski, digitalni, dual-zone itd.), koje su potencijalno loše strane njegove (neadekvatne) upotrebe i kako da što efikasnije obavite servisiranje.
Kako klima uređaj utiče na potrošnju goriva?
Uprkos tome što mnogi veruju da je ovo uobičajena zabluda, klima uređaj u stvari povećava potrošnju goriva! Istraživanja su otkrila da korišćenjem klima uređaja za kontrolu klime u vozilu možete povećati potrošnju goriva za oko 8-10%. Da klima uređaj za svoj radi koristi snagu motora može se primetiti i tokom vožnje, kada automobil osetno gubi snagu tokom uspona i preticanja (što je motor slabiji, a masa tereta većeveća, efekat je uočljiviji).
Iako klima uređaj povećava potrošnju goriva, vožnja sa otvorenim prozorima takođe može dovesti do smanjenja efikasnosti goriva, tj. do njegove veće potrošnje. To je zato što vazduh koji prolazi kroz prozor stvara silu povlačenja u smeru suprotnom od kretanja, što znači da motor mora da radi jače da bi savladao otpora koji stvara otvoreni prozor.
Šta je onda ekonomičnije – otvaranje prozora ili korišćenje klima uređaja? Istraživanja sugerišu da odgovor na to pitanje zavisi od brine kojom se krećemo. Recimo, pri kretanju brzinom od 80 kilometara na sat ili manje, ekonomičnije je otvoriti prozore. To je zato što rad klima uređaja pri ovoj niskoj brzini motora stvara dodatnu potrošnju snage (i goriva) koja anulira efekat ekonomične brzine. Istovremeno, otpor vazduha pri manjim brzinama je proporcionalno manji.
Ako stisnemo pedalu gasa i kazaljku brzinomera poteramo dalje od 80 km/h, ekonomičnije će biti koristiti sistem klimatizacije. To je zato što će u tom slučaju otpor zbog otvaranja prozora biti znatno veći.
Dakle, korišćenje klima uređaja u vožnji svakako se ne može svrstati u tehnike za uštedu goriva o kojima smo pisali. S druge strane, ne može se samo štedeti – treba i živeti.
