Jak działa klimatyzacja w samochodzie z napędem hybrydowym i elektrycznym?
Klimatyzacja samochodowa stała się podstawowym elementem wyposażenia niemalże każdego nowego samochodu. W przypadku aut elektrycznych i hybrydowych klimatyzacja działa w nieco inny sposób. Ponadto, w pojazdach elektrycznych stosuje się pompy ciepła.
Klimatyzacja samochodowa jest przydatna przede wszystkim w trakcie gorących dni, kiedy to pozwala na obniżenie temperatury we wnętrzu samochodu. Warto pamiętać o tym, aby nigdy nie obniżać temperatury o więcej niż o 7 st. Celsjusza, w stosunku do temperatury na zewnątrz. W przeciwnym razie dojdzie do szoku termicznego i łatwo można się przeziębić.
Klimatyzacja samochodowa przydaje się również jesienią oraz zimą. Wyjątkowo skutecznie usuwa wilgoć z wnętrza auta, sprawiając, że szyby przestają być zaparowane.
Jak działa klimatyzacja samochodowa w aucie z silnikiem spalinowym?
Główną częścią układu klimatyzacji samochodowej jest kompresor klimatyzacji (inna nazwa to sprężarka klimatyzacji). Podzespół ten jest napędzany paskiem wieloklinowym, który przekazuje napęd z koła zamontowanego na wale korbowym. Pasek wieloklinowy napędza także alternator. Może również napędzać pompę hydrauliczną układu kierowniczego (w starszych autach).
Kompresor klimatyzacji nie pracuje cały czas, bo to obciążałoby silnik i generowało niepotrzebne zużycie paliwa oraz obciążenie i zużycie samego kompresora klimatyzacji oraz innych elementów klimatyzacji. Dlatego też stosuje się specjalne sprzęgło. Po włączeniu układu klimatyzacji, sprzęgło załącza napęd na kompresor. Dopiero wtedy rośnie obciążenie jednostki napędowej.
Układ musi być szczelny. Krąży w nim mieszanina gazów, znana jako czynnik chłodniczy (600 – 800g), a także niewielka ilość oleju mineralnego. Jest on niezbędny do smarowania sprężarki.
Kompresor spręża czynnik chłodniczy, nadając mu odpowiednie ciśnienie. Czynnik chłodniczy płynie do skraplacza (chłodnicy klimatyzacji), tam ulega schłodzeniu (na skutek działania prądu powietrza podczas jazdy, albo wentylatora elektrycznego), trafia do zaworu rozprężnego, a następnie do parownika (albo parowników w rozbudowanych zestawach). Tam czynnik odbiera ciepło z powietrza, pompowanego do wnętrza kabiny przez wentylatory elektryczne układu ogrzewania i wentylacji i z parownika wraca do sprężarki.
Klimatyzacja w samochodzie hybrydowym
Klimatyzacja samochodowa w hybrydzie działa na tej samej zasadzie, jak w samochodzie z silnikiem spalinowym, jednak należało zmienić najważniejszy element - zastosowano sprężarkę klimatyzacji napędzaną elektrycznie.
Dlaczego dokonano takiej zmiany? Samochód z napędem hybrydowym HEV albo PHEV może być napędzany albo przez silnik spalinowy, albo przez silnik elektryczny. Silnik elektryczny jest stosowany do napędzania kół podczas jazdy po mieście, z niewielką prędkością (zazwyczaj do 50 km/h). Standardowo (w samochodach spalinowych) kompresor klimatyzacji jest napędzany przez pasek wieloklinowy, przenoszący napęd z koła pasowego na wale korbowym. Po wyłączeniu silnika spalinowego, napędzanie kompresora klimatyzacji byłoby niemożliwe. Czyli, w efekcie, klimatyzacja samochodowa mogłaby działać jedynie w trakcie jazdy poza miastem, na silniku spalinowym. Dlatego też zastosowano sprężarkę klimatyzacji, która jest napędzana przez silnik elektryczny.
Zastosowanie innego rodzaju napędu ma także dodatkowy plus – sterownik klimatyzacji może dowolnie sterować obrotami sprężarki klimatyzacji, aby dostosować je do chwilowego zapotrzebowania. Pozwala to na zwiększenie wydajności, a także na oszczędność energii. W przypadku standardowego samochodu z silnikiem spalinowym, liczba obrotów sprężarki klimatyzacji jest uzależniona od aktualnej prędkości obrotowej jednostki napędowej.
Sprężarka klimatyzacji w samochodzie z napędem hybrydowym składa się z:
• Sprężarki spiralnej;
• Silnika elektrycznego na prąd przemienny;
• Inwentera, który przetwarza prąd elektryczny (stały DC) z akumulatorów na prąd przemienny;
• Specjalnego separatora, który oddziela olej, służący do smarowania sprężarki, od czynnika chłodniczego (aby zwiększyć wydajność chłodzenia).
Napęd elektryczny sprężarki klimatyzacji pozwala na pracę układu klimatyzacji przy wyłączonym silniku (np. na postoju), oczywiście do momentu, w którym pozwoli na to energia, zgromadzona w akumulatorach auta.
Klimatyzacja w samochodzie elektrycznym – jak działa?
Podobne rozwiązanie, jak w samochodzie z napędem hybrydowym, zastosowano w samochodzie elektrycznym. W tym rodzaju napędu inwenter przetwarza prąd elektryczny stały DC z baterii litowo – jonowej (będącej głównym źródłem zasilania samochodu) na prąd przemienny AC. Poza tym cały układ klimatyzacji działa dokładnie tak samo, jak w aucie z silnikiem spalinowym. Stosuje się nieco inny olej do smarowania sprężarki, dielektryczny, czyli bardzo słabo przewodzący prąd elektryczny.
Jednak są też inne, bardziej skomplikowane rozwiązania. W niektórych modelach samochodów elektrycznych zastosowano układ klimatyzacji, który nie tylko chłodzi wnętrze kabiny, ale także baterię litowo - jonową. Przykładem może być dostawczy Nissan eNV200.
Jednak ten rodzaj chłodzenia baterii litowo – jonowej nie jest efektywny i nie zapewnia tak wydajnego chłodzenia (oraz ogrzewania) baterii litowo – jonowej samochodu elektrycznego, jak układ chłodzenia, wymuszający obieg cieczy i chłodzący wszystkie ogniwa pojazdu.
Pompa ciepła w samochodzie elektrycznym
W niektórych samochodach elektrycznych stosuje się także pompy ciepła typu powietrze - powietrze. To specjalny rodzaj klimatyzatora, który działa tak samo jak klimatyzator split, stosowany do ogrzewania domu albo hal produkcyjnych lub magazynowych. Pompa ciepła typu powietrze – powietrze pozwala na chłodzenie (jak typowa klimatyzacja) albo na ogrzewanie. W przypadku ogrzewania, ciepło nie jest usuwane poprzez skraplacz, tylko pompowane do wnętrza kabiny.
W domu pompa ciepła typu powietrze – powietrze jest zasilana z instalacji elektrycznej 230V, a w samochodzie z baterii litowo – jonowej, również z wykorzystaniem inwertera.
Bez względu na rodzaj zastosowanego napędu, każda klimatyzacja wymaga odpowiedniego serwisowania oraz czyszczenia, aby usuwać szkodliwe dla zdrowia drobnoustroje, gromadzące się na parowniku. Groźna jest także każda nieszczelność, która powoduje coraz mniej wydajną pracę układu.
Michał Lisiak