«Кондиционером... по озоновой дыре?» — Алексей Крылов
АБС № 5 1999 г.

Представьте картину: подъезжает купленная где-нибудь в Германии или Голландии подержанная иномарка к таможенному посту на границе. Выходит таможенник - осмотреть машину, и говорит: «Кондиционер работает? Понятно... Значит, фреон будем стравливать! Масло в двигателе и коробке есть? Хорошо... Будем сливать! Да у вас и шины имеются?... Придется снимать!»

 

«Постойте!, - скажет читатель, - что за бред? Как можно?» Оказывается, можно. Речь идет о неких уже сложившихся на наших таможенных границах правилах. Не будем голословны и откроем два совершенно официальных документа: Постановление Правительства Российской Федерации от 8 мая 1996 г. № 563 и Приказ Государственного Таможенного Комитета РФ от 31 мая 1996 г. № 336.

Прелюбопытные такие документы, понимаете. Называются «О порядке ввоза в Российскую Федерацию и вывоза из Российской Федерации озоноразрушающих веществ и содержащей их продукции». Да еще Приложение к Постановлению №563, в котором разъясняется, что ХФУ-12, а именно дихлордифторметан (CF2Cl2) или, проще говоря, фреон R12, подлежит государственному регулированию (читай - запрещению) ввоза на территорию РФ. Откуда берется, т.е. где водится такой фреон? Ясно где - в автомобильных кондиционерах. В «Перечне продукции, содержащей озоноразрушающие вещества», конкретно сказано, что к такому типу продукции относятся «...кондиционеры на легковых и грузовых автомобилях независимо от того, установлены они или нет» (интересно, кстати, почему забыли про автобусы? Или их кондиционеры не содержат ничего озоноразрушающего?).

Но не будем больше утомлять читателя разного рода документами. Тем более, что не совсем ясно, какое отношение сказанное в них имеет к нам, простым смертным? Оказывается, самое непосредственное.

Озоновая дыра... в голове?

Как известно, на всех холодильных установках (не только автомобильных) в качестве рабочего тела применяются специальные хладагенты. Это газообразные вещества, которые при определенных давлении и температуре способны переходить в жидкое состояние (конденсироваться) и обратно (испаряться). Такие вещества получили общее название - фреоны; при этом существуют различные типы этих хладагентов (R11, R12, R22, R502, R134а и др.).

В автомобильных кондиционерах наибольшее распространение в 70-80-х годах получил уже упомянутый фреон R12.

Сначала все было хорошо - западная автомобильная индустрия устанавливала кондиционеры на многие модели, включая даже автомобили малого класса. Да пришла беда, откуда не ждали. Выяснилось, что тонкая озоновая оболочка Земли, расположенная в верхних слоях атмосферы и задерживающая, как фильтр, опасное для всего живого ультрафиолетовое излучение, легко разрушается при воздействии на нее фреона R12. Образуются так называемые озоновые «дыры» - целые области в атмосфере без озоновой защиты.

Данный факт быстро перерос в глобальную экологическую проблему, и в 1987 году многие страны, включая Россию, подписали Монреальский протокол, согласно которому производство хлорсодержащего фреона R12, как наиболее вредного для экологии, должно последовательно сокращаться, чтобы со временем прекратиться совсем.

Что же тогда использовать в качестве хладагента в автомобильных кондиционерах? Ведь автомобильная промышленность была главным потребителем R12 и, согласно некоторым данным, оказалась «виновником» примерно 19% всех выбросов фреонов в окружающую среду (основные причины - разгерметизация неисправных систем кондиционирования, их обслуживание и ремонт).

Выход нашли: был разработан новый фреон R134а (CF3CH2F), не содержащий хлора, который применяется на современных автомобилях с середины 90-х годов и уже постепенно вытесняет R12. Использование R134а требует изменения конструкции системы кондиционирования. Он не может быть просто заправлен в систему, ранее работавшую на фреоне R12. Так одна проблема породила другую: что делать с кондиционерами старых конструкций, которые работают на фреоне R12?

Цивилизованное решение нашли и здесь. Раз производство сокращается, то, очевидно, продукт дорожает. В скором времени заправлять систему кондиционирования старого автомобиля дорогим фреоном R12 станет просто невыгодно, но, однако, можно. При этом необходимо всемерно заботиться о том, чтобы ни одна молекула R12 при обслуживании и ремонте такого кондиционера не попала в окружающую среду (о том, как это делается, мы расскажем позже). И, заметьте, нигде речь не шла и не идет о каких-либо запретах и гонениях на владельцев старых автомобилей. Нужен тебе «запрещенный» R12? Пожалуйста, только уж плати! Или - переделай систему на использование R134а, что, впрочем, тоже недешево. А вот промышленно производить установки, работающие на R12, во многих странах сейчас нельзя - это противозаконно.

Но «у них» - это у них. А что у нас, в России? У нас, как многие знают, автомобиль еще недавно считался роскошью. А уж кондиционер в автомобиле - это вообще из ряда вон... Наша автомобильная промышленность не выпускает кондиционеров, да и зачем они? Автомобили покупают и без них! Хотя в мире давно установлен факт, что комфортные условия в салоне - это в первую очередь безопасность движения. Но это у них установлено - не у нас. Пусть «у них» и будут озоновые дыры, нам то что?

Сказано - сделано, т.е. подписано и согласовано. Теперь надо выполнять. Неважно что и как, но чтоб об исполнении - доложить!

И таможня взялась за дело. Какое дело? Ясно, какое - борьбы за экологию! Как?

В России любой скажет - чтобы этот поганый фреон «огнем и мечом...» А поскольку «кто с мечом к нам придет, тот от меча и погибнет», то стравить весь фреон в атмосферу - и все дела! Чтобы у них эти дыры и образовались, у супостатов проклятых!

И стравливают ведь! У «мерседесов» и «тойот», «рено» и «фиатов». Чтобы ни одна фреоновая «мышь» через нашу границу не проскочила. И неважно, что у последних моделей автомобилей заправлен R134а, не попадающий под высочайший Приказ (тип фреона обычно указан на специальной наклейке под капотом автомобиля). А вдруг обман? Тут себе-то не веришь, не то что...

Неважно и то, что от таможенного поста «А», где в воздух летят сотни килограммов фреона, до образовавшейся озоновой дыры «Б» может оказаться километров пятьсот, и совершенно необязательно в «их» сторону. До Москвы далеко - не достанет! Когда «дыра» в голове, тут уже не до озона.

Поэтому читателю не следует воспринимать начало статьи, как шутку. Открыв еще одно Постановление Правительства Российской Федерации - от 1 июля 1996 г. № 766 (Приложения № 1 и № 2), прочитаем, что «отработанные минеральные масла», «старые шины, изношенные камеры, покрышки» и многое, многое другое причислено к опасным отходам, «импорт которых на территорию Российской Федерации запрещается», либо «перевозки которых подлежат государственному регулированию.» Чувствуете, чем пахнет? А ну как у нас «борьба» за экологию развернется? Да по всем фронтам?

Впрочем, не будем отвлекаться. Проследим проблему кондиционеров до конца. Итак, фреон выпущен из исправной системы кондиционирования только что купленного автомобиля. Что за этим следует? Правильно, надо его снова заправить! Но так, чтобы и система надежно работала, и окружающая среда не пострадала - действительно, а не на бумаге. Вот тут, чтобы не наделать ошибок, мы должны хорошо разобраться в том, как устроен и работает кондиционер.

Кондиционер - что это такое?

В общих чертах наш журнал уже касался этой темы (см. «АБС-авто», 1997, № 6). Теперь пришла пора влезть в проблему поглубже.

Итак, основная задача кондиционера - создать определенные комфортные условия в салоне, характеризуемые в первую очередь температурой и влажностью воздуха, другими словами, создать микроклимат, не зависящий от температуры окружающей среды. Наибольшее влияние на человека оказывает температура. Ее снижение до 12°С ведет к переохлаждению организма, а повышение свыше 25°С - к быстрой утомляемости. Оптимальным считается диапазон 18-20°С, и именно такую температуру в салоне должна поддерживать система кондиционирования, даже если «за бортом» - больше +30°С.

Чтобы это обеспечить, необходимо охлаждать поступающий в салон воздух, т.е. отнимать у него тепло. А куда деть это тепло? Его нужно «сбросить» снова в окружающую среду. Для этого в кондиционере организуется замкнутый цикл переноса тепла путем принудительной циркуляции хладагента по кругу от конденсора (более распространено название «конденсатор»), расположенного обычно перед радиатором автомобиля, к испарителю, установленному в салоне, и обратно. И конденсатор, и испаритель представляют собой алюминиевые теплообменники и похожи на радиаторы системы охлаждения двигателя и отопителя салона, но рассчитаны на гораздо более высокие давления. В конденсаторе газ охлаждается и конденсируется в жидкость, отдавая тепло окружающей среде. В испарителе, напротив, жидкий хладагент испаряется и забирает тепло у поступающего в салон воздуха. А принудительная циркуляция хладагента в системе обеспечивается компрессором.

Однако для того, чтобы система заработала, этого мало. Во многих автомобилях перед испарителем ставят термовентиль (расширительный клапан). Он снабжен капиллярной трубкой, заполненной специальным гелем. Запаянный конец трубки прижат к выходной части испарителя. При повышении температуры хладагента на выходе из испарителя гель расширяется, прогибает мембрану термовентиля и открывает клапан, увеличивающий подачу хладагента в испаритель. Тем самым осуществляется обратная связь и регулируется подача хладагента в испаритель в зависимости от режима работы кондиционера с учетом условий на улице и в салоне. А чтобы в испаритель на всех режимах хладагент поступал только в жидкой фазе (иначе не охладить воздух, проходящий в салон), перед термовентилем ставят ресивер-осушитель. Функции ресивера - аккумулирование жидкого хладагента, его осушение (отделение воды) и фильтрация от механических частиц.

Система кондиционирования с термовентилем оказывается довольно дорогой. Из-за этого на некоторых автомобилях, в частности, американских, нередко применяют другую схему - с расширительной (дроссельной) трубкой. Трубка устанавливается вместо термовентиля и представляет собой дроссель с фильтром. Ресивер теперь не нужен, но возникает необходимость после испарения поставить аккумулятор. Его основная задача - доиспарить оставшийся жидкий хладагент, иначе попадание жидкости в компрессор выведет последний из строя.

Несмотря на заметное упрощение и удешевление, системы с расширительной трубкой имеют серьезные недостатки. Они связаны, в основном, с отсутствием регулирования (обратной связи). Из-за этого в эксплуатации возможны режимы, когда кондиционер недостаточно охлаждает воздух, поступающий в салон (например, если температура окружающей среды слишком высока). К тому же подобные системы оказались очень чувствительны не только к температуре окружающей среды, но и к грязи, из-за чего количество неисправностей и отказов у них больше. Это ограничило их применение, и на европейских и японских автомобилях они встречаются реже.

Наиболее сложным и дорогим элементом любой системы является компрессор. На легковых автомобилях наибольшее распространение получили три типа компрессоров: аксиально-поршневой с поршнями одностороннего действия, с поршнями двухстороннего действия и спиральный.

Поршневые компрессоры имеют наклонную шайбу, установленную на приводном валу. Наклонная шайба обеспечивает возвратно-поступательное движение поршней в цилиндрах (обычно в компрессоре 4-6 цилиндров). На каждом цилиндре имеются лепестковые клапаны, которые управляют всасыванием и нагнетанием хладагента в систему.

На носке вала находится уплотнение (как правило, торцевое), обеспечивающее герметичность как на вращающемся, так и на неподвижном валу. Вращение на вал передается от коленчатого вала двигателя клиновым ремнем через электромагнитную муфту.

С ее помощью производится включение и выключение компрессора и, соответственно, всей системы. Кстати, компрессор при работе кондиционера периодически выключается, когда давление в системе становится слишком высоким (этим управляет датчик высокого давления).

Частота вращения у поршневых компрессоров ограничена и не должна превышать 4000-6000 об/мин, иначе трудно обеспечить их работоспособность и высокий ресурс. Этих проблем не возникает у спиральных компрессоров, получивших распространение в последние годы (их максимальная частота вращения - до 10000 об/мин). Спиральные компрессоры не имеют изнашиваемых трущихся деталей (за исключением подшипников), практически бесшумны и более надежны.

Компрессор охлаждается и смазывается специальным маслом, тип и количество которого обычно указано на корпусе компрессора. Масло должно обладать определенными свойствами, в частности, способностью образовывать в хладагенте золь - взвесь очень мелких капель, которые затем вместе с хладагентом будут циркулировать в системе. В системах с фреоном R12 чаще применялось минеральное масло. Системы с R134а имеют более высокое рабочее давление и температуру. Для них минеральное масло уже не годится - оно термически разлагается. Поэтому в них обычно применяется синтетическое масло. Несоответствие масла хладагенту приводит к нарушению его циркуляции, а значит, к перегреву и заклиниванию компрессора из-за недостатка смазки. Масла для R12 и R134а между собой несовместимы и при смешивании образуют некую воскоподобную субстанцию, забивающую термовентиль и нарушающую смазку компрессора. По этой же причине оказываются несовместимы и хладагенты.

Компрессор при работе кондиционера потребляет мощность в 3-10 л.с. (что, кстати, всегда вызывает и соответствующее увеличение расхода топлива). Двигатель оказывается сильнее нагружен, а значит, требует более интенсивного охлаждения: приходится устанавливать радиатор больших размеров и дополнительный вентилятор. Кстати, дополнительный электровентилятор для обдува конденсатора обычно включается специальным датчиком при повышении давления в системе свыше 16-20 кг/см2. А чтобы двигатель не реагировал на холостом ходу на включение кондиционера, применяют устройства автоматического увеличения частоты вращения.

Для надежной работы системы кондиционирования на всех режимах в конструкцию вводят целый ряд блокировок. В частности, во всех системах есть датчик низкого давления. При разгерметизации системы, когда давление падает ниже 2 кг/см2, датчик отключает муфту компрессора. Тем самым предотвращается работа компрессора при недостаточной циркуляции масла, приводящая к его заклиниванию.

Есть блокировка и по включению вентилятора обдува испарителя (эту функцию обычно выполняет штатный вентилятор отопителя) - кондиционер не включается, если вентилятор выключен. Это необходимо, чтобы исключить поступление на вход компрессора жидкого хладагента (в системах с расширительной трубкой), либо резкое возрастание давления, вплоть до разрыва трубопроводов (в системе с термовентилем).

При перегреве компрессора (свыше 100°С) муфта выключится по команде соответствующего датчика температуры. То же самое произойдет, если температура воздуха на улице упадет ниже 7-12°С. На некоторых автомобилях применяют даже блокировку дверей - ведь с открытой дверью пропадает смысл охлаждать воздух в салоне.

На автомобилях прошлых лет кондиционеры имели ручное управление, т.е. включение кондиционера и регулирование температуры воздуха в салоне осуществлялись водителем. Сейчас все большее распространение получают климатические установки (Climat Control), автоматически поддерживающие заданную водителем температуру вне зависимости от внешних или внутренних условий. Работой такой установки управляет электронный блок с помощью специальных исполнительных механизмов.

Кондиционер - на отечественную машину?

Кондиционеры еще лет десять назад ассоциировались разве что с дорогими иномарками. С 1992-93г. их применение заметно расширилось, и их стали устанавливать на многие автомобили среднего класса в базовой комплектации. Этот прогресс постепенно доходит и до России. Но пока поставить кондиционер на отечественный автомобиль можно только в качестве дополнительного оборудования. Причем выбор достаточно широк, также как и разброс цен.

Сравнительно дешевы (около 700 долларов за комплект) кондиционеры израильских фирм Bar Levy и Alex, что делает их применение перспективным на нашем рынке. К сожалению, низкая цена не всегда совместима с качеством - встречаются случаи, когда их электропроводка не подходит к автомобилю, да и не все образцы способны справиться с жарой в южных областях страны.

Несколько дороже (около 1000 долларов), но и надежнее продукция итальянских фирм Autoclima и Diavia (последняя является поставщиком для многих автозаводов). Не уступают им кондиционеры ряда немецких и американских производителей. Одним из несомненных мировых лидеров является японская фирма Sanden, выпускающая очень надежные, но и дорогие (1500 долларов и выше) кондиционеры.

Так или иначе, вопрос о том, ставить или нет кондиционер на отечественный автомобиль, пока остается открытым. Ведь четверть или треть от цены всего автомобиля, - это, согласитесь, немало. Однако, если вспомнить, что серийная установка двигателя Renault на «Москвич» не привела к резкому возрастанию цены автомобиля на многие тысячи долларов (попробуйте купить такой мотор, например, во Франции!), можно предположить, что в серийной комплектации автомобиля кондиционер может стать гораздо более доступным.

Проблемы с кондиционерами на наших машинах этим не исчерпываются. Щели в стыках дверей с кузовом, вообще плохая герметизация салона - это серьезно, ведь «дырявые» машины требуют от кондиционера большей мощности.

Впрочем, это мы снова несколько отвлеклись. Нас ведь больше интересует то, что уже стоит и работает на автомобилях. Кондиционер, как видим, очень непростая штука. А чем сложнее агрегат, тем больше вероятность появления неисправностей. И они у кондиционеров - не редкость. Но об этом - в следующей статье.