5. Микроклимат в салоне

В соответствии со стандартами кабины должны оборудоваться  устройством для нормализации микроклимата. Поскольку тракторы и

автомобили используются практически во всех климатических зонах и эксплуатируются в течение всего года, то для нормализации микроклимата в кабине необходимы устройства  для  отопления,  вентиляции,  охлаждения и очистки воздуха - установки кондиционирования воздуха.

 Общим функциональным узлом системы нормализации микроклимата (СНМ) кабин является вентиляционный блок, обеспечивающий необходимую подачу воздуха. Его основу составляет, как правило, радиальный центробежный вентилятор со спиральным корпусом, рабочим колесом с лопатками определенного профиля и приводным электродвигателем.

 СНМ, применяемая на тракторах МТЗ-80/82 (рис. 13.14), состоит из наружного воздухозаборника 1 с фильтрами грубой 2 и тонкой 3 очистки воздуха, внутреннего воздухозаборника 4, водяного бака 5 с фильтром, корпуса с отопителем и охладителем, системы подачи и распределения охлажденного или подогретого воздуха.

Радиатор 6 отопителя шлангами 7 и 8 соединен с системой охлаждения двигателя. При открывании запорного крана 9 горячая вода из системы охлаждения поступает в радиатор отопителя. Центробежный вентилятор 10, приводимый в движение электродвигателем 11, подает очищенный наружный воздух к радиатору 6. Нагретый воздух через систему воздухораспределения поступает в кабину трактора. Степень его подогрева регулируется рециркуляционным люком и заслонками.

Рис. 13.14. Схема СНМ тракторов МТЗ-80/82

Под действием разрежения, возникающего от прохождения струи сжатого воздуха из трубки 12 над водяной трубой, вода поступает из бака 5 по трубкам 13 к распылителям 14. Сжатый воздух подается от ресивера 15 пневмосистемы трактора. Наружный очищенный воздух, направляемый вентилятором в корпус блока, отдает теплоту на испарение поступающей из распылителей воды, увлажняясь при этом, и поступает через систему воздухораспределения в кабину.

В летний период охлаждение воздуха в кабине происходит за счет отбора теплоты от него на испарение распыленной воды.

Для нормальной работы охладительной установки требуется периодическая промывка фильтров и доливка через 5...6 ч работы воды в бак 5.

В современных конструкциях тракторов и автомобилей широкое распространение получают установки кондиционирования воздуха.

Кондиционирование воздуха - это процесс, при котором воздух охлаждается, очищается и высушивается прежде чем поступит в кабину (салон) или циркулирует внутри кабины (салона) при рециркуляции воздуха. Обычно, система кондиционирования выносит теплоту из кабины (кузова) трактора и автомобиля в атмосферу.

Обычная система кондиционирования способна поддерживать в кабине (салоне)  на 10…15 ^оС ниже, чем за его пределами.

Для получения низких температур используют физические процессы, которые сопровождаются поглощением теплоты.

Совокупность технических устройств, необходимых для осуществления холодильного цикла, называется в общем случае холодильной машиной. В зависимости от используемого хладагента кондиционеры делят на две группы: паровые и газовые. В испарителе парового кондиционера происходит испарение хладагента при подводе к нему теплоты от охлаждаемого объекта, а в конденсаторе при отводе теплоты от хладагента в окружающую среду (в воздух или в воду) - его конденсация. В паровых кондиционерах в качестве хладагента используются аммиак и хладон - фтористые или хлористые производные предельных углеводородов. В газовых кондиционерах в качестве хладагента используется воздух.

В зависимости от способа подачи хладагента в конденсатор различают парокомпрессионные, абсорбционные и пароэжекторные паровые кондиционеры. В паровых и газовых (воздушных) кондиционерах рабочий цикл осуществляется за счет механической работы компрессора. В абсорбционных и пароэжекторных кондиционерах рабочий цикл осуществляется в результате подвода теплоты.

По принципу действия кондиционеры можно разделить на сле-

дующие типы: с воздушной холодильной машиной; термоэлектрические; испарительные; абсорбционные; пароэжекторные и парокомпрессионные. Для непрерывного охлаждения требуется по меньшей мере три тела: охлаждаемое (воздух в салоне автомобиля); приемник теплоты (окружающая среда) и третье, переносящее теплоту от первого ко второму, называемое хладагентом. Таким образом, хладагент, претерпевая ряд изменений, должен быть возвращен в первоначальное состояние и непрерывно совершать круговой цикл. На одном из участков цикла хладагент в результате теплообмена получает теплоту из кабины (салона) трактора или автомобиля, которую необходимо передать приемнику теплоты (окружающей среде). Температура окружающей среды выше температуры хладагента, поэтому самопроизвольно такой переход теплоты невозможен. Для этого на другом участке цикла к хладагенту необходимо подводить энергию в виде работы или теплоты для повышения его температуры настолько, чтобы хладагент мог передать полученную в предшествующих процессах теплоту окружающей среде.

В испарителе парокомпрессионного кондиционера происходит испарение хладагента (кипение) при подводе теплоты из кабины (салона), а в конденсаторе при отводе теплоты от хладагента в окружающую среду - его конденсация. В парокомпрессионных кондиционерах используются аммиак и хладоны - фтористые и хлористые производные предельных углеводов.

Обеспечение требуемых температур кипения и конденсации хладагента в цикле парокомпрессионного кондиционера машины осуществляется за счет механической работы компрессора. 

Работа кондиционера заключается в следующем (рис. 13.15). Компрессор 1 охлаждения приводится в движение поликлиноременной передачей от шкива коленчатого вала двигателя. В компрессоре происходит сжатие хладоносителя (рабочего газа кондиционера) до давления порядка 3 МПа. При этом газ сильно нагревается. Газ, поступающий после компрессора в конденсатор 3, охлаждается благодаря потоку набегающего воздуха от вентилятора 4. При этом газ конденсируется и превращается в жидкость.

Рис. 13.15. Контур охлаждения системы кондиционирования воздуха:

Автомобильные фирмы начинают использовать климатические системы  с центральным совмещенным блоком отопления и охлаждения, блоком воздухозаборника с вентилятором и заслонкой рециркуляции; при этом блок воздухозаборника с вентилятором находится сбоку от блока отопления и охлаждения. Такая конструкция более компактна и находит все большее применение на легковых автомобилях.

Преимущества такой схемы особенно проявляются при использовании в салоне автомобиля так называемой многозонной климатической системы, когда воздух обрабатывается в центральном совмещенном и дополнительном блоке, установленном в задней части салона автомобиля. При этом многозонная климатическая система комплектуется более компактными теплообменниками суммарной мощностью, не уступающей теплообменнику при системе с центральным совмещением, а пассажиры в передней части салона и на задних сиденьях получают возможность самостоятельно управлять комфортом по своему желанию.

Разработка и внедрение компактных и высокоэффективных паяных алюминиевых и медных теплообменников новых конструкций позволяет разработчикам климатических систем оснащать современные легковые автомобили более компактными, но более производительными блоками обработки воздуха.

При этом появилась возможность объединить в компактный единый узел (моноблок) элементы климатической системы такие, как: отопитель, блок охлаждения, вентилятор с воздухозаборником и заслонкой рециркуляции, систему заслонок распределителя обработанного воздуха и даже фильтр очистки воздуха.

Важное значение имеет разработка систем управления климатическими системами.

Применение климатической системы с ручным управлением предполагает регулирование в ручном режиме температуры и переключение расходов, направлений потоков воздуха в зависимости от условий окружающей среды и температуры воздуха внутри салона.

Климатическая установка с автоматической системой управления представляет собой систему, позволяющую автоматически поддерживать заданные параметры воздуха в салоне автомобиля при любых внешних погодных условиях, определенных техническими условиями на установку.

Автоматическая система управления климатической системой позволяет освободить водителя от сложных операций по управлению параметрами воздуха.

На современных легковых автомобилях применяют автоматические системы управления двух типов:

-                    автоматическую систему на базе электрических приборов 

(климатическая система);

-                    автоматическую систему с электронным управлением (климат - контроль).

Климат-контроль автоматически управляет охлаждением или нагревом воздуха, поддерживая, таким образом, температуру в салоне в определенном диапазоне, заданном пассажирами.

В настоящее время существуют большое количество систем с климат-контролем. Каждый автопроизводитель адаптирует систему того или иного типа под конкретную модель автомобиля.

Системы с автоматическим регулированием содержат те же элементы, что и системы конвективного кондиционирования, но обычно добавляется дополнительное управление компрессором. Общее управление системой осуществляет блок электронного управления, как отдельный для климат-контроля, так и общий - электронной системы управления двигателем.

Датчики, расположенные снаружи и/или внутри автомобиля, снабжают систему управления информацией о внутренней и наружной температурах. В соответствии с этой информацией, система осуществляет управление отоплением и/или охлаждением, сообразуясь с требованиями пассажиров.

Управление температурой воздуха внутри салона автомобиля осуществляется открытием или закрытием различных жалюзи воздуховодов, а также скоростью вращения вентилятора, прогоняющего воздух через матрицу отопителя и испарителем. На некоторых моделях автомобилей имеются жалюзи даже в корпусе между матрицей отопителя и испарителем. Если воздух в салоне требуется нагреть, то жалюзи открываются, давая возможность отводить от отопителя в салон большее количество теплоты. Если требуется подать в салон большее количество холодного воздуха, то жалюзи закрываются. Это ограничивает теплоотвод от отопителя и увеличивает охлаждающее действие испарителя.

Автоматическая система на базе электрических приборов  (климатическая система) автоматически контролирует и поддерживает температуру и скорость воздушных потоков в кабине автомобиля. Здесь переключение режимов отопления и вентиляции или охлаждения, переключение направления потоков воздуха в режиме рециркуляции или приточного воздуха производится в ручном режиме.

Автоматическая система с электронным управлением (климат - контроль) имеет в своем составе микрокомпьютер с дисплеями различных типов, позволяющий дополнительно к функциям автоматического поддержания заданной температуры управлять переключением режимов работы системы (отопление, вентиляция, охлаждение), подачей воздуха в ступенчатом или бесступенчатом режиме и переключением направлений потоков воздуха внутри салона по зонам в зависимости от внешних и внутренних условий.

Важное место в системе вентиляции кабины (салона) трактора и автомобиля занимает очистка вентиляционного воздуха от пыли.

Самым распространенным способом очистки вентиляционного воздуха от пыли в кабинах является его фильтрация в фильтрах из картона, синтетических волокнистых материалов, модифицированного пенополиуретана и др. Однако, для эффективного использования таких фильтров, отличающихся небольшой пылеемкостью и меньшим числом технических обслуживаний, необходимо снижать концентрацию пыли на входе в фильтр. Для этого на входе в фильтр устанавливают

пылеотделители инерционного типа с непрерывным удалением уловленной пыли для предварительной очистки воздуха.

Высокая экономичность и универсальность устройств обеспыливания воздуха кабин тракторов и автомобилей может быть достигнута, если в них применять эффективный малогабаритный пылеотделитель.

В настоящее время имеется целый ряд разработок систем вентиляции кабин, в которых применяется ротационный пылеотделитель того или иного типа. 

На рис. 13.16 показана принципиальная схема блока отопителя легкового автомобиля с устройством обеспыливания воздуха. 

Рис.  13.16. Блок отопителя автомобиля с пылеотделителем  :  

1 - ротационный пылеотделитель; 2 - крышка; 3 - воздухозаборник; 4 - дефлектор; 5 - крышка обводного канала; 6 - радиатор отопителя; 7 - нижний люк; 8 - выброс пыли

Принципиальная схема установки кондиционирования воздуха кабины трактора представлена на рис. 13.17. Конструкция выполнена на базе хладоновой холодильной машины, которая регулирует температуру поступающего в кабину очищенного воздуха. Система заполняется жидким фреоном под давлением. Воздух перед входом в кабину проходит через фильтр и теплообменник испарителя 4.

Рис. 13.17. Принципиальная схема конструкции кондиционера кабины трактора: 1 - терморегулирующий вентиль;   2 - датчик температуры;  3 - перепускной трубопровод; 4 - теплообменник испарителя;  5 - термостат;  6 - нагнетательный патрубок компрессора; 7 - всасывающий патрубок компрессора;  8 - компрессор;  9 - датчик контроля температуры; 10 - теплообменник конденсатора; 11 - ресивер

Компрессор забирает пары фреона низкого давления из теплообменника испарителя 4 и нагнетает в теплообменник 10 конденсатора. В конденсаторе пары фреона превращаются в жидкий фреон, который через ресивер 11 поступает в теплообменник 4 испарителя. В испарителе жидкий фреон, расширяясь, превращается в парообразный и охлаждается. Воздух, проходя через теплообменник испарителя, охлаждается и поступает в кабину трактора. Температура охлажденного воздуха может регулироваться с помощью вентиля 1, который часть жидкого фреона, минуя испаритель 4, перепускает обратно через компрессор.