Há quem diga que conforto é muito bom, mas tem um custo e para o sistema de ar-condicionado dos automóveis, representa de 5 a 12% da potência do motor a combustão e até 50% da potência do motor elétrico.
Sistemistas do setor automotivo estão investindo em inovações para melhorar a eficiência energética e evitar perdas, não apenas para veículos com motores térmicos (que funcionam com combustíveis fósseis e renováveis), mas também para veículos híbridos e elétricos.
Mas antes, vamos conhecer os componentes de um circuito de ar-condicionado:
Compressor: Comprime o refrigerante em um estado gasoso (sob alta pressão, a alta temperatura, na forma de vapor) e o envia ao condensador.
Condensador: localizado na parte frontal do veículo, resfria o vapor que retorna ao seu estado líquido.
Secador receptor: evita a formação de água (umidificação) no refrigerante.
Válvula de expansão: esfria o refrigerante antes de entrar no evaporador, reduzindo sua pressão (elevando ao mesmo nível da pressão do evaporador).
Caixa de ar: localizada abaixo do painel e conectada à antepara (no lado do capô do motor), ajusta a temperatura e a distribuição de ar na cabine de acordo com os requisitos do usuário. Quando atravessa o evaporador, o refrigerante evapora a baixa temperatura e baixa pressão. Então o ar passa e o evaporador é resfriado, antes de ser soprado na cabine. O radiador aquece o ar que o atravessa, elevando a temperatura da cabine em clima frio.
Para veículos elétricos, é possível montar um sistema de bomba de calor que funcione como um sistema de ar-condicionado reversível. Esse sistema captura calorias do ar externo, entregando-as ao interior do veículo no modo de aquecimento e, inversamente, evacua calorias do ar da cabine para o exterior no modo de ar-condicionado. Este sistema gera eficiências energéticas significativas e, portanto, melhora a autonomia da bateria.
O sistema aquecedor de PTC é usado como fonte de calor para aquecimento e fornece informações através de um circuito de controle interno e executa comunicação LIN com amplificador automático do A / C.
Com base nos sinais do A / C, um microcomputador dentro do aquecedor PTC controla a saída do aquecedor pelo PWM.
PWM (Modulação por largura de pulso) é um sistema que controla corrente e tensão, alterando a taxa de serviço de uma onda de pulso de frequência constante.
O PWM é usado como método de ajuste da tensão de saída quando o inversor é usado como fonte de alimentação para controlar a velocidade do motor.
O PWM altera o tempo de aplicação da tensão (largura de pulso) usando um elemento semicondutor e controla o aquecedor de PTC.
PTC significa "Coeficiente de Temperatura Positiva" e é um material cerâmico com titanato de bário como componente principal.
Quando a corrente é aplicada, ele aquece. Ao atingir uma certa temperatura (temperatura Curie), a resistência aumenta repentinamente, limitando a corrente e mantendo uma quantidade constante de aquecimento.
Ponto de Curie, é a temperatura na qual o magnetismo permanente de um material se torna um magnetismo induzido.
A unidade de controle da bomba de calor realiza comunicação LIN com o amplificador automático A /C, converte os valores de tensão que são inseridos do sensor de temperatura do refrigerante de descarga do compressor e do sensor de temperatura do refrigerante de sucção do compressor para os valores de temperatura e transmite os valores de temperatura para o amplificador automático de A / C.
Controla a válvula de 2 vias de comutação de canais de refrigerante e a válvula de 3 vias de comutação de canais de refrigerante pelo sinal de solicitação do amplificador automático de A / C.
O sistema de climatização aquece ou resfria o ar retirado do exterior do veículo e o distribui aos vários passageiros na temperatura exigida, de forma manual e automática, além de fornecer ventilação de uma a seis zonas no veículo, oferecendo um excelente nível de conforto e personalização.
Os sistemas de climatização de várias zonas oferecem conforto ideal para cada passageiro, mas outras tecnologias e recursos podem ser adicionados.
O controle climático de zona dupla é o processo de dividir o interior de um veículo em seções ou zonas e cada seção pode ter uma configuração de ar-condicionado separada.
O controle climático faz parte do sistema de climatização (ventilação, aquecimento e ar-condicionado), que também controla o degelo dos para-brisas, o aquecimento da direção e dos assentos.
A maioria dos sistemas de controle climático automotivo pode ser descrita utilizando sensores e uma unidade de controle (ECU) para adicionar recursos ao ar-condicionado básico do veículo.
Os sensores medem a temperatura dentro e fora do veículo, para que o sistema possa se ajustar automaticamente e manter uma configuração constante dentro do veículo, independentemente da temperatura externa.
Os sensores também testam o ar em busca de partículas indesejadas nos dispositivos de purificação do ar para limpar o ar, remover odores e ajustar a umidade antes de entrar na cabine de passageiros.
Vários tipos de sistemas são descritos com cada zona, se beneficiando das vantagens listadas acima. Um sistema avançado de controle do ar-condicionado pode ter mais de um compressor no compartimento do motor, um exemplo está em alguns modelos Sprinter da Mercedes Benz.
Controle climático de zona dupla
Existem controles separados para o motorista e o passageiro da frente, permitindo que eles tenham temperaturas e velocidades de ventilador diferentes, se desejado. Isso proporciona que os lados esquerdo e direito do veículo tenham ar-condicionado diferente. Os controles para ambas as zonas estão no painel, onde normalmente se encontram os controles do ar-condicionado.
Controle climático de três zonas
Existem controles separados para o motorista, o passageiro da frente e o banco traseiro. Isso permite que os passageiros nos bancos traseiros do veículo tenham suas próprias configurações, independentemente das configurações duplas da frente. Os controles do controle climático do banco traseiro geralmente estão localizados na parte traseira do console central. Para veículos como minivans, SUVs e utilitários com uma terceira fila de bancos, as configurações do segundo banco geralmente são usadas para a terceira fila.
Controle climático de quatro zonas
Existem controles separados para o motorista, passageiro da frente e o banco traseiro são divididos em dois com controles separados para cada metade, permitindo que quatro passageiros desfrutem de suas próprias configurações de controle climático. Se houver cinco passageiros no veículo, a pessoa sentada no meio do banco traseiro desfrutará de uma mistura das configurações traseira esquerda e direita.
Devido às diferentes zonas, as janelas de ar-condicionado estão localizados em várias áreas ao redor do interior do veículo. Além da localização regular das janelas de saídas no painel, janelas extras podem ser localizadas na parte traseira do console central (sobre os controles do banco traseiro), nas colunas e no teto do veículo.
Outros elementos são importantes no sistema de climatização do veículo que vão além do simples controle de temperatura:
Ajuste de temperatura individual para cada zona do veículo: Agora é possível para cada passageiro gerenciar individualmente a temperatura e o fluxo de ar em sua própria zona. Os sistemas cortam o fluxo de ar quando uma zona está desocupada, enquanto aumentam a recirculação do ar para melhorar o conforto local, reciclando o ar já aquecido ou resfriado na cabine, leva menos tempo para que a temperatura necessária seja atingida, evitando assim o consumo excessivo de energia.
Tratamento de ar: um difusor de fragrância para criar uma atmosfera relaxante ou revigorante, um purificador de ar com um ionizador para eliminar odores desagradáveis e um filtro antialérgico da cabine para neutralizar os agentes alergênicos que são transportados junto a partículas de pólen.
Para melhorar a qualidade do ar no interior do veículo os filtros de cabine retêm impurezas no ar que entra na cabine e reduzem a concentração de poluentes no espaço confinado no interior do veículo e são classificados em três níveis de filtragem:
Filtros de partículas: capturam partículas e poeira maiores que 0,1 µm (por exemplo, pólen, fuligem, poeira de pneus).
Filtros combinados: além de reter poeira, esses filtros capturam odores desagradáveis e gases nocivos (NOx, ozônio, NO2, butano, tolueno, SO2, butadieno etc.) usando uma camada de carvão ativo.
Filtros combinados com funções adicionais: o filtro combinado com propriedades antialérgicas que neutraliza os alergênicos transmitidos pelos pólens usando um tratamento de superfície natural do meio filtrante (polifenol). Esse filtro oferece conforto adicional a indivíduos suscetíveis a baixa qualidade do ar (por exemplo, pessoas com alergias).
Os usuários de veículos estão cada vez mais preocupados com a poluição atmosférica e exigem melhor nível de qualidade do ar, especialmente o ar que respiram dentro do veículo porque este ar afeta sua saúde, conforto e bem-estar.
Provavelmente você não sabia, mas estudos e medições mostram que a poluição dentro de um veículo pode ser de duas a cinco vezes maior do que fora, onde motoristas e passageiros estão constantemente expostos a essa poluição, isso se deve ao ar confinado dentro do veículo e a baixa velocidade da renovação do ar ambiente.
Para reduzir a concentração de poluentes no interior do carro, a maioria das unidades de climatização são equipadas com um filtro que limpa o ar aspirado de fora para dentro da cabine do veículo.
As questões ambientais ocupam grande espaço na mídia e estão associadas diretamente com o uso de veículos que utilizam motores de combustão interna e principalmente com a queima de combustíveis de origem fóssil.
Na busca por soluções de menor impacto ambiental, veículos elétricos são a alternativa viável mas precisam de baterias para serem movimentados. Atualmente são caros e muito delicados, estão sujeitos a variações climáticas e aquecem, principalmente enquanto o veículo está com as baterias sendo recarregadas.
Para garantir a longevidade e o desempenho da bateria, sua temperatura deve ser mantida entre 20 ° C e 40 ° C e não deve ser sujeita a mudanças repentinas de temperatura. Todo controle de temperatura nesta fase é necessário para garantir o tempo de vida útil das baterias.
Com a utilização do ar-condicionado, o cenário de utilização do veículo elétrico muda completamente e a sua autonomia tem que ser observada para evitar a falta de energia durante o percurso.
Aquecimento e ar-condicionado em automóveis, quanto consome de combustível?
O aquecimento e o ar-condicionado nos carros que utilizam motores de combustão têm funções completamente diferentes. No entanto, tudo muda se estamos falando de carros elétricos.
Hoje, é difícil imaginar uma viagem de carro sem aquecimento ou ar-condicionado, dependendo da estação do ano mas, durante metade da história, os carros não tinham nenhum.
Somente a partir de 1940 começaram a surgir alguns modelos capazes de controlar o resfriamento e ou aquecimento interno. Ainda é possível encontrar carros que, em suas versões básicas, não incluem ar-condicionado.
A princípio pode parecer que o aquecimento do carro não implica em consumo de combustível.
O calor é obtido a partir da energia gerada pelo próprio motor e portanto, é suficiente para ativá-lo e fornecer calor. Por esse motivo, basta ligar o aquecedor e aguardar alguns instantes para sentir seus efeitos no interior do carro.
No entanto, é falso dizer que seu consumo é igual a zero, pois o ventilador que faz o calor passar dentro do carro usa eletricidade da bateria e para carregar a bateria é utilizado o alternador, que é acionado por correias pelo motor e este está consumindo combustível.
Aproveitando a dissipação de calor do motor, o aquecimento do interior de um carro é bastante econômico, mas pensando no conjunto do sistema de ar-condicionado, o consumo de combustível é expressivo.
O ar-condicionado utiliza um compressor conectado à correia do motor para funcionar. Isso consome energia gerada pela queima do combustível durante o funcionamento do motor e isso representa aproximadamente uma quantidade entre 0,2 litros e 1 litro de gasolina a cada 100 km. No diesel um pouco menos e no etanol pode ser mais elevado.
Consumir mais ou menos depende da temperatura exterior e da intensidade de uso do ar-condicionado. A máquina precisa resfriar o ar dentro do carro: quanto mais graus for necessário, mais combustível será consumido.
Tudo muda com carros elétricos. Um motor térmico desperdiça a maior parte do calor que gera, já nos carros elétricos há menos dissipação, mais sustentabilidade.
No entanto, em um carro elétrico há um esforço para não desperdiçar energia. Por esse motivo, se ligar o aquecimento nos carros elétricos, o consumo de energia aumentará consideravelmente.
Portanto, estamos falando de uma mudança de comportamento e entendimento. Ao dirigir um carro com motor de combustão interna, estamos desperdiçando cada quilometro de estrada e um efeito colateral disso é que podemos obter aquecimento com base nesses resíduos. Mas é falso dizer que o aquecimento é gratuito, pois ele vem do combustível que está sendo queimado.
Em um carro elétrico tudo é mais controlado, quando o carro para, o consumo de energia também para, a menos que precise usar as luzes, o rádio ou o aquecimento e o ar-condicionado. A idéia aqui é sempre consumir o mínimo possível, buscando zero desperdício.