El dispositiu i el principi de funcionament del sistema de calefacció, ventilació i climatització HVAC

El problema de mantenir una temperatura confortable a l’habitacle d’un automòbil va sorgir als inicis de la indústria de l’automòbil. Per mantenir-se calents, els automobilistes utilitzaven estufes compactes de llenya i carbó, llums de gas. Fins i tot els gasos d’escapament s’utilitzaven per escalfar. Però amb el desenvolupament de la tecnologia, van començar a aparèixer sistemes més còmodes i segurs que poden proporcionar un clima confortable durant el viatge. Avui aquesta funció la realitza el sistema de ventilació, calefacció i aire condicionat del vehicle (HVAC).

Distribució de la temperatura interior

Els dies de calor, la carrosseria del cotxe fa molta calor al sol. Per això, la temperatura a l’habitacle augmenta significativament. Si la temperatura exterior arriba als 30 graus, els indicadors dins del cotxe poden augmentar fins a 50 graus. En aquest cas, les capes de masses d’aire més escalfades es troben a la zona situada més a prop del sostre. Això provoca un augment de la sudoració, un augment de la pressió arterial i una calor excessiva a la zona del cap del conductor.

Per crear les condicions més favorables per a un viatge, cal proporcionar el patró de distribució de temperatura contrari: quan l’aire a la zona del cap és lleugerament més fred que als peus del conductor. El sistema HVAC ajudarà a proporcionar aquest escalfament.

Disseny del sistema

El mòdul HVAC (Heat Ventilation Air-Conditioning) inclou tres dispositius diferents alhora. Es tracta de sistemes de calefacció, ventilació i climatització. La funció principal de cadascun d’ells és mantenir unes condicions confortables i la temperatura de l’aire a l’interior del vehicle.

L’elecció d’un o altre sistema està determinada per les condicions climàtiques: a la temporada de fred, el sistema de calefacció s’activa, els dies calorosos l’aire condicionat s’encén al cotxe. La ventilació s’utilitza per mantenir l’aire fresc dins.

Sistema de calefacció al cotxe inclou:

• escalfador tipus mescla;
• ventilador centrífug;
• canals de guia amb amortidors.

L’aire calent flueix cap al parabrisa i les finestres laterals, així com cap a la cara i les potes del conductor i del passatger davanter. Alguns vehicles també tenen conductes d’aire per als passatgers posteriors. A més, s’utilitzen dispositius elèctrics per escalfar la part posterior i els parabrises.

Sistema de ventilació ajuda a refredar i netejar l’aire del cotxe. Durant l'operació de ventilació, hi intervenen els elements principals del sistema de calefacció. A més, s’utilitzen filtres de neteja que atrapen la pols i atrapen olors externes.

Finalment sistema de climatització capaç de refredar l’aire i reduir la humitat del cotxe. A aquests efectes, s’utilitza un aparell d’aire condicionat per a cotxes.

El sistema HVAC permet no només proporcionar una temperatura confortable, sinó també la visibilitat necessària quan els vidres del cotxe es poden congelar o embafar.

Com entra l’aire a la cabina

Per a la calefacció, la climatització o la ventilació de l’habitacle, s’utilitza aire que entra a l’interior mentre el vehicle es mou per l’entrada prevista per a això. Es crea una alta pressió en aquesta zona, que permet que l’aire flueixi més cap al conducte i després cap a l’escalfador.

Si l’aire s’utilitza per a la ventilació, no s’efectua el seu escalfament addicional: entra a l’habitacle per les obertures de ventilació del tauler central. L’aire exterior es neteja prèviament mitjançant un filtre de pol·len, que també s’instal·la al mòdul HVAC.

El dispositiu i el principi de funcionament d'una estufa d'automòbil

L’escalfament de l’habitacle es realitza amb l’ajut d’un líquid que refreda el motor. Pren calor del motor en funcionament i, passant pel radiador, la transfereix a l’interior del cotxe.

El disseny d'un escalfador d'automòbils, més conegut com a "estufa", consta de diversos elements bàsics:

• radiador;
• canonades de circulació de refrigerant;
• regulador de cabal de fluid;
• conductes d'aire;
• amortidors;
• ventilador.

El radiador de calefacció es troba darrere del tauler de control. El dispositiu està connectat a dos tubs que transmeten el refrigerant a l'interior. La seva circulació pels sistemes de refrigeració i calefacció interior del vehicle és proporcionada per una bomba.

Tan bon punt el motor s’escalfa, l’anticongelant absorbeix la calor que en surt. A continuació, el líquid escalfat entra al radiador de l’estufa, escalfant-lo com una bateria. Al mateix temps, el bufador de l’escalfador bufa aire fred. L’intercanvi de calor es torna a produir al sistema: l’aire escalfat flueix cap a l’habitacle, mentre que les masses més fredes refreden el radiador i l’anticongelant. A continuació, el refrigerant torna al motor i es torna a repetir el cicle.

A l’habitacle, el conductor regula la direcció dels fluxos escalfats canviant les tapes. La calor es pot dirigir a la cara o a les cames de l’automobilista, així com al parabrisa del cotxe.

Si enceneu l'estufa amb un motor fred, això provocarà un refredament addicional del sistema. A més, augmentarà la humitat a la cabina i les finestres començaran a entelar-se. Per tant, és important encendre l'escalfador només després que el refrigerant s'escalfi fins a almenys 50 graus.

Recirculació de l’aire

El sistema d’aire del cotxe pot prendre aire no només des del carrer, sinó també des de l’interior del cotxe. Les masses d’aire es refreden després per l’aire condicionat i s’alimenten de nou a l’habitacle a través dels conductes d’aire. Aquest procés s’anomena recirculació de l’aire.

La recirculació es pot activar mitjançant un botó o un interruptor situat al quadre de comandament del cotxe.

El mode d’aire recirculat us permet baixar la temperatura a l’habitacle més ràpidament que quan preneu aire del carrer. L’aire interior passa repetidament per la unitat de refrigeració, refredant-se cada vegada més. Pel mateix principi, es pot escalfar el cotxe.

La recirculació és especialment important per a les persones sensibles a la pols de la carretera, el pol·len i altres al·lergògens de l’exterior. A més, pot ser necessari apagar el subministrament d’aire del carrer si condueix davant vostre un camió o un altre vehicle vell que provoca una olor desagradable.

Tot i això, és important tenir en compte que la recirculació exclou completament l’intercanvi d’aire amb l’entorn. Això significa que el conductor i els passatgers han de respirar una quantitat limitada d’aire. Per tant, no es recomana utilitzar aquest mode durant molt de temps. Els experts aconsellen limitar-se a un interval de 15 minuts. Després d’això, heu de connectar el subministrament d’aire des de l’exterior o obrir les finestres del cotxe.

Com funciona la gestió del clima

El conductor pot controlar la calefacció o la refrigeració de l’aire a l’habitacle configurant manualment els modes, connectant l’aire condicionat. En vehicles més moderns, el sistema de climatització manté la temperatura configurada a l’interior del cotxe. El dispositiu integra un aire condicionat, blocs d’escalfadors i un sistema de subministrament d’aire climatitzat o refrigerat. El control del clima es controla mitjançant sensors instal·lats a la cabina i en elements individuals del sistema.

Per exemple, la unitat de climatització més senzilla està equipada amb un conjunt mínim de sensors, que inclouen:

• un sensor que determina la temperatura de l'aire exterior;
• un sensor de radiació solar que detecta l'activitat de la radiació;
• sensors de temperatura interior.

El sistema de calefacció, ventilació i climatització és un dels elements importants que garanteixen la comoditat del conductor en qualsevol època de l’any. En els vehicles més econòmics, la unitat de climatització només la representa un sistema de calefacció i ventilació d’aire. A la majoria de vehicles, l’aire condicionat s’afegeix al seu nombre. Finalment, els models moderns estan equipats amb un sistema de climatització que regula automàticament la temperatura a l’interior de la cabina.