Onderwerp:
- Inleiding
- Werking van het airconditioningssysteem
Inleiding:
Het airconditioningssysteem is verantwoordelijk voor het koelen en ontvochtigen van binnenkomende lucht, wat bijdraagt aan het creëren van een comfortabele omgeving voor de voertuiginzittenden. Naast het bevorderen van comfort, heeft een aangenaam klimaat ook invloed op de alertheid van de bestuurder. Airconditioning is een onderdeel van het zogenaamde HVAC, wat staat voor: Heating Ventilation Air Conditioning. Een voertuig met HVAC kan het klimaatsysteem dus verwarmen, ventileren en koelen. In de literatuur komen we de term HVAC steeds vaker tegen.
De mate waarin een airconditioningsysteem de temperatuur kan verlagen, kan variëren afhankelijk van verschillende factoren, zoals de omgevingstemperatuur, de efficiëntie van het systeem en de gewenste temperatuurinstelling. Over het algemeen is het gebruikelijk dat een goed functionerend airconditioningsysteem de temperatuur in een personenauto met ongeveer 10 tot 20 graden Celsius kan koelen ten opzichte van de buitentemperatuur. Om de luchtuitstroomtemperatuur snel naar het gewenste niveau te brengen, wordt aanbevolen om de recirculatiestand te activeren. Deze functie zorgt ervoor dat de reeds gekoelde lucht in het interieur opnieuw door de verdamper wordt geleid om extra af te koelen.
De volgende afbeelding toont het bedieningspaneel van een BMW 3-serie. De knop van de airconditioning (A/C) is met een rode pijl aangegeven. De airco is ingeschakeld.
Op deze pagina wordt een beknopt overzicht gegeven van de werking van het airconditioningssysteem. Per paragraaf kan het onderwerp worden aangeklikt om naar de pagina te gaan waar meer gedetailleerde informatie wordt gegeven over het betreffende onderwerp.
Werking van het airconditioningsysteem:
In het ingeschakelde airconditioningsysteem circuleert koudemiddel door de verschillende componenten van het systeem. Dit koudemiddel maakt twee toestandsveranderingen mee:
- condenseren: er wordt warmte afgegeven aan de omgeving. Tijdens het condenseren gaat het koudemiddel over van gasvormige toestand naar vloeistof;
- verdampen: er wordt warmte onttrokken aan de omgeving. Het verdampen vindt plaats in de verdamper, die de doorstromende lucht naar het interieur koelt.
De onderstaande afbeelding toont het overzicht van de componenten van een moderne airconditioningsinstallatie. De koudemiddelkringloop is onder te verdelen in twee drukgebieden: de hoge en de lage druk. In de onderstaande afbeelding is de rode leiding van de hogedruk en de blauwe van de lagedruk.
In de komende paragrafen wordt het bovengenoemde schema opnieuw weergegeven, waarbij elk onderdeel individueel wordt gemarkeerd met een groen kader. Voor elk onderdeel wordt gedetailleerde uitleg gegeven over de werking, de locatie in het voertuig en de interactie met andere componenten. Als eerst worden de componenten beschreven die direct verantwoordelijk zijn voor het kringloopproces.
Compressor:
De aircocompressor zuigt het gasvormige / dampvormige koudemiddel aan via de blauwe leiding en verhoogt de druk ervan. Met het verhogen van de druk stijgt ook het kookpunt. Vervolgens wordt de damp via de rode leiding naar de condensor geleid. De damp blijft oververhit. Op de aircocompressor bevindt zich een poelie die wordt aangedreven door de multiriem. De compressor kan worden in- en uitgeschakeld met behulp van een magneetkoppeling. Bij elektrische of hybride voertuigen kan de aandrijving in plaats van de multiriem worden verzorgd door een elektromotor in het HV-systeem.
De aircocompressor bij auto’s met verbrandingsmotoren bevindt zich in de motorruimte aan de zijde van de multiriem, en wordt samen met de dynamo en eventueel de stuurbekrachtigings-pomp door de multiriem aangedreven. In het geval van elektrische voertuigen kan de compressor zich in het interieur bevinden en drijft een elektromotor de (elektrische) aircocompressor aan.
Condensor:
Nadat het koudemiddel de compressor heeft verlaten, zijn de druk en temperatuur aanzienlijk gestegen. De condensor heeft als taak om de oververhitte damp uit de compressor te condenseren tot een onderkoelde vloeistof. Als de temperatuur tot onder het kookpunt is gedaald, wordt het koudemiddel vloeibaar. In de condensor wordt de warmte afgevoerd naar de buitenlucht. Tijdens het rijden stroomt de rijwind door de condensor heen. Als de doorstroom en de afkoeling onvoldoende zijn, schakelt de ventilator in om de luchtstroming te versterken. De door de condensor stromende buitenlucht wordt dan opgewarmd.
De condensor vinden we in het voorste gedeelte van de auto voor de radiateur van het koelsysteem.
Expansieventiel:
Het vloeibare koudemiddel komt onder hoge druk aan bij het expansieventiel. Het expansieventiel zorgt voor een plotselinge drukverlaging, waardoor zowel de druk, temperatuur en het kookpunt dalen. De vloeistof gaat over naar verzadigde damp. Dit is een mengsel van damp en vloeistofdeeltjes. In het expansieventiel worden de hoge en lage druk van elkaar gescheiden.
Het expansieventiel kent verschillende uitvoeringen: met vaste smoring (capillair) of variabele smoring (thermostatisch expansieventiel).
Verdamper:
De taak van de verdamper is om de binnenstromende lucht naar het interieur van de auto te koelen. De interieurventilator blaast buitenlucht of gerecirculeerde interieurlucht door de lamellen van de verdamper. De warmte wordt aan de passerende lucht onttrokken. De afgekoelde lucht wordt vervolgens in het interieur geblazen.
Vanuit het expansieventiel stroomt het dampvormige koudemiddel naar de verdamper. De temperatuur, de druk en het kookpunt zijn bij het naar binnenstromen laag. De luchtstroom door de verdamper warmt het koudemiddel op, waardoor het direct begint te koken. Het koudemiddel is bij het verlaten van de verdamper in oververhitte toestand. Nadat het koudemiddel is verdampt op het moment dat het de verdamper verlaat, begint de cyclus weer opnieuw. De compressor zuigt het gasvormige koudemiddel weer aan om opnieuw te comprimeren.
De verdamper zit in het kachelventilatiehuis achter het dashboard ingebouwd.
In de laatste afbeelding worden de onderdelen getoond die hierboven niet zijn genoemd.
- Serviceaansluitingen: deze zijn blauw omkaderd. Deze worden gebruikt om de drukken te controleren met een manometer, en om het systeem leeg te halen of te vullen;
- Hogedruksensor: de oranje omkaderde sensor meet de druk in de hogedrukleiding. De motor-ECU kan daarmee o.a. de opbrengst van de compressor regelen;
- Interieurventilator: de paars omkaderde ventilator blaast lucht in het kachelhuis en daarmee ook door de condensor;
- Koelventilator: de geel omkaderde ventilator blaast buitenlucht door de condensor. Sommige auto’s hebben een aparte ventilator voor de condensor, en andere auto’s gebruiken de koelventilator die ook de radiateur koelt;
- Filter / droger: het filteren van vuildeeltjes en het drogen (ontvochtigen) gebeurt in het groen omkaderde element. Het filter / droger element kan direct naast de condensor gemonteerd zitten, maar hij kan zich ook ín de condensor bevinden.
Drukken en temperaturen:
Door het meten van de drukken en de temperaturen op verschillende plaatsen in het systeem kunnen we nagaan of het systeem correct functioneert. Omdat de druk en temperatuur van het koudemiddel afhangt van de buitenluchttemperatuur, nemen we als richtwaarde een temperatuur van tussen de 25 en 30 °C en een verhoogd motortoerental zodat de aircocompressor voldoende capaciteit heeft.
Door compressie stijgt de temperatuur van het koudemiddel bij het verlaten van de compressor tot ongeveer 70 °C, terwijl de druk varieert tussen de 12 en 15 bar. Het koudemiddel bereikt via het droger/filter het expansieventiel, waar een drukverlaging optreedt en de temperatuur tot iets boven het vriespunt daalt. Wanneer het koudemiddel de verdamper verlaat, is het door de gepasseerde lucht een paar graden opgewarmd.
Op de pagina: Diagnose airconditioning aan de hand van druk en temperatuur worden de meest voorkomende storingen, oorzaken en oplossingen beschreven.
