Устройство и принцип работы системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха HVAC

Проблема поддержания комфортной температуры в салоне автомобиля возникла еще на заре автомобильной промышленности. Для того чтобы поддерживать тепло, автомобилисты применяли компактные дровяные и угольные печи, газовые лампы. Для отопления использовались даже выхлопные газы. Но по мере развития технологий стали появляться более удобные и безопасные системы, способные обеспечить комфортный климат во время поездки. Сегодня эту функцию выполняет система вентиляции, отопления и кондиционирования автомобиля – HVAC.

Распределение температуры в салоне

В жаркие дни кузов автомобиля сильно нагревается на солнце. Из-за этого температура воздуха в салоне значительно повышается. Если температура на улице достигает 30 градусов, то внутри автомобиля показатели могут подниматься до 50 градусов. При этом самые нагретые слои воздушных масс оказываются в зоне, расположенной ближе к потолку. Это вызывает усиленное потоотделение, повышение кровяного давления и чрезмерный перегрев зоны головы водителя.

Чтобы создать наиболее благоприятные условия для поездки, необходимо обеспечить обратную схему распределения температур: когда воздух в районе головы немного прохладнее, чем в ногах водителя. Обеспечить такой прогрев поможет система HVAC.

Устройство системы

Модуль HVAC (Heating Ventilation Air-Conditioning) включает в себя сразу три отдельных устройства. Это системы отопления, вентиляции и кондиционирования. Основная функция каждой из них – поддерживать комфортные условия и температуру воздуха в салоне транспортного средства.

Выбор той или иной системы обуславливается климатическими условиями: в холодное время года задействуется система отопления, в жаркие дни в автомобиле включается кондиционер. Для того чтобы воздух внутри оставался свежим, применяется вентиляция.

Система отопления в автомобиле включает в себя:

• отопитель смешивающего типа;
• центробежный вентилятор;
• направляющие каналы с заслонками.

Потоки нагретого воздуха направляются на лобовое и боковые стекла, а также на лицо и ноги водителя и пассажира, сидящего спереди. В некоторых автомобилях также устанавливаются воздуховоды для задних пассажиров. Дополнительно используются электрические устройства для обогрева заднего и ветрового стекол.

Система вентиляции помогает охлаждать и очищать воздух в автомобиле. При работе вентиляции задействуются основные элементы отопительной системы. Дополнительно применяются фильтры очистки, задерживающие пыль и улавливающие посторонние запахи.

Наконец, система кондиционирования способна охлаждать воздух и уменьшать влажность в салоне машины. Для этих целей используется автомобильный кондиционер.

Система HVAC позволяет не только обеспечить комфортную температуру, но и необходимую видимость, когда стекла автомобиля могут замерзать или запотевать.

Как воздух попадает в салон

Для обогрева, кондиционирования или вентиляции салона используется воздух, поступающий внутрь во время движения автомобиля через предусмотренное для этого входное отверстие. В данной области создается высокое давление, позволяющее воздуху поступать дальше в воздуховод, а затем в отопитель.

Если воздух используется для вентиляции, то его дополнительный нагрев не осуществляется: через дефлекторы на центральной панели он поступает в салон. Воздух, поступающий снаружи, проходит предварительную очистку в салонном фильтре, также устанавливаемом в модуле HVAC.

Устройство и принцип работы автомобильной печки

Отопление салона происходит с помощью жидкости, охлаждающей двигатель. Она забирает тепло у работающего мотора и, проходя через радиатор, переносит его в салон автомобиля.

Конструкция автомобильного отопителя, более известного как «печка», состоит из нескольких основных элементов:

• радиатора;
• патрубков для циркуляции охлаждающей жидкости;
• регулятора потока жидкости;
• воздуховодов;
• заслонок;
• вентилятора.

Радиатор отопления находится за приборной панелью. К устройству присоединены две трубки, передающие внутрь охлаждающую жидкость. Ее циркуляцию по системам охлаждения автомобиля и обогрева салона обеспечивает помпа.

Как только мотор нагревается, антифриз забирает исходящее от него тепло. Далее нагретая жидкость попадает в радиатор печки, нагревая его как батарею. Одновременно с этим вентилятор отопителя прогоняет холодный воздух. В системе вновь происходит теплообмен: нагретый воздух проходит дальше в салон, а более холодные массы охлаждают радиатор и антифриз. Далее охлаждающая жидкость снова поступает к двигателю, и цикл повторяется заново.

В салоне водитель регулирует направление нагретых потоков с помощью переключения заслонок. Тепло может быть направлено на лицо или ноги автомобилиста, а также на лобовое стекло машины.

Если включить печку при непрогретом двигателе, это приведет к дополнительному охлаждению системы. Также увеличится влажность воздуха в салоне, стекла начнут запотевать. Поэтому отопитель важно включать только после того, как охлаждающая жидкость нагреется минимум до 50 градусов.

Рециркуляция воздуха

Воздушная система автомобиля может забирать воздух не только с улицы, но и из салона автомобиля. Далее воздушные массы охлаждаются с помощью климатической установки и вновь подаются в салон через воздуховоды. Данный процесс называется рециркуляцией воздуха.

Активировать рециркуляцию можно с помощью кнопки или переключателя, находящегося на приборной панели автомобиля.

Режим рециркуляции позволяет быстрее понизить температуру в салоне, чем при заборе воздуха с улицы. Салонный воздух неоднократно проходит через охлаждающую установку, с каждым разом охлаждаясь все больше и больше. По такому же принципу может происходить и прогрев автомобиля.

Рециркуляция особенно важна для людей, чувствительных к дорожной пыли, цветочной пыльце и другим аллергенам, поступающим в салон извне. Также отключение подачи воздуха с улицы может стать необходимым, если впереди вас едет старый грузовик или другой автомобиль, от которого исходит неприятный запах.

Однако важно учесть, что рециркуляция полностью исключает воздухообмен с окружающей средой. Это значит, что водителю и пассажирам придется дышать ограниченным количеством воздуха. Поэтому не рекомендуется использовать данный режим длительное время. Специалисты советуют ограничиться 15-минутным интервалом. После этого необходимо подключить подачу воздуха извне, либо открыть окна в  автомобиле.

Как происходит управление климатом

Управлять нагревом или охлаждением воздуха в салоне автомобиля водитель может с помощью ручной установки режимов, подключения кондиционера. В более современных транспортных средствах заданную температуру внутри машины поддерживает система климат-контроля. Устройство объединяет кондиционер, блоки отопителя и систему подачи нагретого или охлажденного воздуха. Управление климат-контролем осуществляется с помощью датчиков, установленных в салоне и на отдельных элементах системы.

Например, простейшая климатическая установка комплектуется минимальным набором датчиков, в число которых входят:

• сенсор, определяющий температуру воздуха на улице;
• датчик солнечной радиации, фиксирующий активность излучения;
• датчики температуры в салоне.

Система отопления, вентиляции и кондиционирования является одним из важных элементов, обеспечивающих комфорт водителя в любое время года. В наиболее бюджетных транспортных средствах блок HVAC представлен только системой отопления и вентиляции воздуха. В большинстве автомобилей к их числу добавляется кондиционер. Наконец, современные модели комплектуются системой климат-контроля, который позволяет автоматически регулировать температуру внутри салона.