Sprężarki i kompresory w klimatyzacji samochodowej

W języku polskim bardzo często sprężarka jest nazywana kompresorem, zaś kompresor sprężarką. Przyczyna tego jest zapewne to, że po angielsku obydwa urządzenia nazywają się tak samo: compressor. Jednak pomiędzy nimi istnieją pewne różnice. Sprężarka służy do uzyskiwania bardzo wysokiego ciśnienia sprężonego gazu bądź wymuszania jego przepływu. Dlatego nazwa ta obejmuje zarówno kompresory, jak i wentylatory i dmuchawy. Czyli kompresor jest rodzajem sprężarki, a nigdy odwrotnie.

Rola sprężarki w klimatyzacji samochodowej (A/C)

Sprężarka stanowi najważniejszy element część klimatyzacji stosowanej w pojazdach. Jej głównym zadaniem jest sprężenie czynnika chłodniczego w postaci gazowej tak, aby przeszedł on w postać ciekłą oraz przemieszczanie tego czynnika w układzie zamkniętym, pod odpowiednim ciśnieniem (do 17 barów). Sprężony czynnik płynie do parownika zamontowanego w kabinie samochodu. Odbiera tam ciepło od powietrze nawiewanego do wnętrza i obniża tym jego temperaturę. Następnie przepływa do skraplacza (chłodnicy) klimatyzacji, umieszczonej obok chłodnicy silnika, oddając pobrane ciepło do otoczenia. Sprężarki wymagają smarowania, aby nie doszło do zatarcia się współpracujących elementów mechanicznych układu. Smarowanie realizowane jest za pomocą specjalnego oleju. Musi być on dobrany w zależności od wykorzystywanego czynnika chłodniczego. Olej ten krąży w układzie klimatyzacji wraz z czynnikiem chłodniczym, tworząc w nim zawiesinę w postaci kropel. Ważne jest, aby co jakiś czas uruchamiać klimatyzację, nawet gdy nie jest potrzebna, aby nie dopuścić do zatarcia układu. Napęd sprężarki klimatyzacji samochodowej wymaga średnio od 9 do 15KM (7-11kW) mocy silnika pojazdu. W przypadku mniejszych samochodów ze słabszym silnikiem może to wpłynąć znacząco na ich zdolność przyśpieszania oraz pokonywania wzniesień. W nowoczesnych pojazdach moc ta może być zredukowana do 4 KM (3 kW).

Budowa sprężarki A/C

W układach klimatyzacji samochodowej wykorzystuje się najczęściej sprężarki wyporowe. Ze względu na budowę wyróżniamy tu 3 rodzaje: tłokowe, łopatkowe i spiralne (scroll). Sprężarki tłokowe są najbardziej rozpowszechnione w samochodach osobowych. Są stosunkowo niedrogie. Przypominają nieco silniki spalinowe. Posiadają jeden lub więcej tłoków i cylindrów, ułożonych rzędowo, osiowo, poziomo lub w układzie „V”. Tłoki te napędzane są przy wykorzystaniu pomocą skośnej krzywki tarczowej, zamocowanej na wałku sprężarki. Ten z kolei napędzany jest od silnika pojazdu, za pomocą paska klinowego oraz elektromagnetycznego sprzęgła klimatyzacji W cylindrach sprężarki następuje suw ssania oraz suw sprężania-tłoczenia. Sprężarki tłokowe można podzielić na sprężarki o stałej i zmiennej wydajności chłodniczej. W tych pierwszych wydajność, a więc i temperatura w kabinie pojazdu, regulowana jest za pomocą okresowego włączania i rozłączania sprzęgła. Natomiast w sprężarkach drugiego typu wydajność chłodnicza jest regulowana przez zmianę pojemności skokowej sprężarki – za pomocą zmian kąta nachylenia krzywki i tarczy. Niektóre modele nie posiadają sprzęgła - pracują one nieprzerwanie, nawet wtedy, gdy kierowca wyłączy klimatyzację. Sprężarki łopatkowe posiadają wirnik z kilkoma łopatkami, które wysuwając się w trakcie pracy dzięki sile odśrodkowej, tworzą oddzielne niewielkie komory zamknięte, służące do sprężania czynnika chłodniczego w ich wnętrzu. Zachodzi ono na skutek zmniejszania objętości gazu. W porównaniu z tłokowymi, sprężarki te mają większą moc chłodniczą, pracują ciszej i są mniej awaryjne. Wykorzystywane głównie w dużych pojazdach. Sprężarki spiralne (mimośrodowe albo typu scroll) składają się z dwóch metalowych spiral: stałej i ruchomej. Podczas obrotu wałka sprężarki spirala ruchoma poruszana jest przez tuleję osadzoną mimośrodowo na wałku, a czynnik chłodniczy jest sprężany i przepychany ku środkowi przestrzeni komory utworzonej między spiralami. Następnie czynnik chłodniczy o wysokim ciśnieniu wypływa przez otwór środku spirali. Zaletami tego typu sprężarek są: małe wymiary, prosta konstrukcja, niski poziom hałasu, długi okres pracy bez konserwacji, dobra wydajność chłodnicza.

Sprężarki klimatyzacji w samochodach hybrydowych i elektrycznych

Klimatyzacja w samochodach hybrydowych i elektrycznych działa na tej samej zasadzie, jak w tych z silnikami spalinowymi, jednak sprężarka jest w nich napędzana przez własny, wbudowany silnik elektryczny na napięcie 200 V lub wyższe, zasilany przez inwerter z baterii pojazdu. W przypadku pojazdów hybrydowych umożliwia to działanie klimatyzacji przy wyłączonym silniku spalinowym. Zaletą tego rozwiązania jest też możliwość płynnej regulacji obrotów sprężarki, a więc i jej wydajności oraz oszczędność energii. W układach klimatyzacji pojazdów hybrydowych i elektrycznych stosowane są sprężarki spiralne. Do smarowania tych układów wykorzystuje się jednak nieco inny olej, niż w samochodach z silnikiem spalinowym. Ze względu na wysokie napięcie, jest to olej dielektryczny, czyli elektroizolacyjny, najczęściej syntetyczny olej poliestrowy POE. Zastosowanie zwykłego oleju do sprężarek z napędem mechanicznym grozi wystąpieniem zwarcia i uszkodzeniem silnika sprężarki. Ponieważ olej ten może zmniejszyć wydajność chłodzenia, układ klimatyzacji zawiera separator oddzielający olej od czynnika chłodniczego. Dodatkową funkcją klimatyzacji w niektórych pojazdach elektrycznych jest chłodzenie baterii zasilającej. Jeśli jednak układ klimatyzacji ulegnie tam awarii, samochodu – w odróżnieniu od zwykłego z silnikiem spalinowym - nie będzie można uruchomić ze względów bezpieczeństwa, ponieważ nie jest kontrolowana temperatura baterii.

Pogłębiaj swoją wiedzę, czytaj poradniki

Opracowanie redakcja : (T.H.)

Materiał objęty prawem autorskim. Publikacja w części lub w całości wyłącznie za zgodą redakcji portalu www.klimatyzacja.pl