Устройство и работа систем отопления и вентиляции автомобилей и автобусов
Обновлено: 17.05.2024
Устройство и работа систем отопления и вентиляции автомобилей и автобусов
ОТОПЛЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ
Требования пожарной безопасности
Heating, ventilation and conditioning
Fire safety requirements
Дата введения 2013-02-25
Применение настоящего свода правил обеспечивает соблюдение требований к системам отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, противодымной вентиляции зданий и сооружений, установленных Федеральным законом от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности".
Сведения о своде правил
1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Федеральным государственным бюджетным учреждением "Всероссийский ордена "Знак Почета" научно-исследовательский институт противопожарной обороны" (ФГБУ ВНИИПО МЧС России), ОАО "СантехНИИпроект"
Информация об изменениях к настоящему своду правил публикуется разработчиком в его официальных печатных изданиях и размещается в информационной системе общего пользования в электронно-цифровой форме. В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация и уведомление размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет
ВНЕСЕНЫ: Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие приказом МЧС России от 27.02.2020 N 119 c 27.08.2020; Изменение N 2, утвержденное и введенное в действие приказом МЧС России от 12.03.2020 N 152 c 12.09.2020
Изменения N 1, 2 внесены изготовителем базы данных
1 Область применения
1.1 Настоящий свод правил применяется при проектировании и монтаже систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, противодымной вентиляции вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений.
1.2 Настоящий свод правил не распространяется на системы:
а) отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха защитных сооружений гражданской обороны; сооружений, предназначенных для работ с радиоактивными веществами, источниками ионизирующих излучений; объектов подземных горных работ и помещений, в которых производятся, хранятся или применяются взрывчатые вещества;
б) специальных нагревающих, охлаждающих и обеспыливающих установок и устройств для технологического и электротехнического оборудования; аспирации, пневмотранспорта и пылегазоудаления от технологического оборудования и пылесосных установок.
2 Нормативные ссылки
В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ Р 53296-2009 Установка лифтов для пожарных в зданиях и сооружениях. Требования пожарной безопасности
ГОСТ Р 53299-2013 Воздуховоды. Метод испытаний на огнестойкость
ГОСТ Р 53300-2009 Противодымная защита зданий и сооружений. Методы приемо-сдаточных и периодических испытаний
ГОСТ Р 53301-2013 Клапаны противопожарные вентиляционных систем. Метод испытаний на огнестойкость
ГОСТ Р 53302-2009 Оборудование противодымной защиты зданий и сооружений. Вентиляторы. Метод испытаний на огнестойкость
ГОСТ Р 53303-2009 Конструкции строительные. Противопожарные двери и ворота. Метод испытаний на дымогазопроницаемость
ГОСТ Р 53305-2009 Противодымные экраны. Метод испытаний на огнестойкость
ГОСТ Р 53306-2009 Узлы пересечения ограждающих строительных конструкций трубопроводами из полимерных материалов. Метод испытаний на огнестойкость
Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных стандартов, сводов правил и классификаторов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим сводом правил следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем своде правил приняты следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 воздушный затвор: Конструктивный элемент этажного ответвления воздуховода от вертикального коллектора, обеспечивающий разворот потока газов (продуктов горения), перемещаемых в воздуховоде, в противоположном (обратном) направлении для предотвращения задымления вышележащих этажей.
3.2 дымоприемное устройство: Проем или отверстие в канале системы вытяжной противодымной вентиляции с установленной в них сеткой или решеткой или с установленным в них дымовым люком или нормально закрытым противопожарным клапаном.
3.3 дымовой канал (дымовая труба): Вертикальный канал прямоугольного или круглого сечения для создания тяги и отвода дымовых газов от теплогенератора (котла), печи вверх в атмосферу.
3.4 дымоход: Канал, по которому осуществляется движение продуктов горения внутри печи.
3.5 дымоотвод: Канал для отвода дымовых газов от теплогенератора до дымового канала или наружу через стену здания.
3.6 дымовая зона: Часть помещения, защищаемая автономными системами вытяжной противодымной вентиляции, конструктивно выделенная из объема этого помещения в его верхней части при применении систем с естественным побуждением.
3.7 дымовой люк (фонарь или фрамуга): Автоматически и дистанционно управляемое устройство, перекрывающее проемы в наружных ограждающих конструкциях помещений, защищаемых вытяжной противодымной вентиляцией с естественным побуждением тяги.
3.8 клапан противопожарный: Автоматически и дистанционно управляемое устройство для перекрытия вентиляционных каналов или проемов в ограждающих строительных конструкциях зданий, имеющее предельные состояния по огнестойкости, характеризуемые потерей плотности и потерей теплоизолирующей способности:
- нормально открытый (закрываемый при пожаре);
- нормально закрытый (открываемый при пожаре или после пожара);
- двойного действия (закрываемый при пожаре и открываемый после пожара).
3.9 клапан дымовой: Клапан противопожарный нормально закрытый, имеющий предельное состояние по огнестойкости, характеризуемое только потерей плотности, и подлежащий установке непосредственно в проемах дымовых вытяжных шахт в защищаемых коридорах и холлах (далее - коридоры).
3.10 отступка: Пространство между наружной поверхностью печи или дымового канала и защищенной или незащищенной от возгорания стеной или перегородкой из горючих или трудногорючих материалов.
3.11 помещение с постоянным пребыванием людей: Помещение, в котором люди находятся непрерывно более двух часов.
3.12 помещение без естественного проветривания при пожаре: Помещение (в том числе коридор) без открываемых окон или проемов в наружных ограждающих строительных конструкциях или помещение (коридор) с открываемыми окнами или проемами площадью, недостаточной для наружного выброса продуктов горения, предотвращающего задымление этого помещения при пожаре в соответствии с положениями пункта 8.5.
3.13 противодымная вентиляция: Регулируемый (управляемый) газообмен внутреннего объема здания при возникновении пожара в одном из его помещений, предотвращающий поражающее воздействие на людей и (или) материальные ценности распространяющихся продуктов горения, обусловливающих повышенное содержание токсичных компонентов, увеличение температуры и изменение оптической плотности воздушной среды.
3.14 противодымный экран: Автоматически и дистанционно управляемое устройство с выдвижной шторой или неподвижный конструктивный элемент из дымонепроницаемого материала группы горючести не ниже Г1 на негорючей основе (сетке, тканом полотне и т.п.), устанавливаемый в верхней части под перекрытиями защищаемых помещений или в стеновых проемах с опуском по высоте не менее толщины образующегося при пожаре дымового слоя и предназначенный для предотвращения распространения продуктов горения под межэтажными перекрытиями, через проемы в стенах и перекрытиях, а также для конструктивного выделения дымовых зон в защищаемых помещениях.
3.15 разделка: Утолщение стенки печи или дымового канала в месте соприкосновения с конструкцией здания, выполненной из горючего материала.
3.16 система противодымной вентиляции вытяжная: Автоматически и дистанционно управляемая вентиляционная система, предназначенная для удаления продуктов горения при пожаре через дымоприемное устройство наружу.
3.17 система противодымной вентиляции приточная: Автоматически и дистанционно управляемая вентиляционная система, предназначенная для предотвращения при пожаре задымления помещений зон безопасности, лестничных клеток, лифтовых шахт, тамбур-шлюзов посредством подачи наружного воздуха и создания в них избыточного давления, а также для ограничения распространения продуктов горения и возмещения объемов их удаления.
3.18 тамбур-шлюз: Объемно-планировочный элемент, предназначенный для защиты проема противопожарной преграды, выгороженный противопожарными перекрытиями и перегородками, содержащий два последовательно расположенных проема с противопожарными заполнениями или большее число аналогично заполненных проемов при принудительной подаче наружного воздуха во внутреннее выгороженное таким образом пространство - в количестве, достаточном для предотвращения его задымления при пожаре.
3.19 нижняя часть помещения (коридора): Часть помещения (коридора), защищаемого приточно-вытяжной противодымной вентиляцией, расположенная ниже дымового слоя при пожаре.
3.20 помещение с высокой плотностью пребывания людей: Помещение площадью 50 м и более с постоянным или временным пребыванием людей числом более одного человека на 1 м площади помещения, не занятой оборудованием и предметами интерьера.
3.21 системы противодымной тоннельной вентиляции приточно-вытяжные: Автоматически и дистанционно управляемые вентиляционные системы, предназначенные для удаления продуктов горения непосредственно из транспортного отсека тоннеля при возникновении в нем пожара и компенсирующей подачи воздуха в этот отсек с ограничением распространения в нем продуктов горения.
В зависимости от принудительного (управляемого) перемещения газовоздушных потоков в защищаемом транспортном отсеке тоннеля приточно-вытяжные системы противодымной тоннельной вентиляции проектируются в соответствии с одной из ниже приведенных схем:
- продольной схеме, при которой механически побуждаемая тяга вентиляторов вытяжных и приточных систем односторонне направлена по нормали к плоскостям проходных сечений транспортного отсека тоннеля (параллельно продольной оси этого отсека);
- поперечной схеме, при которой посредством механически побуждаемой тяги вентиляторов вытяжных и приточных систем осуществляется принудительное перемещение потоков, образующихся при пожаре продуктов горения и воздушных потоков в плоскостях проходных сечений транспортного отсека тоннеля (перпендикулярно продольной оси этого отсека);
- продольно-поперечной схеме, при которой посредством механически побуждаемой тяги вентиляторов вытяжных и приточных систем осуществляется принудительное перемещение потоков, образующихся при пожаре продуктов горения в плоскостях проходных сечений транспортного отсека тоннеля (перпендикулярно продольной оси этого отсека), а воздушных потоков - по нормали к тем же плоскостям (параллельно продольной оси того же отсека).
3.19-3.21 (Введены дополнительно, Изм. N 1).
4 Основные положения
4.1 В зданиях и сооружениях следует предусматривать технические решения, обеспечивающие пожаровзрывобезопасность систем отопления, вентиляции и кондиционирования.
4.2 Для всех систем противодымной вентиляции, кроме совмещенных с ними систем общеобменной вентиляции, уровни шума и вибрации действующего оборудования при пожаре или при приемосдаточных и периодических испытаниях не нормируются.
4.3 При реконструкции и техническом перевооружении действующих производственных, жилых, общественных и административно-бытовых зданий допускается использовать существующие системы отопления, вентиляции и кондиционирования, в том числе противодымной вентиляции, если они отвечают требованиям настоящих правил.
Устройство системы обогрева и вентиляции салона автомобиля
Подогревно-вентиляцтонное устройство расположено под задней частью передней панели. Оно может подавать свежий воздух из окружающей среды, или из салона автомобиля (рециркуляция). Воздух, посредством регулирующего устройства, воздуховодов и каналов подается к выбранным водителем соплам. Сопла А и В, подающие воздух вдоль автомобиля, оснащены рычажками, дающими возможность регулировки количества подаваемого воздуха и его направления в вертикальной плоскости.
Лицевая панель регулирующего устройства схематически показана на рисунке. Рычажок 1 служит для регулировки количества подаваемого воздуха. В левом положении (напротив символа неподвижного вентилятора) количество подаваемого воздуха зависит только от естественного напора, т.е. от скорости автомобиля (система не работает). Передвижение рычажка вправо вызывает включение наддува, причем в первом положении количество подаваемого воздуха наименьшее, а в третьем положении наибольшее. Рычажок 2 направляет воздух к выбранному соплу. При установке рычажка напротив оного из находящихся под ним символом, происходит подача воздуха к выбранным соплам.
Рычажок 3 служит для выбора способа вентиляции. В крайнем левом положении в салон автомобиля поступает только свежий воздух. Перемещение рычажка вправо постепенно прекращает подачу окружающего воздуха во внутренний объем автомобиля. При крайне левом положении рычажка 3 воздух, находящийся в автомобиле, подвергается полной рециркуляции. Этим режимом рекомендуется пользоваться при преодолении сильно загазованных участков дорог или туннелей, а также для быстрого обогрева салона автомобиля. Если автомобиль оснащен системой кондиционирования воздуха, система рециркуляции позволяет быстро достичь существенного снижения температуры в салоне.
Рычажок 4 регулирует температуру воздуха, поступающего из обогревателя. В левом положении обогреватель не действует. Перемещение рычажка вправо ведет к росту температуры воздуха, поступающего в салон.
Обогревно-вентиляционное устройство состоит из следующих основных узлов: нагревателя, вентилятора, приводимого в действие Электродвигателем, кожухов, заслонок и устройства управления. Нагреватель устройства подключен к системе охлаждения двигателя, т.е. эффективность подогрева воздуха, поступающего внутрь автомобиля, зависит от температуры охлаждающей жидкости.
Системы отопления обитаемых объектов транспортных средств
Для поддержания нормальных температурных условий в салоне применяют отопители, использующие теплоту от двигателя или источника. В первом случае теплота, выделяющаяся в двигателе, может передаваться воздуху в системе охлаждения двигателя (в случае жидкостного охлаждения) или в системе выпуска отработавших газов (в случае воздушного охлаждения).
При отборе теплоты из системы охлаждения двигателя горячая жидкость подается в теплообменник, расположенный в воздуховоде системы вентиляции. При отборе теплоты непосредственно от отработавших газов применяется промежуточный теплоноситель — вода. Выпускной трубопровод имеет водяную рубашку, под которой нагретая вода подается в теплообменник, расположенный также в воздуховоде. Недостатками систем, использующих теплоту двигателя, являются возможность его переохлаждения при интенсивном теплообмене, зависимость от режима работы двигателя и прекращение работы системы отопления при останове двигателя.
Системы отопления с собственным источником теплоты (действующим независимо от двигателя) состоят из подогревателя (топливный насос с электроприводом, распылитель, свеча, камера сгорания), теплообменника и вентилятора с электродвигателем. Теплоносителем может служить воздух или жидкость (последнее сложнее). Недостатком таких систем является дополнительный расход топлива.
В комбинированных системах используется теплота от двигателя и имеется собственный источник теплоты. Последний включается при останове или переохлаждении двигателя.
Расположение теплообменника в системе вентиляции и отопления имеет важное значение. Эффективность теплоотдачи от поверхностей теплообменника выше, если вентилятор установлен на выходе из него.
Наиболее широкое распространение получили системы отопления, связанные с системой жидкостного охлаждения двигателя. Количество воздуха, поступающего в кузов из таких систем, зависит не только от интенсивности работы вентилятора, но и от скорости встречного потока воздуха.
Системы отопления с собственным источником теплоты имеют следующие характеристики:
Воздух, поступающий в кабину в зимнее время, необходимо не только нагревать, но и увлажнять, чтобы обеспечить его нормальные температурно-влажностные параметры.
Увлажнение воздуха в кабине происходит за счет естественных выделений организма человека. Кроме того, возможно попадание в кабину осадков. Однако для поддержания комфортных условий этого недостаточно. Возникает необходимость в увлажнении воздуха, что может быть обеспечено с помощью различных специальных отопителей.
Отопители, использующие теплоту от радиатора водяного охлаждения двигателя, имеют простую конструкцию. Недостатком отопителей этого типа является прекращение подачи теплого воздуха в кабину при остановке вентилятору двигателя. Это происходит не только при выключении двигателя, но и при низких температурах воздуха, когда вентилятор системы охлаждения двигателя отключается для предотвращения переохлаждения двигателя.
Отопители, которые используют теплоту отработавших газов, также просты по конструкции. Недостатком таких устройств является опасность попадания отработавших газов в кабину при нарушении герметичности системы или подсоса. Подобный недостаток свойствен также отопителям, в которых применяется воздух из моторного отсека, в частности, двигателей с воздушным охлаждением. С учетом указанных недостатков разработан ряд конструкций отопителей с промежуточным теплообменником, в которых теплоносителем служит вода или воздух. Недостатком таких отопителей является необходимость в постоянной работе двигателя. Как только она прекращается, перестает работать и система отопления. В связи с малым термическим сопротивлением существующих конструкций кабин автомобилей температура воздуха в них начинает падать довольно быстро. Чтобы избежать падения температуры в кабине, водитель вынужден не останавливать работу двигателя, иногда очень мощного, поэтому фактические эксплуатационные расходы отопителей подобного типа увеличиваются. Этого недостатка лишены автономные отопители.
Таблица. Количество воздуха, поступающего в кузов, м3/мин
Источник воздуха, поступающего в кузов
Вентилятор и встречный поток
На рисунке показана конструкция отопительно-вентиляционной установки, которая является типичным примером отопителей, применяемых на колесных и гусеничных машинах. В таблице приведены технические характеристики этой установки.
Данная установка может работать в режиме отопления или вентиляции отделения обитаемости в зависимости от условий эксплуатации машины.
Отопительно-вентиляционная установка состоит из цилиндрического металлического кожуха 3, внутри которого смонтирован теплообменник 20 и электродвигатель 13. На валу электродвигателя с одной стороны закреплен вентилятор 12 для подачи подогреваемого воздуха, а с другой — фрикционная муфта 10, передающая вращение топливному насосу 7, нагнетателю 6 и распылителю 5.
Таблица. Технические характеристики отопительно-вентиляционной
Топливный насос, нагнетатель и распылитель установлены на одном приводном валу внутри теплообменника.
Теплообменник состоит из трех концентрично расположенных и сваренных друг с другом цилиндров. Внутри теплообменника находятся камера 17 сгорания, диффузор 18 и камера 19 догорания. В камеру сгорания ввернута свеча 4 накаливания. Воздух для горения попадает в установку через патрубок 75, в котором расположена трубка 14 для подачи топлива к насосу.
Для выхода продуктов сгорания установка имеет выпускной патрубок 8, на котором монтируется датчик 9 (указатель горения). В крышку кожуха на выходе нагретого воздуха вмонтирован датчик 7 (указатель перегрева). Перемещение фрикционной муфты выполняется рычажком 11.
Топливо через электромагнитный клапан, предназначенный для дистанционного отключения подачи топлива к топливному насосу при перерывах в работе установки, поступает от насоса по трубке к распылителю. Вращающийся конический распылитель под действием центробежных сил разбрасывает и превращает подаваемое топливо в туман. Одновременно нагнетатель через патрубок засасывает из отсека воздух для горения и, смешивая его с распыленным топливом, создает рабочую смесь, которая загорается от соприкосновения с раскаленной свечой 4. После пуска установки горение поддерживается без участия свечи за счет соприкосновения с разогретыми частями камеры сгорания. Меньшая часть топлива сгорает в камере сгорания, а большая — в камере догорания, в которую продукты горения через окна проходят по кольцевому пространству, нагревая стенки теплообменника, и через выпускной патрубок выбрасываются наружу. Выброс отработавших газов осуществляется через патрубок в крыше, к которому подведен выпускной патрубок отопителя.
Крыльчатка вентилятора засасывает воздух для нагрева и направляет его по кольцевому пространству теплообменника, где он нагревается от стенок. Контроль за работой отопителя осуществляется с помощью термодатчиков, установленных на выходе отработавших газов и подогретого воздуха. От датчика 9 смонтированного на выпускном патрубке, загорается или гаснет лампа на правом щитке приборов, сигнализирующая о начале или конце работы отопителя.
Условия, в которых водитель не испытывает перегрева или переохлаждения, резкого движения воздуха и других неприятных ощущений, можно считать комфортными. Комфортные условия для зимы отличаются от летних в основном тем, что зимой водитель тепло одет.
Главным из параметров, определяющих тепловое состояние водителя, являются температура, влажность и скорость движения воздуха, температура и свойства окружающих его поверхностей. При различных сочетаниях этих параметров теплоощущения могут быть одинаковыми.
Комфортные условия целесообразно представить как совокупность рекомендуемых значений следующих параметров:
температура, влажность и скорость воздуха, максимальный перепад температуры воздуха в помещении и вне его, температура окружающих поверхностей (пол, стены, потолок) предельно допустимые концентрации посторонних примесей в воздухе, подача воздуха в ограниченное помещение (кузов, кабина) на одного человека в единицу времени или кратность воздухообмена и др.
При выборе средств тепловой защиты следует учитывать специфику их применения на ТС: хранение под открытым небом при воздействии осадков и солнечной радиации, действие вибрации в широком диапазоне частот, загрязнение пылью и др. Важным требованием к средствам тепловой защиты является их высокая прочность и долговечность при сравнительно невысокой стоимости.
К системе вентиляции и отопления относятся воздушные входы с наружной стороны кузова, вентиляторы, нагреватель, воздуховоды, заканчивающиеся соплами, наружные выходы из кузова или выходы в замкнутый контур, а также механизм управления направлением и температурой потока воздуха. Система вентиляции и отопления дополняется специальными элементами , служащими для проветривания кузова. Проветривание путем открытия окон не является вентиляцией. Эти два понятия очень часто ошибочно отождествляются.
Проветривание кузова
Проветриванием называется свободная циркуляция воздуха, определяемая естественной разницей давлений, вызванной обтеканием кузова струями воздуха. Поступающий при этом внутрь кузова воздух позволяет освежить воздух в кузове, устранить загрязнения, например табачный дым, и изменить температуру внутри кузова.
Забор воздуха для проветривания осуществляется с тех поверхностей кузова, на которых давление избыточное, а вывод воздуха производится из зон пониженного давления.
Вентиляция и обогрев кузова
Вопросы вентиляции и отопления подобно вопросам запирания кузовов представляют собой специальную проблему, не являющуюся предметом проектирования. Роль конструктора и изготовителя кузова ограничивается установлением атмосферных условий внутри кузова, проектированием входов и выходов потоков воздуха, размещением отопителя определенного типа и устройством воздуховодов.
Параметры атмосферы помещения кузова известны из многочисленных исследований и испытаний (рис. 1). Хотя их деление на зоны условно, частично эти параметры приняты практикой и отражены в нормах как значения, соответствующие среднему человеческому организму.
Рис. 1. Физические параметры помещения кузова автомобиля.
Внешние входы и выходы воздуха размещают с учетом принципов аэродинамики. Размещая выходы воздуховодов в кузове, следует учитывать распределение температур (рис. 2). Потоки воздуха должны быть направлены так, чтобы тепло распределялось соответствующим образом, а именно наиболее высокая температура воздуха должна быть в зоне возле ступней и наиболее низкая — возле головы водителя и пассажиров. При действующем отоплении для такого распределения тепла требуется подача дополнительных холодных струй воздуха.
Рис. 2. Распределение температур по поперечному сечению кузова автобуса.
В результате соотношения числа сопел холодного и теплого воздуха должно быть 1:2. Причем должна быть предусмотрена индивидуальная регулировка холодного воздуха как по направлению (легче всего с использованием шарового шарнира), так и по подаче. Подача теплого воздуха должна регулироваться от 0 до 100%.
Система отопления автомобиля
Тонкий металл кузова легковой машины или кабины грузовика моментально реагирует на колебания атмосферной температуры. Летом в салоне температура может повыситься до 40 – 50 градусов. Зимой температура в салоне или кабине отличается от наружного мороза на 2 -3 градуса. Водители и пассажиры автотранспорта спасаются от летнего перегрева, включая кондиционер или открывая окна. Зимой обеспечить нормальную температуру в салоне может только система отопления автомобиля. В климатических условиях России нормальная работа автомобильного отопителя актуальна две трети года.
Принцип работы автомобильного отопителя
В истории автомобиля существовали даже такие виды отопления салона, как компактные угольные и дровяные печи, газовые лампы. Позже для отопления использовались выхлопные газы. Автомобилестроители практически отказались от водяного отопления салона, которое применялось в некоторых моделях пассажирских автобусов. Нагретая вода, циркулирующая по трубопроводам под креслами и на стенах салона, быстро охлаждалась, отопительная система отличалась низким КПД.
Современные отопительные системы преимущественно используют жидкость охлаждения двигателя для обогрева салона, с ее помощью, нагретым и отфильтрованным атмосферным воздухом. Для принудительного забора воздуха используется вентилятор. Воздух нагревается теплоотдачей работающего автомобильного двигателя, интенсивность его подачи регулируется в ручном или автоматическом режиме.
Нормально функционирующий автомобильный отопитель, который водители называют просто «печкой», зимой нагревает воздух в салоне до 20 – 25 градусов тепла. Дополнительной функцией автомобильной печки становится прогрев запотевших или заледеневших стекол машины, оттаивание примерзших стеклоочистителей.
Виды отопительных систем
В общем виде автомобильные печки разделяют на штатные (установленные автопроизводителем) и дополнительные, которые владельцы машин устанавливают самостоятельно. У большинства иномарок автомобильный отопитель собран в едином блоке с кондиционером, составляя климатическую систему.
Конструкция штатных систем отопления
Стационарная система отопления автомобиля с двигателем внутреннего сгорания (дизельным или бензиновым), в качестве источника тепла использует рабочий нагрев мотора.
У большинства отопительных систем вентилятор забора воздуха и теплообменник (радиатор печки) устанавливаются перед перегородкой моторного отсека. Отводящим и подводящим трубопроводами теплообменник соединен с системой охлаждения автомобильного двигателя. Атмосферный воздух, нагнетаемый вентилятором, при проходе через соты радиатора нагревается. После этого подогретый воздух проходит через салонный фильтр и по трубопроводам подается на вентиляционные дефлекторы салона.
Система охлаждения двигателя
У различных моделей авто дефлекторы располагаются в центральной консоли, в центре и по бокам «торпедо», под лобовым стеклом, могут выходить в ногах задних пассажиров. Обычная температура работающего двигателя в 90 градусов обеспечивает нагрев воздуха, подаваемого в салон, до 30 – 35 градусов.
Важным качеством отопительной системы становится регулировка подачи теплого воздуха. Сила подачи воздуха регулируется поворотом регулятора или нажатием кнопки с пиктограммой вентилятора (у систем кондиционирования).
Ручные регулировки направления воздуха в стороны заслонками дефлектора очень приблизительны. Гораздо точнее работают регулировки климатических установок. После установки водителем нужной температуры в бортовом компьютере, блок управления климат-контроля по температурным датчикам через сервоприводы автоматически регулирует положение открытия или закрытия заслонок.
Устройство современного отопителя салона с кондиционером
Отопительные системы многих моделей авто могут использовать прямой и рециркуляционный режимы подачи нагретого воздуха. Режим рециркуляции работает при закрытой основной заслонке забора воздуха. В такой позиции втяжной вентилятор отопительной системы использует только объем воздуха из салона. При этом увеличивается температура воздуха, в салоне пропадают неприятные запахи дорожной пыли, автомобильных выхлопов.
Наиболее эффективно рециркуляционный режим работает в автоматических установках климат-контроля. Блок управления климатом, ориентируясь на показания газоанализаторов, автоматически включает режим рециркуляции при обнаружении вредных веществ в атмосферном воздухе. Так же автоматически режим рециркуляции отключается, если повышается процент углекислого газа в салоне от дыхания пассажиров.
Автономные отопители салона
Кроме функций отопления при включенном двигателе, в ряде случае необходимо обеспечить предварительный обогрев салона и прогрев двигателя. Для этого на грузовики и легковые модели устанавливают автономные отопители и предпусковые подогреватели. Среди качественных производителей автономных отопителей выделяются бренды Webasto, Eberspacher, российская марка «Планар».
Несмотря на недоверие владельцев легковых машин к автономным отопителям, польза такого прибора очевидна. При его применении не нужен холостой прогрев двигателя, что приносит значительную экономию горючего. Используя дистанционное включение автономного обогревателя, водитель садится за руль в теплый салон с чистыми стеклами и готовыми к работе «дворниками». Снижается износ мотора за счет отказа от холодного пуска с охлажденным маслом.
Для грузовиков в ряде стран Евросоюза автономные отопители законодательно признаны обязательным оборудованием. Без них водителям магистральных грузовиков запрещено ночевать или отдыхать в кабинах на придорожных стоянках и грузовых паркингах. Таким образом европейские власти борются с дополнительными выбросами вредных выхлопов работающих двигателей в атмосферу, снижают уровень шумов.
Чаще всего автономные обогреватели работают на основном топливе двигателя. Поэтому их модели разделяют на бензиновые, дизельные, газовые. По конструкции эти обогреватели подобны.
Все модели, собранные в отдельном компактном корпусе, используют:
- герметичную камеру сгорания;
- трубопровод подачи горючего от штатного топливного бака;
- нагнетатель воздуха;
- циркуляционный насос;
- теплообменник;
- свечу зажигания или накала;
- датчик перегрева;
- блок управления.
Бензиновые подогреватели воздуха для легковых машин более компактны. При мощности, достигающей 46 кВт, их можно установить под капотом автомобиля. Дизельные отопители и предпусковые жидкостные подогреватели двигателя для грузовиков отличаются большей мощностью (до 82 кВт) и размерами.
Электрический автономный обогреватель не использует автомобильное топливо, работает по принципу тепловентилятора. Отопительное устройство часто называют автофеном. В герметичном керамическом корпусе установлены втяжной и вытяжной вентиляторы, электрическая спираль или керамические элементы, нагревающие воздух. У автономного электрического фена, питающегося от аккумулятора через прикуриватель, мощность недостаточна, чтобы полноценно отапливать салон, поэтому его используют как дополнительный источник обогрева.
Стационарный электрический обогреватель подобной конструкции, работающий от бортовой электросети, стал основой отопительной системы электромобилей. Именно он обеспечивает тепловой комфорт в салоне, встроенный в блок климатической системы и дополненный обогревом всех кресел машины.
Обслуживание и ремонт отопительных систем легкового автотранспорта
Самостоятельное обслуживание отопительных систем легковых автомашин обычно сводится в замене салонного фильтра, который нужно менять через 7000 – 15000 километров пробега (в зависимости от запыленности местности, загазованности городской атмосферы). Процедура замены может быть довольно сложной, так как требует разборки перчаточного ящика или педалей управления.
Замена салонного как и воздушного фильтров рекомендуется менять на реже одного раза в 15 тыс.км.
Типичные неисправности печки обычно проявляются одновременно с ухудшением работы охлаждения двигателя и связаны с засорением радиаторов грязью, пылью, тополиным пухом. Самостоятельная очистка радиаторов грубыми механическими способами не рекомендуется, так как тонкий металл теплообменника легко повредить. При обращении в автосервис механики очищают радиаторы сжатым воздухом или водной струей с соблюдением максимально возможных давлений. При более сложных поломках штатного или автономного отопителя лучше воспользоваться помощью квалифицированных специалистов.
Ремонт отопительной системы может потребовать замену:
- радиатора (при механическом износе сот, течах антифриза);
- крыльчатки или электродвигателя вентилятора;
- патрубков и тройников;
- элементов электрической схемы управления (резисторов, контроллеров, термодатчиков);
- микроредукторов приводов заслонок;
- кранов отопителя;
- сервоприводов воздушных заслонок;
- клапанов рециркуляции;
- переключателей режимов работы.
Все демонтажные и монтажные работы с отопительной системой нужно проводить по технологическим картам производителя. Ремонт требует точной диагностики, знания расположения узлов системы, методов разборки и сборки. Квалифицированные автосервисы одновременно с ремонтом печки проводят дезинфекцию салона и воздушных вентиляционных каналов, промывают радиатор.
Управление системой основано на регулировании обогревающего фактора.
При полном отключении источника тепла система действует как вентиляция.
Система вентиляции и отопления является сложным агрегатом (рис. 3), и эффективность ее определяется производительностью вентилятора, имеющего, по меньшей мере, две скорости .
Рис. 3. Система вентиляции и отопления автомобиля VW К70: волнистые стрелки — теплый воздух; прямые стрелки — холодный.
Кроме того, значительная роль отводится воздуховодам и механизмам управления заслонками (рис. 4).
Рис. 4. Система вентиляции и отопления автомобиля VW К70: прямые стрелки — холодный воздух; волнистые стрелки — теплый; A — заслонка нижнего воздуховода; B — термостатический клапан; C — вентилятор; D — канал подвода воды от системы охлаждения двигателя; P — канал возврата воды из подогревателя; W — подогреватель; K — заслонка верхнего воздуховода; 1 — сопло обдува переднего стекла; 2 — воздуховод бокового потока воздуха; 3 — воздуховод среднего потока воздуха.
При размещении сопел воздуховодов на панели приборов кузова легкового автомобиля обеспечивается хорошее распределение температур преимущественно только для передней части пассажирского отсека. Поэтому кузова автомобилей большого класса снабжены дополнительными воздуховодами, направляющими струи теплого воздуха непосредственно на ноги пассажиров, сидящих на заднем сиденье, или дополнительным отопителем, размещаемым обычно под панелью заднего окна (рис. 5).
Рис. 5. Схема системы вентиляции и отопления автомобиля Mercedes-Benz 600.
В кузовах автобусов, как правило, должны предусматриваться продольные каналы, распределяющие потоки воздуха по всему кузов.
Для обеспечения определенной температуры воздуха в салоне автобусов применяют системы, работающие независимо от двигателя. Отопитель в этом случае представляет собой самостоятельный агрегат, вырабатывающий тепло и распространяющий его по воздуховодам (рис. 6).
Рис. 6. Схема кондиционера фирмы Behr в автомобиле Mercedes-Benz 350S.
Кондиционер автомобиля
Кондиционер, кроме определенной температуры и движения воздуха, обеспечивает необходимую влажность. Основным условием эффективности кондиционирования является герметичность кузова. Немногие кузова отвечают требуемым критериям герметичности.
Кондиционер состоит из увлажнителя с уравнительным клапаном, конденсатора с резервуаром для жидкости и обезвоживающим фильтром и компрессора с магнитной муфтой (рис. 7).
Рис. 7. Автономная система вентиляции и отопления 95L фирмы Webasto (тепловая производительность 9500 ккал/ч; подача теплого воздуха температурой до 80°C 500 м3/ч; масса около 25 кг; потребление электроэнергии 100 Вт).
В зонах с умеренным климатом кондиционер не окупается. Однако в южных районах он играет важную роль в кузовах автомобилей и автобусов.
Обогрев, вентиляция и кондиционирование воздуха
Производители автомобилей постоянно стараются повысить комфортабельность салона автомобиля. Первые автомобили были открытыми и не защищали пассажиров от непогоды. Автомобили 20-х гг. уже имели крышу, которая защищала пассажиров задних сидений автомобиля. Автомобили с закрытым кузовом и отапливаемым салоном появились в 1950 г. В 70-е гг. стали широко применяться автомобильные кондиционеры.
Современные системы вентиляции и отопления стали более совершенными и производительными и могут обеспечить водителя и пассажиров более высоким уровнем комфорта. В настоящее время практически все автомобили оборудуются отопителями, которые смешивают потоки горячего и холодного воздуха. Большие бесшумные и многоскоростные вентиляторы заменили воздухозаборники нагнетательного типа, уменьшив зависимость работы систем отопления и вентиляции от скорости движения автомобиля. Получают все большее распространение терморегуляторы с электронным управлением, поддерживающие заданный уровень температуры в салоне. Для сокращения нежелательного солнечного нагревания через окна и особенно через ветровое стекло используют тонированные стекла и отражающие металлизированные покрытия.
Типичная минимальная комплектация серийного автомобиля состоит из отопителя смешивающего типа, многоскоростного и малошумного центробежного вентилятора и направляющих каналов с заслонками, которые распределяют воздух к ветровому и боковым окнам и в салон автомобиля на уровне лица и нижней части ног.
Использование отопителя для оттаивания замерзшего стекла в холодное время года приводит к замедлению прогрева двигателя, поэтому все большее распространение получают ветровые стекла с электрическим нагревателем. Современные проволочные нагреватели вставляются внутрь стекла в процессе производства. Толщина проводников настолько мала, что они практически невидимы и поэтому не ухудшают обзорность. Электрический обогрев стекол не только быстр и эффективен, но и помогает двигателю быстрее прогреваться, создавая дополнительную нагрузку через генератор.
Системы вентиляции многих автомобилей комплектуются эффективными фильтрами. Кроме фильтров, которые задерживают пыль и твердые частицы, используются фильтры с активированным углем, улавливающие загрязняющие вещества и запахи.
Отопление салона кузова автобуса обычно осуществляется с помощью калориферной системы, использующей теплый воздух от радиатора системы охлаждения двигателя. Теплый воздух поступает в отопительные каналы кузова и из них в салон и кабину водителя. Вентиляция салона кузова автобуса производится через систему отопления, через открывающиеся боковые окна, вентиляционные люки, расположенные в крыше над проходом пассажирского салона, и через воздухозаборник, находящийся в передней части автобуса.
Если Вы обнаружили ошибку или хотите дополнить статью, выделите ту часть текста статьи, которая нуждается в редакции, и нажмите Ctrl+Enter. Далее следуйте простой инструкции.
Читайте также: