Skraplacz w instalacji klimatyzacyjnej

Fot. Valeo

Czy do naprawy samochodowej klimatyzacji warto użyć markowego skraplacza z oferty przeznaczonej na rynek części zamiennych? Jeżeli samochód ma służyć komfortowo przez długie lata, to na pewno tak!

Jakość zastosowanego skraplacza bezpośrednio wpływa na komfort i ekonomikę podróżowania. Wynika to z samej specyfiki procesu "tworzenia chłodu" we wnętrzu samochodowego nadwozia. Działanie systemu klimatyzacji opiera się bowiem na wykorzystywaniu właściwości fizyko-chemicznych czynnika chłodniczego, który poddawany odpowiednim przemianom osiąga temperatury w zakresie umożliwiającym pobieranie ciepła z otoczenia, czyli jego schładzanie.

Chłodzące działanie parownika

Do wspomnianej wymiany cieplnej służy urządzenie zwane parownikiem. Wewnętrzne jego powierzchnie mają bezpośredni kontakt z czynnikiem chłodniczym o temperaturze 0–2°C, zewnętrzne natomiast – z owiewającym je powietrzem atmosferycznym, którego temperatura na wylocie z kratek wentylacyjnych w kabinie powinna utrzymywać się na poziomie 5°C.

Dla osiągnięcia we wnętrzu parownika wspomnianej temperatury należy czynnik chłodniczy sprężyć, potem skroplić, a następnie gwałtownie rozprężyć. Przebieg tych przemian przedstawia załączony wykres parowania dla najpopularniejszego obecnie w samochodowych klimatyzatorach czynnika R134a i stosowanego dawniej czynnika R12.

Ponieważ krzywe parowania tych substancji mają bardzo podobne przebiegi, w dalszych rozważaniach będziemy opierać się na danych dotyczących czynnika R134a. Temperatura jego wrzenia, czyli szybkiego przejścia ze stanu ciekłego w gazowy, jest ściśle zależna od jego ciśnienia. Na wykresie pokazano, iż osiągnięcie temperatury rzędu 0–2°C we wnętrzu parownika wymaga, by proces wrzenia przebiegał przy ciśnieniu ok. 2,5 bara. Spełnienie tego warunku zapewnia (zależnie od konstrukcji układu klimatyzacyjnego) zawór rozprężny lub dysza dławiąca.

Czynnik doprowadzany do wrzenia musi być, oczywiście, cieczą. Krążąc w obiegu zamkniętym, ma on po procesie rozprężania postać gazową, więc wymaga ponownego przekształcenia w ciecz. To zadanie realizuje (obok innych funkcji) sprężarka klimatyzacji i skraplacz – "główny bohater" niniejszego artykułu.

Przebieg skraplania gazu

Sprężaniu gazu w sprężarce towarzyszy, oprócz wzrostu ciśnienia czynnika, również wzrost jego temperatury, osiągającej w skrajnych przypadkach ponad 90°C. Sprężarka w parze ze skraplaczem mają więc wspólnie doprowadzić do tego, by czynnik ponownie zamienił się w ciecz. Moment, w którym to nastąpi, zależy od aktualnie panujących warunków zewnętrznych, jak i od stanu układu klimatyzacji. Zgodnie z zależnościami pokazanymi na wykresie, zamiana czynnika w ciecz przy ciśnieniu 10 barów wymaga jego schłodzenia do temperatury ok. 40°C, a przy ciśnieniu 15 barów – do temperatury ok. 60°C. Oczywiście konstruktorom zależy, aby układ A/C pracował przy możliwie najniższych wartościach HP – wysokiego ciśnienia, lecz warunkiem jego właściwego działania jest zmiana stanu skupienia czynnika z gazowego w ciekły.

Nasuwa się tu pytanie, skąd układ A/C "wie", że czynnik "się przeobraził" i może zacząć pracować, skoro żaden czujnik nie sprawdza jego aktualnego stanu? Otóż rolę tę pełni element dławiący, czyli na przykład zawór rozprężny, którego przekrój stanowi ilustrację tego artykułu.

Najważniejszym elementem tego urządzenia jest zawór kulowy, którego charakterystykę określa sprężyna regulacyjna. Zawór ten umożliwia przepływ czynnika w obiegu, lecz dławi jego ciśnienie do wspomnianych 2,5 bara. Ma jednak charakterystykę na tyle "sztywną", iż jego opory przepływu może pokonać dopiero czynnik w postaci ciekłej, czyli nieściśliwej.

Dopóki na zawór napiera czynnik w postaci gazowej, dopóty będzie narastać ciśnienie między sprężarką a zaworem, aż do wartości, przy której wzajemne relacje ciśnienia i temperatury pozwolą na zamianę gazu w ciecz, zdolną pokonać "sztywność" zaworu.

skraplacz