في فصلِ الصّيف ومع ارتفاعِ درجاتِ الحرارةِ؛ نسارعُ إلى تشغيلِ مكيّفِ السيارة ، والّذي يقومُ بتبريدِ الهواءِ داخلَ كابينةِ السّيارة…

فكيف يعملُ هذا المكيف ؟ و هل بالفعل يرفعُ من استهلاكِ وقودِ السيارة ؟

مبدأُ عملِ المكيّفِ في سياراتنا يشبهُ بدرجةٍ كبيرةٍ مبدأَ عملِ الثّلاجاتِ في منازلنا، فكلاهما يعتمدُ على غازِ الفيرون المستخدم في عمليةِ التّبريد و كلاهما يحتاجُ إلى الأجهزةِ الموضحةِ في الصّورة أدناه للقيامِ بهذه المهمة…

 وعليه فإنَّ أجزاءَ مكيف السيارة هي:

• 1) ضاغظُ الغازِ.
• 2) مكثفٌ حراريّ.
• 3) مبخرٌ.
• 4) صمامُ التّوسعِ (التّمدد).
• بالإضافةِ إلى الفلترِ أو المجففِ.  

ما هو مبدأُ العملِ الفيزيائي؟

فيزيائياً, مبدأُ عملِ المكيّفِ يعتمدُ بالدّرجةِ الأولى على “الحملِ الحراريّ”،  والّذي يُقصدُ به التّبادل الحراريّ بين مائعٍ متحركٍ و جسمٍ آخر صلبٍ عندما يكون لهما درجات حرارة مختلفة

حيث تنتقلُ الحرارةُ من الجزءِ ذي درجةِ الحرارةِ الأعلى إلى الجزءِ الآخر ذي درجةِ الحرارةِ الأدنى.

وبالتّالي فإنَّ الهدفَ الأساسيّ من المكيّفِ هو خفضُ درجاتِ الحرارةِ داخلَ كابينةِ السّيارة، أو بالأحرى “سحب” الحرارةِ من الهواءِ الموجودِ داخلَ الكابينةِ مستغلاً هذا المبدأ الفيزيائي.

ومن الضّروريّ التّذكر بأنَّ السّائلَ عندما يتحولُ إلى غازٍ فأنّه قامَ بامتصاصِ الحرارة, أما الغاز عندما يتحولُ إلى سائلٍ فأنه قامَ بطردِ الحرارة.

 في مكيّف السّيارة, غازُ الفيرون هو المائعُ الّذي يخضعُ إلى هذين المبدئين الفيزيائيين… فكيف يتمُّ ذلك؟

مبدأ عمل مكيف الهواء في السيارة :   

عند تشغيلنا لمكيّفِ السّيارة، فإنَّ الضّاغطَ يبدأُ بالعملِ ويقومُ بضغطِ المائعِ بحالتهِ الغازية مؤدياً بذلك إلى ارتفاعِ ضغطهِ ودرجةِ حرارتهِ

لينتقلَ بعدها إلى المكثفِ الحراريّ وهو عبارة عن مبادلٍ حراريّ يوجدُ في الجزء الأمامي من السّيارة أمامَ الراديتر.

وظيفةُ هذا المبادلِ الحراريّ هو تحويلُ المائعِ من الحالةِ الغازية إلى السّائلة

إذ أنّ الغازَ المضغوطَ عندما يقومُ بالدّورانِ داخلَ أنابيبِ المكثفِ (الّتي تكون محاطة بزعانف لرفع كفاءة التّبادل الحراريّ)

يطردُ الحرارةَ إلى الهواءِ المحيط به عن طريقِ مبدأ الحملِ الحراريّ (لهذا السّبب نشعرُ بارتفاعٍ في درجاتِ الحرارةِ بالقربِ من هذا المكثف).

بعدَ خروجِ المائع من المكثفِ بحالته السّائلة يمرُ عبرَ صمامِ التّمددِ، والّذي بدورهِ يقومُ بخفضِ ضغطِ المائعِ بدرجةٍ كبيرة

لينتقلَ بعدها إلى المبخرِ بضغطٍ ودرجةِ حرارة منخفضين.

يعدُّ المبخرُ أيضاً مبادلاً حراريّ، مكون من أنابيب محاطة بزعانف، ويقعُ بالقربِ من كابينةِ السّيارة.

وظيفتهُ هي عكس وظيفة المكثف… فعندما يقومُ السّائلُ المبردُ ذو الضغطِ المنخفضِ بالدّورانِ داخلَ المبخرِ

يحدثُ التّبادلُ الحراريّ بين الهواءِ القريبِ من المبخر ذي الحرارةِ المرتفعةِ  وبينَ السّائلِ ذي الحرارةِ المنخفضة.

وهنا يقومُ السائلُ بامتصاصِ الحرارةِ من الهواءِ ويتحولُ إلى الحالةِ الغازية

أما الهواء فتنخفضُ درجة حرارته (لامتصاص الحرارة منه) لتقومَ المروحةُ بدفعِ هذا الهواء البارد إلى داخل الكابينة.

بعدها يخرجُ المائعُ بحالتهِ الغازية من المبخر, ليعيدَ دورتهُ من جديد.

أما بالنسبةِ لوظيفةِ الفلتر أو المجفف:

وظيفتهُ هي منع أيّ وجود للماءِ في المائع, لأن هذا سيسببُ أعطالاً في عملِ الضّاغط, لذلك فإنَّ وجودَ هذا المجفف ضروريٌّ لكفاءةِ عملِ المكيّف.

ولا ننسى فلتر الهواء، فهو الجزءُ المسؤولُ عن تنظيفِ وفلترةِ الهواءِ من الشّوائبِ لضمانِ وصول هواءٍ نقيّ إلى الرّكاب.

هل مكيف السيارة يقومُ برفعِ استهلاكِ الوقود؟

عند تشغيلِ مكيّفِ السّيارة؛ فإن هذا سيؤدي بطبيعةِ الحال إلى الزّيادةِ في صرفِ الوقود، وذلك لأن المكيّف يقومُ ببساطةٍ بأخذِ أو “سحب” جزء من القدرةِ الّتي ينتجها المحرك.

ومن أجلِ الحصولِ على نفسِ القدرةِ الّتي كان ينتجها المحرك قبلَ تشغيلِ المكيّف

فلا بدَّ من تزويدِ المحركِ بمزيدٍ من الوقودِ (الضّغط أكثر على دواسة الوقود) والّذي يعني استهلاك أكبر للوقود.

لنتوقف هنا قليلاً… كيفَ يقومُ المكيّفُ بسحبِ جزء من هذه القدرة؟

يتمُّ ذلكَ عن طريقِ ضاغط الغازِ الّذي يكون متصلاً مع محركِ السّيارة عن طريقِ الحزامِ.

فعند تشغيلِ المكيّفِ؛ يقومُ الحزام بنقلِ جزء من القدرة الّتي ينتجها المحرك إلى الضّاغط الّذي بدورهِ يقومُ بالدّورانِ لإتمامِ وظيفته

وهذا سيؤدي إلى تقليلِ القدرةِ المنتجةِ من المحركِ والمنتقلةِ إلى عجلاتِ السّيارة.

وهنا نذكر:

أثبتتِ الدّراساتُ العلميّةُ أنَّ المكيّفَ يحتاجُ إلى حوالي 2-3 كيلواط حتى يعمل بالشّكلِ الصّحيح.

إلّا أنَّ نسبةَ القدرةِ المسحوبةِ من محركِ السّيارة تعتمدُ على قدرةِ المحركِ نفسه، على السّرعةِ الّتي تسيرُ بها المركبة وعلى حجمِ الكابينة الّتي يتمُّ تبريدها.

وماذا عن صيانةِ مكيف السيارة ؟!

كباقي أجزاء السّيارة.. فإنَّ صيانةَ مكيّفِ السّيارة ضروريٌّ للحفاظِ على كفاءةٍ عاليةٍ وللتقليلِ من صرفِ البنزين, و لذلكَ يُنصحُ بتغييرِ فلتر الهواء كلَّ 30ألف-40ألف كم, و تنظيفه كلَّ 10 آلاف كم تقريباً.

وفيما يتعلقُ بغازِ الفيرون يُنصحُ بتغييرهِ كلَّ عامين تقريباً.

وفي النهاية… لا بدَّ من تغيير أيّ قطعةٍ من المكيف عندما تتعرضُ للتلف.

• إعداد: المهندس جورج قمصية
• تدقيق لغوي: المهندسة اسماء حمود
• تحرير : المهندس بشار الحجي

المصادر:

• Impianti di climatizzazione e condizionamento – C.Buratti
• Elementi di trasmissione del calore – G Guglielmini, C.Pisoni