Obsługa urządzeń klimatyzacyjnych

Fot. SPX, Robinair, Delphi, Ecotechnics, Mastercool, Waeco

Jeszcze kilkanaście lat temu tylko pojazdy luksusowe wyposażane były w układy klimatyzacyjne, a obsługę i naprawy tych urządzeń prowadziły zakłady specjalistyczne. Teraz to wszystko wygląda inaczej...

Obecnie pokładowe klimatyzatory stały się już standardowym wyposażeniem większości pojazdów wszystkich klas, z modelami najmniejszymi i najtańszymi włącznie. Nie ma też już żadnych technicznych lub ekonomicznych powodów, by pojazdy i ich instalacje klimatyzacyjne serwisować oddzielnie. Wprowadzenie tych specjalistycznych dawniej usług do warsztatowej oferty nie wymaga bowiem żadnych dodatkowych inwestycji budowlanych ani wydzielania odrębnych stanowisk w obiektach już istniejących. Wystarczy zakup mobilnego i niezbyt kosztownego sprzętu oraz odpowiednie przeszkolenie personelu. Prawidłowa obsługa klimatyzatorów samochodowych powinna odbywać się raz do roku, co pozwala łatwo zsynchronizować ją z innymi cyklami serwisowymi.

Agregaty klimatyzacyjne przystosowane do montażu w konkretnych modelach pojazdów

^{Rys.: Agregaty klimatyzacyjne przystosowane do montażu w konkretnych modelach pojazdów}

	Budowa i działanie klimatyzatora Z klimatyzacji korzysta się wówczas, gdy temperatura zewnętrzna jest wyższa od tej, którą chcemy utrzymywać we wnętrzu pojazdu. Dlatego jej działanie polega na odpowiednim schładzaniu napływającego z zewnątrz powietrza, czyli na odbieraniu z niego ciepła. Służy do tego część instalacji zwana parownikiem, do której dopływa sprężony, a więc ciekły czynnik roboczy. Tam ulega on rozprężeniu i odparowaniu. Ciepło potrzebne do odparowania pobierane jest z metalowych ścianek parownika, dzięki czemu obniża się ich temperatura. Zewnętrzne powierzchnie parownika mają kontakt (zwiększony dzięki dodatkowemu żebrowaniu) z powietrzem tłoczonym do wnętrza nadwozia przez dmuchawę wentylacyjną. Im więcej czynnika ulega w jednostce czasu odparowaniu, tym schładzanie powietrza jest bardziej intensywne. Odparowany czynnik roboczy zostaje ponownie sprężony mechaniczną sprężarką i przetłoczony do zbiornika ciśnieniowego przez chłodnicę. Ciepło pobrane podczas parowania zostaje więc w chłodnicy oddane do atmosfery. W ten sposób w instalacji zachodzą ciągłe procesy wymiany, czyli pobierania i oddawania ciepła, wymuszane pracą sprężarki. Obieg czynnika chłodniczego w samochodowym urządzeniu klimatyzacyjnym przebiega więc w obwodzie zamkniętym, podzielonym przez sprężarkę i zawór dozujący na dwie części: wysoko- i niskociśnieniową.
^{Rys.: Główne elementy samochodowej instalacji klimatyzacyjnej}

^{Rys.: Sprężarka o zmiennej wydajności ze sprzęgłem elektromagnetycznym i napędem wieloklinowym}

Zależnie od aktualnych potrzeb wydajność chłodzenia może być regulowana na trzy sposoby:

dozowaniem dopływu czynnika roboczego do parownika,
zmianą prędkości obrotowej dmuchawy wentylacyjnej,
okresowym włączaniem i wyłączaniem sprężarki.

Dystrybucja schłodzonego powietrza we wnętrzu nadwozia typu van

^{Rys.: Dystrybucja schłodzonego powietrza we wnętrzu nadwozia typu van}

W starszych urządzeniach klimatyzacyjnych wszystkie te trzy rodzaje regulacji wykonywane są przez kierowcę ręcznie za pomocą pokręteł na panelu sterowania. W nowszych realizuje je elektroniczny system sterujący, działający według zadanego programu. Wybrana temperatura utrzymywana jest we wnętrzu pojazdu lub nawet oddzielnie w jego poszczególnych strefach, niezależnie od zewnętrznych warunków klimatycznych, liczby podróżujących osób i ustalonej przez kierowcę intensywności przewietrzania nadwozia.

Czynności serwisowe

Konieczność corocznej obsługi klimatyzatora wiąże się przede wszystkim z nieuchronnym przenikaniem wody (w postaci pary zawsze występującej w powietrzu atmosferycznym) do higroskopijnego oleju smarującego sprężarkę i samego czynnika roboczego. Szczelność obiegu nie jest bowiem nigdy idealna, a specjalny osuszacz wchodzący w skład każdego systemu klimatyzacyjnego też nie rozwiązuje tego problemu całkowicie. W chłodnej części instalacji para ulega skropleniu, a potem krzepnie, tworząc kryształy lodu, które przyhamowują lub zatrzymują na pewien czas przepływ czynnika roboczego. Wahania i spadek wydajności urządzenia świadczą więc przeważnie o obecności wody w obiegu, która prócz tych negatywnych skutków powoduje także korozję metalowych elementów instalacji i osłabienie smarnych właściwości oleju.

^{Rys.: Kompaktowy skraplacz montowany równolegle
z chłodnicą silnika}

Dla usunięcia wilgoci konieczne jest całkowite opróżnienie układu z czynnika roboczego i wytworzenie w instalacji silnego podciśnienia powodującego odparowanie pozostających w niej skroplin.

Poza tym niezbędne są też takie cykliczne zabiegi konserwacyjne, jak:

regeneracja czynnika roboczego,
wymiana oleju,
wymiana filtra powietrza,
dezynfekcja parownika i kanałów powietrznych,
wymiana osuszacza (przeprowadzana co dwa lata),
kontrola wszystkich elementów i funkcji układu z usunięciem ewentualnych usterek.

Oprócz zawilgocenia układu najczęściej występującą nieprawidłowością są ubytki czynnika roboczego powodowane starzeniem się elastycznych węży i uszczelnień. Przy każdej obsłudze serwisowej sprawdzenia wymagają także: sprężarka, skraplacz, parownik i zawór dozujący. W najstarszych i zaniedbanych klimatyzatorach konieczna jest również wymiana przestarzałego czynnika R12 na ekologiczny preparat R134a, co wiąże się z zasady z wymianą większości przewodów elastycznych na sztywne i zastosowaniem połączeń lutowanych zamiast gwintowych. Producenci tych urządzeń oferują obecnie kompletne zestawy części potrzebnych przy takich modyfikacjach. Do ich wykonania prócz standardowych narzędzi montażowych potrzebna jest tylko indukcyjna nagrzewarka do twardego lutowania złączy rurowych.

Diagnostyka urządzenia klimatyzacyjnego

Do ogólnej oceny prawidłowości działania klimatyzatorów nie wystarczają na ogół subiektywne odczucia ich użytkowników. Obiektywne sprawdzenie wydajności układu umożliwiają specjalne termometry z dwiema sondami: do pomiaru temperatury powietrza na wlocie i wylocie dmuchawy wentylacyjnej. Podobne zastosowanie mają termometry mierzące różnicę temperatur na wejściu i wyjściu skraplacza.

	Bardziej wnikliwą kontrolę stanu urządzenia zapewniają wielofunkcyjne, elektroniczne przyrządy diagnostyczne, dokonujące pomiaru temperatur i ciśnień oraz przetwarzające uzyskane w ten sposób informacje. Mierzą one wysokie i niskie ciśnienie w odpowiednich częściach obiegu przez złącza serwisowe występujące w każdym urządzeniu klimatyzacyjnym. Pomiar temperatur dotyczy w tym wypadku nie tylko powietrza opływającego parownik, lecz także czynnika przy zaworze dozującym lub dławiku (stosowanym alternatywnie w niektórych typach instalacji) i przy wejściu sprężarki. Poza tym mierzona jest względna wilgotność powietrza. Daje to w efekcie kompleksową diagnozę: wydajności parownika oraz skraplacza, działania zaworu bądź dławika, stanu czynnika roboczego w układzie, sprawności osuszacza. Niedostateczne ciśnienia w obu częściach obiegu wskazują zwykle na zbyt małą ilość czynnika roboczego lub wadliwą pracę sprężarki. W samochodowych instalacjach klimatyzacyjnych stosuje się wyłącznie smarowane olejem sprężarki o konstrukcji jednotłokowej, wielotłokowej (promieniowej), osiowej, spiralnej lub łopatkowej. Każdy z tych rodzajów może być napędzany paskiem od wału korbowego silnika pojazdu lub przez indywidualny silnik elektryczny. Sprężarka napędzana przez silnik pojazdu jest z nim sprzężona za pomocą sprzęgła elektromagnetycznego. Przyczyną jej zmniejszonej wydajności może być więc poślizg paska na skutek jego niedostatecznego naprężenia lub zaolejenia powierzchni roboczych, albo też nieprawidłowa praca wspomnianego sprzęgła. Usterki napędu silnikami elektrycznymi polegają zwykle na tym, że sprężarka przestaje działać w ogóle. Najpewniejszą i najprostszą metodą kontroli silników elektrycznych i sprzęgieł elektromagnetycznych jest bezpośrednie podłączenie ich do akumulatora i obserwacja wywołanego w ten sposób działania. Gdy jest ono prawidłowe, można podejrzewać uszkodzenie przekaźnika zasilającego lub innych elementów elektrycznego sterowania urządzeniem klimatyzacyjnym. Warto też sprawdzić połączenia konektorowe instalacji elektrycznej. Jeśli jednak napęd jest całkowicie sprawny, za uszkodzoną wypada uznać samą sprężarkę. Zbyt wysokie ciśnienie w obu częściach obiegu świadczy o tym, że sprężarka jest sprawna, a nie funkcjonuje należycie osuszacz lub zawór dozujący. Naprawa wszystkich wymienionych tu elementów może polegać wyłącznie na całkowitej ich wymianie.
^{Rys.: Termometr do równoczesnego pomiaru temperatury zewnętrznej i wewnętrznej przy parowniku}

^{Rys.: Diagnoskop serwisowy mierzący temperatury i ciśnienia w różnych częściach obiegu}

^{Rys.: Manometr uniwersalny do diagnozowania sekcji klimatyzatora przy zastosowaniu różnych czynników roboczych}


^{Rys.: Detektory nieszczelności obiegu czynnika roboczego: (po lewej) klasyczny z lampą UV, (w środku) endoskopowy, (po prawej) zabarwienie oparów R134a w promieniach ultrafioletowych}

W trakcie badań diagnostycznych trzeba też sprawdzić szczelność przewodów i ich połączeń za pomocą lampy emitującej promieniowanie ultrafioletowe. Powoduje ono (widoczne w miejscach nieszczelności) świecenie specjalnego barwnika, stanowiącego śladową domieszkę w nowym lub zregenerowanym czynniku roboczym. Gdy czynnik ten jest użytkowany dłużej, należy przed kontrolą uzupełnić w nim zawartość barwnika specjalnym dozownikiem. Ponieważ świecenie lampy jest bardzo intensywne, konieczne staje się używanie przy tej pracy okularów chroniących oczy przed promieniami UV.

Jeśli klimatyzacja jest niewydajna mimo stwierdzonej sprawności obiegu chłodzącego, przyczyn tego stanu należy szukać, sprawdzając drożność kanałów powietrznych. Służą do tego testery elektroniczne, określające wartość przepływu przez układ wentylacji pojazdu. Jej niedostateczny poziom (w stosunku do danych fabrycznych) świadczy przeważnie o konieczności wymiany filtra. Gdy po dokonanej wymianie intensywność przepływu nie wzrasta, usterki trzeba szukać w obrębie dmuchawy lub innych części układu wentylacyjnego.

W nowszych konstrukcjach klimatyzatorów samochodowych stosowane są sterowniki mikroprocesorowe wyposażone w funkcję samodiagnozy. Sterownik taki mieści się najczęściej w panelu sterującym i łączy się za pośrednictwem magistrali CAN z całą informatyczną siecią pojazdu. Dzięki temu może korzystać z dodatkowych informacji, zwiększających zakres i precyzję jego działania (np. z sygnałów czujników temperatury parownika, temperatury zewnętrznej, ciśnienia czynnika roboczego, wilgotności powietrza). Większość z tych urządzeń pełni więc równocześnie funkcje diagnostyczne występujące w opisanym uprzednio diagnozowaniu warsztatowym. Ewentualne usterki zostają więc zapisane w pamięci procesora i mogą być potem odczytywane w toku kompleksowej kontroli sterowników, czujników i elementów wykonawczych za pomocą uniwersalnych czytników samodiagnozy lub warsztatowych oscyloskopów.

W automatycznych systemach regulacji klimatyzatorów stosowane są coraz częściej tzw. czujniki jakości powietrza, których zadaniem jest kontrola zawartości substancji szkodliwych (np. spalin) w otaczającym pojazd powietrzu. Przy diagnozowaniu tych urządzeń zasila się wlot powietrza dymem papierosowym lub gazem do zapalniczek. System powinien wówczas przełączać nawiew do kabiny na obieg wewnętrzny.

Agregaty obsługowe

Podłącza się je do tych samych przyłączy serwisowych, co wspomniane uprzednio testery ciśnienia. Dostępne na rynku urządzenia tego rodzaju dzielą się na półautomatyczne i automatyczne. W pierwszych funkcjami automatycznymi są:

	odzysk czynnika i jego regeneracja, odzysk oleju, osuszanie układu za pomocą wytwarzanego podciśnienia, sprawdzanie ciśnienia w obu częściach obiegu, pomiar temperatury wewnątrz i na zewnątrz nadwozia, napełnianie układu czynnikiem zregenerowanym i uzupełnionym.
^{Rys.: Panel sterowania automatycznego agregatu obsługowego: widok ogólny (powyżej), menu główne (poniżej, po lewej), wybór funkcji serwisowych (poniżej, po prawej)}

Ręcznie przeprowadza się tylko nalewanie świeżego oleju i ewentualnie dodawanie barwnika umożliwiającego lokalizację nieszczelności.

W urządzeniach automatycznych wszystkie wymienione operacje dokonywane są bez udziału operatora. Oba rodzaje agregatów wyposażone są zwykle w elektroniczne bazy danych obsługiwanych pojazdów i możliwość wydruku protokołów wykonanych usług. W obu dokładność dozowania czynnika wynosi co najmniej +/-5 g. Każdy z tych rodzajów agregatów występuje w wersjach przeznaczonych do samochodów osobowych i ciężkich użytkowych (zwłaszcza autobusów). Wersje te różnią się pojemnością zbiorników czynnika roboczego (około 10-20 kg dla samochodów małych i 40-50 kg dla dużych) oraz wydajnością pomp odsysających i tłoczących.

Przy korzystaniu z agregatów obsługowych oraz wszelkich pracach obsługowo-naprawczych występuje ryzyko obrażeń wywołanych przez czynnik R134a. Dlatego konieczne ze względów bezpieczeństwa jest stosowanie indywidualnych środków ochronnych w postaci okularów, rękawic i fartuchów chroniących skórę przed kontaktem z ciekłym czynnikiem roboczym. Trzeba też unikać wdychania jego oparów i przestrzegać bezwzględnego zakazu palenia tytoniu podczas pracy, ponieważ substancja ta może się rozkładać w papierosowym żarze na jeszcze bardziej szkodliwe związki chemiczne.


^{Rys.: Miniaturowy zestaw do wstępnej diagnostyki klimatyzatorów (dwuzakresowy termometr i lampka UV)}	^{Rys.: Wielofunkcyjne, automatyczne agregaty do diagnozowania i serwisowania klimatyzatorów: z lewej - w samochodach osobowych, z prawej - w osobowych, ciężarowych i autobusach}