Otomobil Yolcu Kabininin Isıtma ve Havalandırması

Otomobil iklimlendirme sistemlerinin başarılı tasarımı, yolcu güvenliği için sürüş yorgunluğunun azaltılması, iyi bir görüş ve konforun sağlanabilmesinde anahtar rol oynar. Kabin içerisinde sürekli hava sirkülasyonun sağlanması karbondioksit seviyesini düşürür, buğu ve koku önleyici olarak görev yapar. Yüksek konsantrasyonda karbondioksit sürücünün tehlike anındaki reaksiyonlarını yavaşlatır.

İç ortam hacmine göre saatte değişmesi gereken hava miktarı hesaplanarak

havalandırma yapılır. Bu hesaba muhtemel yolcu sayısı ve kabinin hacmi de dahil edilir. Bazı ülkelerde ısıtma ve havalandırma sisteminin performansı, mevzuatlara göre düzenlenir. Isıtma ve havalandırma sistemi ile birlikte klima sistemi, araç içerisinde sürücü ve yolcular tarafından istenilen sıcaklıkları sağlar.

2.1.1. Otomobil yolcu kabini ısıtma sistemleri

Isıtma ve havalandırma sistemleri, prensip olarak ısının bir ortamdan başka bir ortama transfer edilmesi ile çalışır. Otomobil içerisine giren yada araç içinden çekilen geri dönüşüm havası bir ısıtma sisteminde ısıtılarak hava kanalları vasıtasıyla otomobil içerisinde değişik bölümlere gönderilir. Su soğutmalı motorlu taşıtlarda soğutma suyu araç içindeki kalorifer peteğinden dolaştırılarak araç ısıtılır.

Taşıtlarda egzoz gazı atık ısısı ile çalışan ısıtma sistemleri, motor yanması ile oluşan atık ısıyı suya aktarıp kalorifer sistemine veren ısıtma sistemleri ve elektrikli ısıtıcılar gibi farklı ısıtma sistemlerinden oluşmaktadır. Motorlu taşıtlarda kullanılan ısı, genellikle su soğutmalı yada hava soğutmalı motorlarda yanma sonu oluşan ısının havaya veya suya transferi edilmesi ile elde edilir. Eğer taşıt hava soğutmalı sistem

18

kullanıyorsa motor yada egzoz dış yüzey ısısı, yada bazı durumlarda yağ soğutma sistemindeki ısı, fan tarafından araç içerisine yönlendirilir.

2.1.2. Su soğutmalı motorlu taşıtlarda yolcu kabinin ısıtılması

Su soğutmalı motorlarda yanma sonu yanma odasında oluşan ısı, soğutma suyu dolaşımı ile odadan alınır. Yanma odalarından taşınan ısınmış soğutma suyu, hortumlar vasıtasıyla kalorifer peteği içerisinde dolaştırılarak kabin içerisine sıcak hava üflenir (Daly, 2006). Kalorifer peteğinin (ısıtıcı petek), araç kabini içerisindeki konumu Şekil 2.1’de görülmektedir.

Şekil 2.1: Su soğutmalı motor sistemi (Daly, 2006)

Motoru soğutmak amacıyla su veya nadir hallerde glikol ve benzeri özel kimyasallar kullanılabilir. Soğutma sistemi termostat, su pompası ve radyatör olmak üzere üç ana bileşenden oluşur. Motor soğutma suyu, motor bloğuna sabitlenmiş krank milinden tahrik alan motor pompası tarafından soğutma devresinde dolaştırılır (Bosch, 2000). Motor soğutma suyunun radyatör ve kalorifer peteği içerisinde dolaşımı Şekil 2.2’de görülmektedir.

Motor soğutma suyu kalorifer peteği üzerinden sürekli olarak devir daim yapmaktadır. İstenildiğinde petek üzerindeki fan çalıştırılarak kabin içerisine hava akımı gönderilmektedir. Isıtıcı petekden geçirilen çevre yada dönüş havası ısıtıldıktan sonra hava menfezleriyle yolcu kabini içerisine gönderilir.

19

Şekil 2.2: Motor soğutma ve kalorifer sistemi (Rongstam ve Mingrino, 2004)

Şekil 2.3’de görülen ısıtıcı petek alüminyum veya bakır malzemeden yapılmış

kanatçık ve kanallardan oluşur. Motor soğukken termostat kapalıdır ve soğutma suyu motor içerisinde dolaştırılır. Radyatör su sıcaklığı belirli bir değerin üzerine çıktığında fan devreye girerek, soğutma suyu belirli bir sıcaklığa ulaştığında, termostat açılır ve soğutma suyunu radyatöre gönderir. Radyatör fanı tarafından üflenen hava ile soğutma suyu soğutulur. Soğutma suyu termostatta ayarlanan sıcaklık derecesinin altına düştüğünde soğutma suyunu radyatöre yönlendiren valf kapanır ve soğutma suyu tekrar by-pass edilir.

Şekil 2.3: Kalorifer peteği (Daly, 2006)

Termostatın çalışması, bünyesindeki bakır bir haznede bulunan, özel bir formülle hazırlanan balmumu karışımı ile düzenlenir. Balmumu karışımı, motorun çalışması sırasında sıcaklığın artması ile beraber katı halden sıvı hale geçerek genleşmeye başlar. Sıvı haldeki balmumu karışımı genleşip hacmi arttıkça üzerindeki pistonu yukarı doğru itmeye ve termostatı istenilen şartlarda açmaya başlar. Böylece radyatöre giden suyun debisi ayarlanarak motorun yavaş ve kontrollü bir şekilde

20

soğuması sağlanır. Bu kontrollü geçiş motorun istenilen çalışma sıcaklığına ulaşıncaya kadar devam eder ve daha sonra termostat kontrollü açma kapama hareketleriyle motorun ideal sıcaklık diliminde kalmasını sağlar.

Soğutma suyu çevriminde kullanılan su pompası ve radyatör fanı genellikle motor

şaftından alınan mekanik güç ile çalışır. Sistemin ana elamanlarının yanında motorun

su kanalları, elektrikli veya kayışlı fan, hortumlar, kalorifer peteği ve genleşme deposu gibi yardımcı elemanlar mevcuttur. Şekil 2.4’de, bu deneysel çalışmada kullanılan Fiat Doblo dizel motora ait motor soğutma ve kalorifer sistemi bileşenleri ve bağlantı şekilleri görülmektedir.

1.Su pompası, 2. Araç içi kalorifer peteği, 3. Motor su sıcaklık sensoru, 4. Termostat, 5. Radyatör, 6. Elektrikli fanlar, 7. Genleşme deposu, 8. Pompaya su taşıyan boru, 9. Su-yağ

ısı değiştirici

Şekil 2.4: Motor soğutma ve kalorifer sistemi bileşenleri (Fiat Doblo katalog, 2005)

Otomobil yolcu kabini içerisi ısıtılmak istendiğinde, çevre yada dönüşüm havası ısıtıcı petek yüzeyinden geçerek araç kabini içine gönderilir. Bir kontrol valfi kullanılarak soğutma suyunun ısıtıcı petek içersinde akış debisi düzenlenir ve kabin içerisinin ısıtılması sağlanır.

21 2.1.2.2. Kalorifer peteği sıcaklık kontrolü

Şekil 2.5 a’da görülen kalorifer peteği içerisinden geçen motor soğutma suyunun

debisi, Şekil 2.5 b’de görülen kontrol valfi kullanılarak düzenlenir. Kontrol valfi ısıtıcı peteğe gelen soğutma suyu miktarına göre açılır yada kapanır. Soğutma suyu akışı ve sıcaklığı motor hızına ve yüküne bağlı olduğu için bu tip sistemleri ayarlamak zordur. Sistem değişikliklere anında cevap veremez. Örneğin, kabinde düşük bir sıcaklık isteniyor ise kontrol valfi ısıtıcı peteğe giden soğutma suyu akışını kısıtlar. Isıtıcı petekteki ısıyı düşürmek için seçilen sıcaklığa kadar ısı atmak gerekir ve bu da zaman alır.

(a) (b)

1.Selonoid kontrol, 2. Motordan gelen, 3. Motora geri giden, 4. Isıtıcı petekten gelen, 5. Isıtıcı peteğe giden

Şekil 2.5: a- Kalorifer peteği debi kontrollü, b-Selonoid kontrollü su kontrol valfi

(Daly, 2006)