Система климат-контроля
Системы климат-контроля либо входят в стандартную комплектацию автомобиля, либо же ее можно установить за отдельную плату. Установка климат-контроля на автомобиль – довольно сложная и трудоемкая операция в инженерном отношении.
В любом случае ее лучше доверить профессиональным специалистам этой области, иначе вы рискуете деньгами и комфортностью езды на своем автомобиле – мало ли что вы там намудрите самостоятельно. Отнюдь не все модели автомобилей, даже самые современные, удобны для установки климат-контроля, а что уж говорить о старых моделях.
В определение климатической установки с автоматическим управлением включены два основополагающих понятия – мы назовем их «мозгами» и «железом». «Железо», которое упрятано под капот, — конденсор, компрессор, соединительные шланги и т.д – оно входит в состав любого кондиционера от начального до самого совершенного уровней
Но нам важно другое «железо» — которое под торпедой блок отопителя кондиционера
Почему не получится изготовить портативный кондиционер для авто?
Вообще задумка – очень интересна, вот только на данный момент реализовать ее невозможно. Чтобы разобраться со всем, рассмотрим конструкцию и принцип работы штатного автомобильного кондиционера.
Основными элементами системы кондиционирования авто являются компрессор, испаритель и конденсатор.
Дополнительно в систему включены осушитель и расширительный клапан. Все это соединено в единую герметичную систему, по которой циркулирует хладагент.
Причем указанные составные элементы разбросаны по всей передней части авто, большинство из них установлены в подкапотном пространстве, а испаритель размещен под приборной панелью.
Работает это все так: компрессор приводится в действие от силовой установки (причем он отбирает немало мощности). Работая, этот элемент обеспечивает циркуляцию хладагента по замкнутой системе.
Сначала он, попадает в конденсатор, где переходит в жидкое состояние. Причем этот переход сопровождается активной отдачей тепла в окружающую среду, что и приводит к смене агрегатного состояния хладагента.
После конденсатора хладагент по трубопроводам, через дополнительное оборудование системы, поступает в испаритель.
Там проходит процесс смены состояния вещества – оно снова становиться газообразным. При этом все сопровождается активным поглощением тепла.
А поскольку испаритель размещен под приборной доской, то тепло это он забирает из салона. А забор тепла – это выделение холода, которое затем расходится по салону за счет вентиляторов, установленных перед испарителем.
После испарителя хладагент поступает в компрессор, и весь процесс полностью повторяется.
На схеме наглядно показан принцип работы штатного кондиционера авто:
Из изложенного можно понять, что для нормальной работы кондиционера должен имеется хладагент — вещество, которое очень быстро может менять свое агрегатное состояние (обычно им выступает фреон), причем в достаточном количестве.
Также должна обеспечиваться циркуляция его по системе, которая, в общем-то, не очень маленькая, то есть компрессор должен обладать хорошей мощностью.
И самое главное, хладагенту необходимо куда-то девать забранное из салона тепло.
Существуют, конечно, и монолитные системы. Представителем такой конструкции как раз и является итальянский миникондиционер для грузовиков. У него присутствуют все составные элементы штатного кондиционера, но заключены они в один корпус.
Предположим, что можно создать такую же монолитную конструкцию, работающую от прикуривателя, заправленную фреоном, которая будет еще компактнее и ее можно будет установить в салоне.
Но от этого будет только хуже – хладагент при конденсации будет отдавать тепло в салон, и оборудование будет с одной стороны охлаждать воздух, но с другой — сразу же его и греть. А с учетом того, что от прикуривателя невозможно запитать мощный электродвигатель, который будет приводить в работу компрессор, поэтому циркуляция хладагента будет недостаточно быстрой.
Принцип работы штатного кондиционера
Схема работы штатного кондиционера
Прежде чем разбирать устройство мобильного автокондиционера, кратко рассмотрим работу полноценной климатической установки. Она представляет собой замкнутую систему с магистралями высокого и низкого давления, в которых находится хладагент. Это вещество способно быстро переходить из газообразного состояния в жидкое, забирать и отдавать тепло. В компоненты системы кондиционирования входят:
- компрессор;
- конденсатор;
- осушитель;
- расширительный клапан;
- испаритель.
Хладагент нагнетается компрессором в конденсатор и нагревается. Оттуда он по магистралям через осушитель попадает в расширительный клапан и испаритель, где переходит в газообразное состояние с понижением температуры. Испаритель находится под центральной консолью. Холодный воздух в салон подается вентилятором. Далее, процесс повторяется. Компрессор приводится в действие при помощи ременной передачи от двигателя. Он забирает некоторую долю мощности мотора. Выделяемое в процессе работы кондиционера тепло не попадает в салон, а рассеивается в моторном отсеке. Таков принцип работы штатной климатической установки.
Где спрос — там и предложение
Стоя на автомобиле летом в пробке водителей больше всего «достает» жара. Машина от солнечных лучей разогревается настолько, что сидеть в ней практически невозможно. Такую проблему очень хорошо решают климатические системы авто, в конструкцию которых входит кондиционер.
Но такое оборудование – дополнительная «головная боль» водителя, поскольку требует периодического проведения технического обслуживания и устранения неисправностей.
Но все же такое устройство позволяет комфортно себя чувствовать, находясь в машине даже в сильную жару.
Вот только далеко не все авто оборудуются кондиционерами. И касается это не только старых моделей.
Новые машины бюджетного сегмента в базовой комплектации пока редко оснащаются климатической установкой. Вот и приходиться водителям либо мучатся, терпя жару, либо искать альтернативу.
Интересно, что борьба с такой проблемой ведется давно, причем с использованием технических средств.
Самым, пожалуй, первым устройством был небольшой вентилятор, с приводом от 12-вольтового электродвигателя, который запитывался через прикуриватель.
И хоть пользы от вентилятора не много, поскольку он обеспечивает лишь циркуляцию воздуха по салону, большим спросом он пользуется до сих пор.
А где спрос — там и предложение. А поскольку технологии не стоят не месте, то рынок автомобильных аксессуаров пополнился еще одним гаджетом, который, по заверениям, производителей, способен обеспечить прохладу в салоне летом.
Такое устройство называется портативным кондиционером, который работает от прикуривателя.
Цена
Отсутствие необходимости в сложном монтаже снижает итоговую стоимость покупки кондиционера «под ключ». В случае со сплит-системой нужно рассчитывать на дополнительные траты на установку — от 5 тысяч, если искать по сайтам предоставления услуг, от 7,5 тысячи — если заказывать услугу в магазине. В некоторых случаях, правда, установка идет «в подарок» при покупке кондиционера, но во-первых, выбор моделей в таком случае будет очень ограничен, а во-вторых, «бесплатная» установка, скорее всего, потребует дополнительных трат. К примеру, за длину требуемых коммуникаций (предлагаемого в комплекте метража едва ли хватит на установку).
Соответственно, стоимость самой дешевой сплит-системы — около 10 тысяч рублей — увеличится как минимум до 15 тысяч, кондиционеры с «бесплатной» установкой стоят также от 14—15 тысяч. В отличие от сплит-систем, стоимость мобильного кондиционера — итоговая. Стоят они от 13—14 тысяч рублей (если покупать их не в пиковое время, как сейчас, то от 11—12 тысяч).
Самодельные варианты
Вполне реально изготовить самодельный кондиционер, который будет довольно эффективным. Для самого простого варианта понадобится пластиковая емкость, небольшой вентилятор (например, компьютерный кулер) и пластиковый трубчатый воздуховод. В крышку емкости врезается вентилятор и рядом воздуховод. Вентилятор подсоединяется к сети 12 вольт. Нужен хладагент. В качестве хладагента используется лед. Вентилятор прогоняет воздух через емкость со льдом, воздух охлаждается и подается в салон. Охлаждение будет работать до тех пор, пока не растает лед.
Простой самодельный кондиционер
Более длительную работу показывает самодельный дополнительный кондиционер из переносной сумки-холодильника. Устанавливается радиатор и небольшой насос, на дно сумки укладывается лед. Вода подает в радиатор, осуществляется теплообмен. Вентилятор засасывает воздух, он охлаждается и подается в салон. Теплоизоляционные стенки сумки-холодильника не дадут льду быстро растаять.
Такие самодельные установки имеют некоторые минусы:
- большие габариты (придется пожертвовать целым посадочным местом);
- ограниченный режим работы;
- повышенная влажность (вместе с прохладным воздухом в салон попадает вода).
Идея создания портативных и автономных климатических установок хорошая, но пока такие устройства не обеспечивают должной эффективности. Только устройства с теплоотводом и компрессором можно назвать эффективными, но они забирают слишком много ресурсов автомобиля. Стоит надеяться, что конструкторы смогут создать в ближайшем будущем действительно эффективные и недорогие переносные автокондиционеры.
История появления автомобильных кондиционеров
Повышение комфортности при езде на автомобиле – задача, которая стояла уже перед первыми их конструкторами. Многие направления, считавшиеся приоритетными, развивались достаточно активно, а вот с обеспечением нормального микроклимата у конструкторов долго не ладилось. Хотя идей хватало, но все они оказывались либо недостаточно эффективными, либо технически нереализуемыми. Можно вспомнить попытки охлаждения температуры в салоне с помощью льда, кубики которого хранились на специальном поддоне, установку дополнительных принудительных воздухозаборников или скрытых вентиляторов, монтаж сложных систем воздуховодов и другие технические решения, которые в итоге по тем или иным причинам не прижились.
Одной из первых более-менее удачных систем оказалось решение, которое использовалось на машинах Паккард в 1939 году. Именно в то время были изобретены системы охлаждения компрессорного типа, которые и легли в основу новой системы охлаждения. Конструктивно она оказалась очень сложной, а потому – ненадёжной. Чтобы привести её в действие, нужно было сначала остановиться, при выключенном двигателе подключить прообраз кондиционера, завести мотор, произвести манипуляции с настройкой силы и направления воздушного потока, подождать, пока автомобиль охладится, выключить систему охлаждения и только после этого продолжать движение.
Идея была заимствована, и по мере совершенствования технологий кондиционер становился всё более похожим на современный. В 1941 голу американская компания Кадиллак выпустила первую небольшую партию автомобилей, оснащённых системой кондиционирования, работавшей по той же схеме, что и сейчас. В 60-х годах количество установленных на легковые автомобили кондиционеров исчислялось уже тысячами, а в 80-х счёт пошёл на миллионы.
Использование компрессора холодильника
Самым простым вакуумным насосом считается обыкновенный медицинский шприц, однако он может создать вакуум только в минимальном объёме. Для откачивания воздуха можно приспособить и обычный автомобильный ручной насос, но для большего разряжения или создания вакуума в больших объёмах нужен насос с электроприводом. Для его изготовления хорошо подойдёт компрессор от бытового холодильника.
Перед проведением модернизации следует хорошо изучить теорию
Изготовление вакуумного насоса своими руками состоит из следующих этапов:
Спилить ножовкой верхнюю часть компрессора и извлечь двигатель; Обрезать ножовкой медные трубки, ведущие от компрессора к испарителю и конденсатору; Обратить внимание на схему подключения компрессора к электросети, так как неправильное подсоединение проводов вызовет поломку агрегата; Один конец дюритового шланга надеть на обрезок медной трубки на компрессоре, а другой присоединить к ёмкости для вакуумирования; Для вскрытого корпуса компрессора нужно сделать крышку, вмонтировать в нее сапун; Уровень масла может контролировать трубчатый уровнемер, помещенный снаружи корпуса и сообщающийся с ёмкостью через шланг; К всасывающему патрубку насоса подсоединить воздушный фильтр и через тройник подключить манометр, показывающий степень разрежения; Подсоединить специальный воздушный фильтр к нагнетающему патрубку для улавливания масла; Подключить установку к сети. Самодельный вакуумный насос из холодильного компрессора не отличается большой мощностью, но вполне справится с откачиванием воздуха из пакетов с продуктами и прочими мелкими бытовыми задачами. Самодельный вакуумный насос из холодильного компрессора не отличается большой мощностью, но вполне справится с откачиванием воздуха из пакетов с продуктами и прочими мелкими бытовыми задачами
Самодельный вакуумный насос из холодильного компрессора не отличается большой мощностью, но вполне справится с откачиванием воздуха из пакетов с продуктами и прочими мелкими бытовыми задачами.
Легкость монтажа
Счастливый покупатель сплит-системы должен будет еще и установить ее — и задача эта гораздо более сложная, чем выбор самого кондиционера. Сплит-система состоит из наружного и внутреннего блока. Наружный блок крепится на стене дома со стороны улицы, и это довольно сложный процесс, особенно если речь идет о высоком этаже — тут может потребоваться помощь промышленных альпинистов. Внутренний блок устанавливается в подходящем месте внутри помещения, но его нужно соединить с наружным блоком, для чего потребуется сверлить стены. Кроме того, сплит-системе в идеале нужна отдельная проводка, что тоже не облегчает задачу, если кондиционер устанавливается не в рамках полноценного ремонта.
В отличие от сплит-системы, мобильный кондиционер достаточно поставить в удобное место, подключить в розетку и вывести гофрированную трубу наружу. Это, правда, тоже требует поиска индивидуального решения: обычно трубу выводят в форточку, а вокруг делают специальную заглушку. Соответственно, место установки мобильного кондиционера ограничено длиной гофрированной трубы. Тем не менее это гораздо проще, чем заниматься монтажом сплит-системы.
Что из себя представляет портативный кондиционер
Если не рассматривать обычный вентилятор на передней панели, который тоже способен охладить разгорячённого водителя, то автономный кондиционер без обмана должен не просто направлять поток воздуха на человека, а хоть как-то этот воздух охлаждать.
Существует несколько способов это сделать, от самых примитивных до тех же, что применяются и в стационарной климатической установке.
Компрессорные автокондиционеры от прикуривателя
Как правило, все подобные устройства представляют собой не более чем обычный обман потребителя. Кондиционер не может работать в замкнутом объёме. Ему надо сбрасывать тепло конденсатора в окружающее пространство, иначе он будет не охлаждать, а нагревать салон при любом режиме работы.
Исключение составляют портативные кондиционеры, выполненные по принципу сплит-систем. Чаще всего они монтируются в люк на крыше кабины.
По сложности такое устройство уже практически ничем не отличается от любого другого автомобильного кондиционера компрессорного типа, который сейчас можно установить на любой автомобиль, включая самые старые модели отечественного производства.
При этом они не требуют работы основного двигателя автомобиля, что положительно сказывается на экологии вовремя, например, ночёвок водителей-дальнобойщиков. Тем более, что во многих странах работа двигателя на стоянке запрещена законодательно.
Что же касается питания от прикуривателя, то мощность этой цепи сильно ограничена, и обычно не превышает 250 ватт в продолжительном режиме.
Говорить о какой-то эффективности в охлаждении салона легкового автомобиля при таком энергопотреблении не приходится.
К тому же основное преимущество автономных систем в виде возможности работы с заглушенным двигателем не реализуется из-за быстрой разрядки аккумулятора. То, что для кондиционирования будет несерьёзной мощностью, для батареи окажется запредельной нагрузкой.
Переносные автокондиционеры испарительного типа
Самая простая схема охлаждения воздуха основана на принципе понижения температуры жидкости при её испарении.
В подобных приборах используется подача воды низкой интенсивности из отдельного резервуара в испаритель, имеющий губчатую структуру, продуваемую электрическим вентилятором.
Воздух при этом одновременно охлаждается и насыщается водяными парами. Высокая влажность в салоне становится основным недостатком данного типа кондиционера.
Помимо того, что в таких условиях пассажирам трудно оценить эффект от понижения температуры, постоянное увлажнение отрицательно скажется на техническом состоянии автомобиля, начиная от обычной коррозии и заканчивая появлением грибков в материалах отделки. Да и температура снизится лишь на единицы градусов, и только вблизи вентилятора.
Как сделать мобильный кондиционер для автомобиля
Далее рассмотрим два варианта самодельных кондиционеров.
Первый из них будет очень простым. Для его изготовления всего лишь потребуется:
- Емкость с плотно прилегающей крышкой;
- Вентилятор, работающий от сети 12В;
- Колено с пластиковой трубы.
Дальше все очень просто – в крышке проделываем два отверстия. В одно из них устанавливаем и закрепляем вентилятор, а во второе – пластиковое колено, которое будет играть роль раструба для выхода охлажденного воздуха. Получиться должна такая конструкция:
Все – «кондиционер» готов, но для охлаждения воздуха потребуется хладагент, роль которого будет выступать лед. Перед поездкой засыпаем его в емкость, накрываем крышкой и ставим в автомобиле.
Действует все так: вентилятор будет нагнетать воздух в емкость, при контакте со льдом, он будет охлаждаться и выходить в салон через раструб.
Такой «кондиционер» — очень прост в изготовлении, и финансовые затраты будут минимальными, но и эффективность его тоже не высокая, да и время действия – незначительное, пока лед не растает, и вода в емкости не нагреется. Но на пару часов хватит.
Более «продвинутым» можно считать следующий вариант самодельной установки. В плане затрат она обойдется дороже, но и эффективность ее будет значительно выше.
Для его изготовления потребуется:
- Переносная сумка-холодильник;
- Вентиляторы (можно использовать большие кулера на 12В от компьютера);
- Радиатор от салонной печки;
- Насос (аквариумный или от системы омыва стекол);
- Провода;
- Силиконовые трубки;
- Штекер для подключения к прикуривателю (можно взять от автомобильной зарядки телефона).
Имея все это можно приступать к сборке:
На дне сумки-холодильника закрепляем подготовленный насос и подсоединяем к его выходу силиконовую трубку. На заборник насоса желательно поставить небольшой сеточный фильтр; В крышке сумки прорезаем отверстие по размеру подготовленного радиатора; С внутренней стороны в прорезь устанавливаем радиатор и закрепляем; Снаружи размещаем вентилятор. Он может быть один или несколько (к примеру, кулеры от компьютера), соединенные в единую конструкцию
При этом важно проследить, чтобы поток воздуха, создаваемый вентиляторами, был направлен в салон, а не в сумку; Соединяем силиконовой трубкой насос и радиатор. Второй трубопровод следует надеть на выход радиатора и опустить его на дно сумки; Разводим проводку. Провода от насоса и вентиляторов соединяем и подключаем к подготовленному штекеру
При этом важно не попутать полярность, иначе электроприборы будут работать в обратную сторону
Провода от насоса и вентиляторов соединяем и подключаем к подготовленному штекеру
При этом важно не попутать полярность, иначе электроприборы будут работать в обратную сторону
В итоге должно получиться примерно такое оборудование:
Его после сборки можно немного «облагородить», сделав более презентабельную внешность.
Теперь о том, как все работает. Хладагентом в таком «кондиционере» тоже выступает лед, а также обычная вода. То есть, засыпаем на дно слой льда, а затем добавляем воду, после этого можно включать прибор в работу.
При этом насос начнет качать охлажденную воду, а установленный на заборнике фильтр не даст попасть внутрь мелким частицам льда.
Вода начнет поступать в радиатор, где и будет происходить теплообмен, при котором воздух возле радиатора будет охлажденным. Именно его и будут подавать в салон установленные вентиляторы.
После прохождения через радиатор вода будет стекать снова на дно сумки.
Поскольку у такой сумки-холодильника стенки – термоизоляционные, то лед не так быстро растает, как в первом варианте «кондиционера», то есть он сможет более длительный срок охлаждать воздух. Наличие радиатора обеспечит улучшенный теплообмен.
Дополнительно такой «кондиционер» можно оснастить устройствами, позволяющими менять скорость вращения вентиляторов, то есть сделать, чтобы было несколько режимов работы.
Эффективность автономных автокондиционеров
Большинство портативных автомобильных кондиционеров поставляется из Китая. В этой стране, как известно, очень трепетно относятся к тем сферам и нишам, которые ещё не сформированы полностью и не заполнены. Системы кондиционирования, работающие от прикуривателя, как раз и относятся к таковым: крупные автопроизводители не заинтересованы в производстве данной категории автомобильных аксессуаров, отдавая предпочтение штатно устанавливаемым климатическим системам.
А поскольку даже не очень мощный автокондиционер потребляет минимум 5 – 7 лошадиных сил (в перерасчёте на мощность силового агрегата), для бюджетных малолитражных городских автомобилей такая потеря мощности может оказаться весьма существенной. Их двигатели не отличаются выдающимися показателями силы тяги (100 л. с. – это уже отличный уровень), так что установка на них автокондиционера в заводских условиях производится крайне редко. Если учесть, что при длительной стоянке в жару в районе лобового стекла (и заднего тоже) температура поднимается до 55 – 75 градусов, можно представить себе, сколько энергии нужно будет потратить на то, чтобы охладить воздух в салоне в первое время после начала движения.
Автономный кондиционер для автомобиля запитывается от 12 вольт. По этой причине для обеспечения столь же эффективной работы, как и старшего собрата, потребуется увеличение энергопотребления до непозволительного уровня. А если не сильно нагружать бортовую электросеть во время движения или аккумулятор во время стоянки, производительность такого устройства оказывается в десятки раз меньше. В противном случае, чтобы обеспечить мощность, сравнимую со штатными автокондиционерами, необходимо пропускать токи порядка 100 ампер. Обычная автомобильная проводка на такой подвиг не способна, в результате через несколько минут работы вам придётся менять сгоревший предохранитель и искать более пригодные провода (диаметром не менее сантиметра).
Есть и другие особенности, которые конструкционно ограничивают сферу применения автономных автокондиционеров. Главная из них – это проблема отвода тепла, образующегося в процессе теплопередачи в рабочей камере. В штатных климатических системах отвод осуществляется посредством вывода горячего воздуха извне через моторный отсек. У портативных аналогов такой возможности нет, если не рассматривать упомянутые выше модели, устанавливаемые на крышу. Если не производить отвод генерируемого тепла, коэффициент полезного действия будет стремиться к нулю, поскольку охлаждение выходного потока воздуха будет компенсироваться нагревом самого прибора.
Именно поэтому любые портативные системы кондиционирования, не решающие проблему теплоотвода, будут совершенно бесполезными. Именно таковыми являются устройства, напоминающие обычный бытовой тепловентилятор, устанавливаемый для осушки воздуха в ванных комнатах. Их охлаждающей способности обычно достаточно только для одного человека, да и то при условии, что выходной поток воздуха расположен у самого лица. Лёгкий ветерок, не приносящий удовлетворения в жару, трудно назвать полноценной заменой тому микроклимату, который в состоянии обеспечить обычный автокондиционер.
С законами термодинамики не поспоришь, но это не означает, что решить проблему никак нельзя. В последнее время популярными становятся устройства, использующие в качестве хладагента «батареи холода аккумуляторного типа», попросту говоря – картриджи с сухим льдом, которые часто используются в пищевой промышленности. Они имеются в продаже и стоят относительно немного, обеспечивая вполне приемлемые показатели кондиционирования, будучи установлены в контейнер с вентилятором. Но опять же, от вас потребуется иметь значительный запас такого хладагента, что при дальних поездках не всегда возможно. Но для коротких перемещений в черте города такое решение можно назвать вполне приемлемым.
