Решение: охлаждение

Помимо кондиционирования (охлаждения) воздуха в салоне автомобиля летом, система кондиционирования помогает обеспечить хорошую видимость зимой или в прохладные и влажные дни, так как она удаляет влагу из воздуха и, таким образом, предотвращает запотевание стекол. Кроме того, она очищает воздух, поступающий в салон, от загрязнений. Сильное загрязнение воздуха в салоне, в особенности в плотном городском движении, возникает также при работе системы вентиляции автомобиля. Система кондиционирования предотвращает подобное ухудшение условий для пассажиров путем фильтрации воздуха (фильтры вентиляции салона также могут поставляться и без кондиционера) и очистки его от пыли в результате удаления влаги.

Определение тепла

Для понимания принципа работы системы кондиционирования воздуха необходимо понять физические принципы, на которых основана работа системы. В нужном количестве тепло необходимо для жизни и комфорта. Значительные избытки или недостатки тепла вызывают дискомфорт. Контроль количества тепла означает контроль комфорта. Кондиционирование воздуха — это способ контролирования тепла. Для понимания того, как работает система кондиционирования, сначала необходимо понять природу тепловой энергии. Сперва это кажется трудным для понимания, но принципы повышения температуры, испарения, расширения и излучения станут понятными по ходу данной главы. Все тела содержат некоторое количество тепла. Тела, которые существенно теплее температуры человеческого тела, воспринимается теплыми на ощупь. Температура является функцией явного тепла. Если предмет содержит намного меньше тепла, чем человеческое тело, мы говорим, что он холодный на ощупь. Холод — это всего лишь отбор некоторого количества тепла. Тепло всегда передается от более теплой стороны к более холодной. Этот процесс невозможно остановить. Его можно только замедлить при помощи теплоизоляции. Таким образом, система кондиционирования не производит холод, а удаляет тепло. В соответствии с законами природы, тепло всегда передается от более теплого тела к более холодному. Если два тела имеют разную температуру, тепловая энергия будет передаваться от более теплого тела к более холодному, пока оба тела не придут в состояние теплового равновесия при одинаковой температуре. Примеры: когда в холодный день вы выходите на улицу, вы чувствуете холод. Не потому, что холод проникает в ваше тело, а потому, что от вашего тела тепло передается холодному воздуху, вызывая у вас «чувство холода». Верно и обратное: когда вы находитесь в месте, где температура выше температуры тела, вы чувствуете себя теплее, поскольку тепло от более теплого воздуха передается вашему телу.

Теплопередача

Теплопроводность: тепло передается через вещество, от более теплого участка к более холодному путем теплопроводности. Все испытывали это явление, поднимая горячую сковороду с плиты. Ручка сковороды горячая, несмотря на то, что не находится в непосредственном контакте с конфоркой. Метал сковороды проводит тепло к более холодной ручке. (Помните, тепло передается от более теплого тела к более холодному.) Аналогично, металлический прут, нагретый с одного конца, благодаря теплопроводности нагреется и с другого конца.

Излучение: тепло в виде инфракрасных волн излучают все нагретые вещества. Эти волны являются формой энергии. Они повышают температуру любого тела, с которым входят в контакт. Основным источником тепла для Земли является Солнце. Инфракрасное излучение от Солнца проходит через космическое пространство и, попадая на Землю, нагревает ее. Прямой солнечный свет является хорошим примером передачи тепла излучением. Важную роль в тепловом излучении играет цвет. Автомобиль темного цвета нагревается сильнее, чем автомобиль светлого цвета. Это происходит потому, что светлые цвета в большей степени отражают инфракрасные волны, в то время как темные цвета больше поглощают их. Рассматривая тепловое излучение с точки зрения системы кондиционирования воздуха, следует отметить, что конденсатор, содержащий высокотемпературный хладагент, передает и излучает тепло в более холодный наружный воздух.

Конвекция: тепло так же передается (переносится) из одной точки в другую путем перемещения нагретого вещества. Это тепловое движение называется конвекцией. Если открыть кран горячей воды, польется горячая вода, хотя водонагреватель находится на каком-то расстоянии. Это происходит, поскольку движущаяся вода переносит тепло от водонагревателя к крану.