Sprężarka klimatyzacji – do czego służy i dlaczego się psuje?

Znając budowę i zasadę działania układu klimatyzacji łatwo domyślić się, do czego służy sprężarka. Pokrótce, układ klimatyzacji jest dość podobny do układu chłodzenia, bowiem w jednym i w drugim krąży czynnik chłodzący, jedno i drugie służy do chłodzenia, a za chłodzenie samego czynnika odpowiada chłodnica o niemal identycznym kształcie. Nawet parownik klimatyzacji ma swój odpowiednik w układzie chłodzenia, którym jest nagrzewnica. To, co najbardziej różni układ klimatyzacji od układu chłodzenia silnika poza celem ich stosowania to obecność sprężarki. To w niej najwięcej się dzieje. Służy ona nie tylko do wprawiania w ruch czynnika jak pompa wody ciecz, ale również jego sprężania. To właśnie sprężenie czynnika powoduje, że klimatyzacja chłodzi. Sprężony czynnik w stanie ciekłym trafia do skraplacza ponieważ w procesie sprężania powstają duże ilości ciepła, które jest oddawane przez chłodnicę klimatyzacji. Następnie czynnik w stanie ciekłym trafia do parownika, gdzie rozpręża się i przechodzi w stan gazowy, co powoduje gwałtowny spadek temperatury, którą schładzane jest powietrze trafiające przez układ wentylacji do kabiny. Z parownika gaz wraca do sprężarki i proces się powtarza. Przedstawia go poniższe wideo:

Jak widzieliście na filmie, kompresor klimatyzacji jest swego rodzaju pompą ssąco-tłoczącą i jednocześnie urządzeniem sprężającym. Dokładnie taka jest jej funkcja. Musi zarówno zasysać rozprężony czynnik z parownika jak i tłoczyć sprężony do skraplacza. Proces ten następuje naprzemian. Film pokazuje również najpopularniejszy rodzaj sprężarek klimatyzacji o konstrukcji tłokowej. Nie można więc porównać sprężarki klimatyzacji z pompą wody. Lepszym porównaniem byłoby tu ludzkie serce, które również zasysa i tłoczy naszą krew, a w jego wnętrzu następuje przemiana.

Najpopularniejsze sprężarki klimatyzacji, czyli sprężarki tłokowe dzieli się na dwie grupy: o stałej pojemności i o zmiennej pojemności. Pierwsza grupa to sprężarki, w których tłoki pracują zawsze tak samo, pompując zawsze tę samą ilość czynnika, a jedynym zmiennym parametrem jest prędkość obrotowa sprężarki uzależniona od prędkości obrotowej silnika, który napędza ją poprzez pasek. Jej wydajność zależy więc od prędkości obrotowej – im wyższa, tym wyższa wydajność. W takich kompresorach stosuje się sprzęgło elektromagnetyczne na kole pasowym sprężarki, które ją włącza i wyłącza.

W urządzeniach o zmiennej pojemności, zwanych CVC (Clutchless Variable Compressor) kąt pochylenia tarczy, na której zamontowane są tłoki, jest regulowany przez sprężyny reagujące na ciśnienie w układzie. Ciśnienie to kontroluje na bieżąco elektrozawór i to on odpowiada za regulację ciśnienia sprężania czynnika w kompresorze. Przy niskiej prędkości obrotowej silnika, wartość stopnia sprężania jest zwiększana i na odwrót w taki sposób, by realnie uzyskać stałą wydajność. Niektóre sprężarki CVC są na tyle skuteczne i pracują w tak szerokim zakresie ciśnień, że nie stosuje się w nich sprzęgieł włączających napęd, co oznacza, że pracują stale. Gdy klimatyzacja zostanie wyłączona, kompresor ustawia się na minimalna wydajność. Zasadę działania sprężarki CVC pokazuje poniższy materiał wideo.

Sprężarki CVC bez sprzęgła załączającego mają oczywiście swoje zalety i wady. Do zalet należy uproszczenie konstrukcji (wyeliminowania sprzęgła), ciągłe smarowanie sprężarki, efektywniejsze chłodzenie. Mają też i wady, a do nich należą m. in. niższa trwałość przez ciągłą pracę, większa wrażliwość na ubytki czynnika (brak smarowania), wyższa wrażliwość na uszkodzenia mechaniczne (kolizja samochodu).

Patrząc na budowę wewnętrzną sprężarki klimatyzacji nietrudno się domyślić, że to kosztowne urządzenie, składające się z wielu precyzyjnie wykonanych i dopasowanych do siebie elementów. Jeżeli układ klimatyzacji jest sprawny i regularnie serwisowany, nie ma zagrożenia awarią sprężarki. Jedyną przyczyną jej awarii może być tylko naturalne zużycie części. Jednak nie zawsze sprężarka pracuje w idealnych dla niej warunkach.

Najczęściej sprężarka klimatyzacji ulega zatarciu przez brak oleju w układzie. Może to być zarówno następstwem braku czynnika chłodzącego, który jest zmieszany z olejem jak i przez niepodanie oleju do czynnika podczas jego wymiany w serwisie. Inną przyczyną zatarcia sprężarki jest dostanie się do układu zanieczyszczeń. Może to nastąpić, na przykład poprzez długotrwałe rozszczelnienie lub podczas wymiany któregoś z elementów, np. skraplacza, parownika lub samej sprężarki. Jak już wspominałem w poprzednim artykule, do układu przedostaje się również woda, która nie może być usunięta gdy osuszacz jest długo nie wymieniany. Jedną z przyczyn awarii sprężarki jest również podanie zbyt dużej ilości czynnika do układu (tzw. dobijanie) lub samego oleju, co prowadzi do blokowania pracy sprężarki. Szczególnie na to narażone są sprężarki CVC.

Powodem awarii sprężarki może być również niska wydajność, niekoniecznie nieszczelność skraplacza. Mało wydajny skraplacz powoduje wyższą temperaturę w układzie, a to może skutkować przegrzaniem sprężarki. Tego typu zdarzenie zwykle poprzedza spadek wydajności układu klimatyzacji (brak chłodzenia).

Jak pokazuje praktyka warsztatowa, najczęściej dochodzi do awarii sprężarek, które zostały nieprawidłowo wymienione w serwisie. Dlatego należy przestrzegać pewnych procedur, a to rzecz jasna zwiększa koszty całej operacji. I tu niekiedy serwisy, ale i klienci chcą zaoszczędzić.

Jak w przypadku wymiany każdego podzespołu w samochodzie, przed przystąpieniem do prac należy ustalić przyczynę jego awarii. Bez tego, wymiana urządzenia nie ma większego sensu, chyba, że sprężarka się zwyczajnie zużyła. Gdy sprężarka uległa zatarciu z pewnością wewnątrz układu znajdują się opiłki. Niektóre serwisy zalecają płukanie układu przeznaczonymi do tego środkami chemicznymi i to należy zrobić, ale producenci sprężarek zalecają również wymianę skraplacza, z którego teoretycznie nie da się usunąć opiłków na nowy. Konieczna jest również wymiana osuszacza i zaworu rozprężnego. Po wypłukaniu układu środkami chemicznymi należy je usunąć, najlepiej przy pomocy azotu.

Przed zamontowaniem nowego kompresora należy uzupełnić w nim stan oleju do poziomu zalecanego przez producenta. Najlepiej wylać ze starego kompresora olej i taką samą ilością napełnić nowy, gdyż zawsze w nowej sprężarce jest trochę oleju nowego, zalanego fabrycznie. Nalanie zbyt dużej ilości oleju do sprężarki jest jedną z częstych przyczyn jej awarii. Zawsze należy stosować się do zaleceń producenta sprężarki i używać tylko oleju do niej przeznaczonej. Przed uruchomieniem układu należy wykonać kilkanaście obrotów wałem sprężarki (nie kołem pasowym!) by rozprowadzić olej w sprężarce. Używa się do tego specjalnych kluczy. Po zamontowaniu wszystkich elementów należy napełnić układ czynnikiem i po uruchomieniu silnika pozostawić włączony na kilka minut.

To podstawowe pytanie odnośnie każdego z droższych urządzeń w samochodzie. Najlepiej jest oczywiście wymienić kompresor na nowy i tego samego producenta co oryginalny, ale ceny takiej operacji mogą odstraszać. Sam kompresor to wydatek zwykle nie mniejszy niż 1000 zł, do tego dochodzą pozostałe części i praca mechanika. Średnio więc wymiana kompresora to wydatek rzędu 1500-2500 zł. Innym rozwiązaniem jest zastosowanie tańszych zamienników nierenomowanych producentów, ale to niezbyt dobry pomysł. My zalecamy wymianę kompresora tylko i wyłącznie na oryginalny (czyt. tego samego producenta co fabryczny). Alternatywnym rozwiązaniem jest naszym zdaniem jego regeneracja, która przeprowadzona właściwie, w dobrym serwisie przywróci sprężarce pełną sprawność. Jest to z pewnością lepsze rozwiązanie niż zastąpienie kompresora fabrycznego kiepskiej jakości zamiennikiem.