Климатическая установка

Очень часто летом самоходные уборочные машины и тракторы используются в условиях повышенных температур. Кабины с кондиционерами обеспечивают комфортность рабочего места даже в жару.

Многие еще помнят о комбайнах и тракторах с кабинами без кондиционера. Работать на них приходилось обычно с открытым окном, чтобы создать хотя бы легкую прохладу от езды на скорости. Закрывалась кабина лишь в условиях сильной запыленности, и перед механизатором стояла дилемма: или быть вспотевшим, но чистым, или грязным, зато обдуваемым легким бризом. К счастью, сегодня кабины без кондиционера ушли в далекое прошлое.

По большому счету, существует три типа кондиционеров. Первый, простейший, регулируется вручную: в нем и температура, и направление воздушного потока, и число оборотов вентилятора задаются от руки. Затем имеются климатические установки с автоматической регулировкой температуры; при этом направление воздушного потока и число оборотов вентилятора регулируются вручную. Во многих тракторах с богатой комплектацией используются полностью автоматизированные кондиционеры. Они контролируют температуру и распределение воздуха с помощью датчиков и управляют соответствующими системами регулирования. Такая конструкция климатической установки приведена на рисунке.

Иллюстрация конструкции автоматизированной климатической системы

Однако давайте рассмотрим, как же функционирует климатическая установка, которая дает приятную прохладу в жаркие рабочие будни? В конце концов, принцип ее действия немногим отличается от принципа действия холодильника. Главную роль здесь играет хладагент, который циркулирует по замкнутому кругу в трубопроводе кондиционера. Благодаря смене его агрегатного состояния, то есть переходу из жидкого состояния в газообразное и наоборот, тепло забирается из окружающей среды и/или отдается в нее. Таким образом, хладагент транспортирует тепло из кабины трактора наружу. До недавних пор в кондиционерах использовался хладагент R134a, который также называют тетрафлуоретаном. В будущем планируется переход на диоксид углерода, который оказывает меньшее влияние на климат, к тому же с начала 2017 года тетрафлуоретан запрещено использовать в автотранспортных средствах.

Хладагент циркулирует в замкнутом круге благодаря использованию компрессора. Он всасывается в холодном газообразном состоянии и уплотняется до 16 бар. Это приводит к его нагреванию до 60–100 °C, при этом хладагент, едва попадая в конденсатор, тут же остывает. Производительность климатической установки можно регулировать с помощью компрессора. Стандартные компрессоры имеют от 3 до 10 малых поршней, с помощью которых хладагент всасывается и транспортируется по замкнутому кругу циркуляции. С помощью скошенной шайбы их можно двигать туда-сюда. При изменении угла скошенной шайбы изменяется ход поршня, а следовательно, и расход хладагента. Поскольку сжимать можно только хладагент в газообразном состоянии, смазка поршней производится с помощью специального масла, которое находится непосредственно в хладагенте. Привод осуществляется с помощью клинового ремня.

По принципам регулировки различаются компрессоры, в которых управление циркуляцией хладагента осуществляется за счет соотношения давления внутри компрессора, и компрессоры с внешней регулировкой давления. В последнем случае скорость подачи хладагента изменяется с помощью регулировочного клапана посредством управления климатом. Компрессоры с системой внутренней регулировки можно полностью отключить с помощью специальной муфты; компрессоры с системой внешней регулировки работают постоянно, однако скорость подачи хладагента может очень сильно сокращаться.

Уплотненный и нагретый компрессором хладагент попадает в конденсатор. Здесь он пропускается через большое количество трубок и ламелей, которые предназначены для ускорения передачи тепла в окружающий воздух благодаря большой поверхности соприкосновения. Окружающий воздух с помощью набегающего воздушного потока и вентилятора подается через конденсатор и/или через радиатор. Это, в свою очередь, обеспечивает быстрое охлаждение хладагента. Здесь и изменяется его агрегатное состояние: из газа он превращается в жидкость.

Теперь хладагент, находясь в жидком состоянии, под большим давлением устремляется через трубопроводы к расширителю. В этом узле регулируется давление хладагента. Эта настройка может осуществляться посредством регулировочного расширительного клапана или постоянного дросселя. Регулировочный расширительный клапан обеспечивает точную настройку количества хладагента под соответствующий режим работы, на который, например, может оказывать влияние температура хладагента. При использовании постоянного дросселя в испаритель всегда подается постоянное количество хладагента. Оно предварительно определяется изготовителем, а затем подстраивается под оптимальный режим работы оборудования.

После снижения давления еще жидкий хладагент попадает в испаритель. При низком давлении он поглощает из окружающего воздуха, который засасывается с помощью вентилятора извне или из кабины, тепло и переходит в газообразное состояние. Испаритель, как и конденсатор, состоит из целой структуры трубок и ламелей, которые предназначены для увеличения поверхности соприкосновения. В завершение охлажденный воздух проходит через теплообменник системы отопления и попадает в кабину. Здесь можно при необходимости производить подстройку температуры путем нагревания. Газообразный хладагент поступает обратно в компрессор, где происходит его повторное уплотнение.

С целью обеспечения установки достаточным количеством хладагента в системе имеется компенсационный бак. В зависимости от конструкции расширителя бак вместе с интегрированной сушкой может находиться в области высокого или низкого давления. При наличии встроенного расширительного клапана компенсационный бак будет располагаться перед испарителем в зоне высокого давления, при наличии постоянного дросселя — в зоне низкого давления за испарителем. Основное назначение сушилки заключается в том, чтобы отфильтровать воду, которая проникла в установку через негерметичные поверхности.

Современные климатические установки предлагают большое многообразие различных настроек. Так, например, можно регулировать, откуда будет поступать воздух, который подается на испаритель, а затем в кабину. В режиме подачи свежего воздуха он будет всасываться через клапан подачи свежего воздуха, расположенный снаружи кабины, а затем очищаться от пыли с помощью фильтра.

Режим замкнутой циркуляции воздуха в кабине дает возможность повторно охлаждать и фильтровать воздух, находящийся внутри, блокируя при этом подачу воздуха снаружи. Эта функция может оказаться весьма полезной, например, при внесении на поля навозной жижи, поскольку тогда запах в кабину практически не проникает. В автоматизированных климатических установках благодаря встроенным сенсорам контроля качества воздуха регулировка подачи / внутренней циркуляции воздуха осуществляется автоматически. Концентрация вредных компонентов в нем измеряется с помощью датчиков, и при достижении порогового значения система автоматически переключается на режим замкнутой циркуляции.

Блок управления автоматизированной климатической установки обеспечивает, как показано на рисунке, точную регулировку температуры. С помощью различных датчиков он измеряет ее внутри и снаружи, а также непосредственно за испарителем. Затем фактическая температура в тракторе сравнивается с температурой, заданной механизатором с помощью элементов управления. В зависимости от оснащения климатической установки блок управления, регулируя системы отопления/охлаждения и подачи/распределения воздуха, пытается компенсировать разницу между заданной и фактической температурой. Регулировка охлаждения осуществляется с помощью настройки расхода хладагента и дросселирования испарителя. Однако возможность скорректировать все автоматические регулировки вручную или перевести установку в ручной режим по-прежнему сохраняется.

Итак: полностью автоматизированная климатическая установка стала вполне традиционной и привычной во многих кабинах тракторов и сельхозмашин. Основные ее элементы – это компрессор, конденсатор, расширительный клапан или, соответственно, дроссель и испаритель. При правильном обслуживании системы держать голову в холоде уже ничто не помешает.

Текст: Александр Бертлинг
Фото: Лукас Кольсман
График: Раульф

Подпишись и читай материал полностью

Следующий репортаж

Тест-драйвы Тесты PROFI Тесты AGROREPORT AGROSALON Новинки Репортажи Драйв НОВОСТИ Агросалон В мире В России О компаниях ТРАКТОРЫ Cадовые 150 л.с. и ниже 150 л.с. — 450 л.с. 450 л.с. и выше Гусеничные ПОЧВА Бороны Глубокорыхлители Культиваторы Плуги