Z całą pewnością ludzkie samopoczucie zależy w dużym stopniu od jakości i składu otaczającego powietrza, a dokładnie od:

• proporcjonalnego udziału odpowiednich składników gazowych, a także pary wodnej odpowiedzialnej za jego wilgotność,
• wysokości jego temperatury,
• prędkości jego przepływu przez ludzki organizm,
• stopnia zawartych w nim gazowych i stałych zanieczyszczeń,
• przyjemnego lub przykrego zapachu.
• skład, poprzez zapewnienie odpowiedniego stopnia i szybkości wymiany zużytego powietrza na świeże,
• odpowiednia temperatura, poprzez umożliwienie jego ogrzewania lub chłodzenia,
• czystość, poprzez jego filtrację.
• dmuchawy odpowiedzialne za krążenie powietrza we wnętrzu pojazdu,
• mechaniczne lub absorbujące filtry powietrza zasysanego oraz (w niektórych przypadkach) obiegowego,
• parownik,
• nagrzewnica,
• chłodnica obiegu oziębiającego powietrze, która jednocześnie pełni rolę skraplacza,
• sprężarki absorbera (w systemie absorpcyjnym) lub czynnika chłodzącego,
• układu automatycznej regulacji,
• sterowników,
  • przedniej szyby (czasem również szyb bocznych),
  • na nogi kierowcy i pasażera siedzącego z przodu,
  • na pozostałą część kabiny pojazdu.
  • czy potrzebna jest zmiana regulacji?
  • w jakiej części układu należy ją ewentualnie przeprowadzić?
  • jaki ma być wektor i zakres danej zmiany?
  • Czy realna temperatura we wnętrzu kabiny jest inna niż temperatura pożądana?
  • Jaka jest ewentualna różnica między tymi wartościami?
  • Którą część instalacji należy przeregulować, aby uzyskać pożądany wynik?
  • Jaka ma być wartość i kierunek tych zmian?
  • poprzez zmianę wartości temperatury wymiennika ciepła, czyli szybkość, z jaką płyn przepływa przez nagrzewnice, częstotliwości sprężarki bądź stopnia mocy grzałek absorbera w systemie chłodniczym,
  • poprzez zmianę stopnia wydajności dmuchawy.

Organizmowi, który przebywa w zamkniętym pomieszczeniu trudno obiektywnie ocenić wyżej wymienione parametry. Kiedy ludzkie ciało jest odizolowane od naturalnego środowiska, jego reakcje na otaczające warunki nie zawsze mogą być właściwe. Najlepiej widoczne jest to na przykładach. Udowodniono bowiem, że realny wpływ na ludzkie samopoczucie ma dopiero powietrze, w którym stężenie tlenu jest niższe niż 16 proc., a dwutlenku węgla większe niż 3 proc. Jednocześnie zagrożenie dla zdrowia pojawia się dopiero przy stężeniu dwutlenku węgla większym niż 10 proc, a zagrożenie życia przy stężeniu przekraczającym 20 proc. Odnotowano jednak sytuacje, w których ludzie skarżą się na duszność nawet wtedy, kiedy powietrze zawiera wystarczające ilości tego pierwiastka i jednocześnie śladową ilość trującego dwutlenku węgla. Oznacza to, że uczucie duszności jest ściśle uzależnione od wszystkich wyżej wymienionych parametrów.

Równowaga cieplna organizmu może zostać zachowana zarówno dzięki naturalnym, jak i sztucznym regulatorom oddawania ciepła do atmosfery. Naturalna regulacja możliwa jest między innymi dzięki mechanizmowi pocenia się, czy szybkości krążenia krwi. Sztuczna regulacja polega z kolei na stosowaniu odzieży, urządzeń grzewczych, klimatyzacji bądź wentylacji. Im bardziej skrajne temperatury, tym naturalne metody regulacji termicznej stają się mniej wydajne. Zachodzi wtedy potrzeba skorzystania z mechanicznych rozwiązań. Oznacza to, że skrajnie wysokie lub niskie temperatury mają istotny wpływ na funkcjonowanie organizmu ludzkiego. Ważne jest więc zapewnienie w obiektach zamkniętych możliwości odpowiedniej regulacji temperatury oraz jakości powietrza. Jest to bowiem ściśle związane zarówno z komfortem, jak i samopoczuciem przebywających tam osób.

urządzenia klimatyzacyjne

Urządzenia klimatyzacyjne zainstalowane w obiektach, w których przebywają ludzie mają za zadanie utrzymywać na stałym, ustalonym wcześniej poziomie optymalne parametry powietrza wewnątrz pomieszczeń. Te parametry, to między innymi:

Klimatyzowane obiekty korzystają zazwyczaj z mechanicznych urządzeń nadmuchowych, wyciągowych bądź łączonych, które umożliwiają częściowe czerpanie powietrza z zewnątrz i z wewnątrz obiegu. Zwiększa to efektywność pracy, zapewniając przy tym znaczne oszczędności w poborze energii. Nieco inaczej sprawa wygląda w przypadku kabin pojazdów, gdzie stosunek objętości klimatyzowanej kabiny do znajdujących się w niej pasażerów jest niski. Taka sytuacja wymusza korzystanie wyłącznie z powietrza zewnętrznego.

Kontrola stopnia nawilżenia powietrza jest możliwa dzięki doprowadzeniu go przez system specjalnych komór zraszających wodą lub zawierających odpowiednie czynniki (sorbenty) pochłaniające parę wodną. 

Regulacja temperatury jest z kolei możliwa dzięki wymiennikom ciepła działającym na zasadzie samochodowej chłodnicy. Powietrze, które przepływa przez wymienniki styka się w nich ze stosunkowo dużą powierzchnią chłodzącą lub ogrzewającą. Do ogrzewania powietrza stosowane są zwykle specjalne ciecze, zaś do chłodzenia stosuje się tak zwane parowniki obiegu chłodniczego, które działają na zasadzie sprężarkowej lub absorpcyjnej.

Oczyszczanie powietrza przekazywanego do klimatyzacji odbywa się dzięki filtrom blokowanym w zespoły o rozmaitych funkcjach mechanicznych, elektrostatycznych, a także chemicznego wiązania zanieczyszczeń zapachowych w formę gazów i oparów.

Pamiętajmy jednak, że pełna klimatyzacja spełnia swoją rolę jedynie w specjalnych pomieszczeniach. W takich obiektach, jak mieszkania, sklepy czy samochody całkowicie wystarczająca jest częściowa klimatyzacja, nie obejmująca zwykle regulacji wilgotności.

Instalacje klimatyzacyjne w samochodach

Klimatyzacja jest wykorzystywana w coraz szerszym stopniu. Stosuje się ją już nie tylko w samochodach z wyższej półki, ale również w autach niższej klasy, autobusach, ciężarówkach czy maszynach rolniczych. Śmiało można powiedzieć, że jest ona obecnie standardowym rozwiązaniem technicznym.

Specyfika przestrzeni we wnętrzach tych pojazdów determinuje konstrukcję stosowanych w nich instalacji klimatyzacyjnych, które charakteryzują się uproszczoną budową pozwalającą na intuicyjną i szybką ich obsługę przez kierowców. W związku z tym nie stosuje się w tego typu instalacjach elementów odpowiedzialnych za korygowanie wilgotności powietrza.

Standardowa instalacja klimatyzacyjna stosowana w samochodzie to zblokowany zespół urządzeń, w którego skład wchodzą następujące elementy:

Tego typu układ klimatyzacyjny zapewnia szereg funkcji, takich jak chłodzenie powietrza w przypadku wysokich temperatur na zewnątrz układu i jego ogrzewanie podczas niskich temperatur atmosferycznych. Ten zintegrowany system gwarantuje ponadto przewietrzanie wnętrza pojazdu oczyszczonym świeżym powietrzem.

Powietrze atmosferyczne dostaje się do wnętrza nadwozia poprzez filtr wstępny, który wykonany jest z materiałów włóknistych charakteryzujących się efektem elektrostatycznym. Oznacza to, że powoduje on przyciąganie odmiennie naelektryzowanych cząstek zanieczyszczeń, w konsekwencji czego zatrzymywane są zanieczyszczenia o ziarnistości nie większej niż 0,5 mikrona. Są to między innymi pyłki mineralne, przemysłowe i roślinne, kropelki mgły, bakterie oraz wszelkie stałe produkty niezupełnego spalania paliwa, a także inne większe ciała o stałej budowie. Wymiana filtru przy standardowych warunkach użytkowania zalecana jest co 15-20 tyś. km przebiegu auta.

Kolejnym etapem wędrówki powietrza w układzie klimatyzacyjnym jest filtr absorpcyjny wyposażony we wkład z granulowanego aktywnego węgla. Filtr ten osadzony jest w piankowym podłożu wykonanym z tworzywa sztucznego, które gwarantuje ochronę antywstrząsoą, przy jednoczesnym zachowaniu niskich oporów przepływu. Granulki węglowe są porowate. dzięki temu mogą zapewnić powierzchnię aktywną nawet do 1000 m2 na gram. Warto przy okazji zaznaczyć, że mimo takiej budowy granulki są niezwykle odporne na ścieranie i rozkruszanie. Wyklucza to ryzyko powstawania niebezpiecznego pyłu węglowego. Dzięki wiążącym właściwościom węgla wszelkie gazy i opary o przykrym zapachu zostają zredukowane do stopnia, w którym nie są odczuwalne dla ludzkiego nosa.

Stopień wentylacji uzależniony jest od prędkości obrotowej wirnika dmuchawy, która regulowana jest w sposób płynny lub skokowy. Dzięki wykorzystaniu właściwości różnicy ciśnień powstających na powierzchni nadwozia podczas jazdy i wnętrza auta, proces wentylacji może odbywać się bez udziału wirnika dmuchawy. Powietrze, które wlatuje do wnętrza nadwozia rozdzielane jest poprzez system specjalnie zaprojektowanych kanałów. Dzięki ręcznie sterowanym przymykanym przepustnicom powietrze może być dystrybuowane w odpowiednich proporcjach pomiędzy nadmuch:

Powietrze odprowadzane jest poprzez instalacje zamontowaną w tylnej części pojazdu.

Za ogrzewanie odpowiedzialna jest specjalna nagrzewnica. Jest to pewnego rodzaju wymiennik cieplny, którego element hydrauliczny zintegrowany jest z systemem chłodzenia silnika. Pełni on jednocześnie rolę dodatkowej chłodnicy. Tego typu system grzewczy nazywany jest systemem zależnym, ponieważ jego funkcjonowanie jest ściśle uzależnione od pracy silnika. System zależny posiada szereg zalet, takich jak: energooszczędność (wykorzystuje ciepło odpadowe), niezawodność (bardzo prosta budowa), niezależność działania. Największą wadą tego systemu jest całkowity brak ogrzewania podczas postojów, co jest szczególnie uciążliwe w przypadku autobusów czy aut ciężarowych.

Na zupełnie innej zasadzie działają niezależne systemy grzewcze, napędzane przez autonomiczne urządzenia paliwowe. Dzięki własnemu napędowi mogą one pracować również w czasie postojów, niemniej jednak są one jednocześnie bardziej energochłonne i awaryjne (bardziej skomplikowana budowa).

W Ostatnim czasie coraz bardziej upowszechniają się systemy hybrydowe, które wykorzystują ciepło pracującego silnika w czasie jazdy, a podczas postoju korzystają z niezależnego palnika podgrzewającego płyn przepływający przez nagrzewnicę. Tego typu rozwiązanie posiada dodatkową zaletę, która polega na możliwości rozgrzania układu chłodzącego przed zapaleniem silnika. Ta funkcjonalność bardzo usprawnia rozruch auta w sezonie zimowym.

W czasie sezonu letniego dopływ płynu grzejnego do nagrzewnicy pozostaje zamknięty.  W zamian za to funkcjonuje parownik cieczy chłodzącej, będący drugim wymiennikiem ciepła. Sprężarka bądź absorber układu chłodniczego są zasilane przez podstawowy układ elektryczny auta, jednak niewielki pobór mocy nie obciąża zbytnio elektryki.

Regulacja instalacji klimatyzacyjnej w samochodzie

Klimatyzacja w dzisiejszych samochodach jest bardzo efektywna, a jednocześnie prosta oraz intuicyjna w obsłudze. Jedyne, co użytkownik musi zrobić, to ustawić pokrętło na odpowiedniej temperaturze. Za cały proces regulacji parametrów powietrza odpowiedzialny jest elektroniczny układ nastawczy, który działa w oparciu o skomplikowany system czujników: temperatury powietrza czy działania takich podzespołów, jak parownik, nagrzewnica czy dmuchawa. Utrzymanie pożądanej temperatury zależy bowiem od zintegrowanej regulacji wielu parametrów jednocześnie.

W przypadku sterowania ręcznego każdy parametr musi zostać ustawiony przez człowieka obsługującego dane urządzenie. Automatyczna regulacja musi przebiegać dokładnie w ten sam sposób. Aby dobrze rozumieć mechanizm działania automatycznego układu sterowania, warto przeanalizować proces decyzyjny zachodzący podczas regulacji ręcznej.

Człowiek korzystający z klimatyzacji we wnętrzu kokpitu podczas regulacji temperatury kieruje się subiektywnymi odczuciami umiarkowanej, zbyt wysokiej bądź zbyt niskiej temperatury. Układ sterujący nie odczuwa tego typu bodźców, a więc nie potrafi w satysfakcjonujący użytkownika sposób wyregulować temperatury we wnętrzu pojazdu. Może jedynie utrzymać temperaturę zadaną przez człowieka. Oznacza to, że ręczna regulacja jest niezbędna, ponieważ ludzkie ciało odbiera temperaturę w sposób indywidualny. Mówiąc prościej, jedni ludzie w tych samych warunkach mogą odczuwać chłód, inni ciepło, a jeszcze inni umiarkowanie. Odczucia cieplnego komfortu nie sposób więc przełożyć na uniwersalną temperaturę.

Subiektywne odczucie ciepła bądź zimna determinuje następujące pytania:

Na podstawie wniosków z zapadają decyzję i konkretne działania w postaci regulacji pokrętła temperatury. Podczas regulacji automatycznej, system sterujący musi działać w oparciu o dostarczane przez czujniki sygnały informacyjne:

Na pierwszy rzut oka wszystko przebiega niemal identycznie, istnieje jednak pewna zasadnicza różnica. Polega ona na zdolności człowieka do rozróżniania chłodu i gorąca. Automat nie jest na tyle inteligentny, żeby samodzielnie odróżnić mróz od upału, potrzebuje więc odpowiednich czujników umieszczonych na zewnątrz pojazdu.

Intensywność chłodzenia oraz ogrzewania może być regulowana na dwa sposoby:

Człowiek potrafi wybrać właściwą metodę w oparciu o własną intuicję. Automat musi jednak skorzystać z pomocy specjalnego programu, który w odpowiedni sposób interpretuje zebrane z czujników dane oraz informacje o działających podzespołach. Dzięki temu może on ustalić możliwości regulacyjne.