سیستم کنترل آب و هوا (Climate Control) امروزه یکی از پرکاربردترین و در عین حال مهمترین تجهیزات رفاهی در اکثر خودروهای مدرن به شمار میرود. این سیستم نهتنها سطح آسایش سرنشینان را تا حد زیادی افزایش میدهد، بلکه با کنترل هوشمند دما، رطوبت و جریان هوا، تجربه رانندگی را بسیار لذتبخشتر میکند. در این مقاله قصد داریم بهصورت کامل و مفصل به بررسی این سیستم، تاریخچه شکلگیری آن، نحوه عملکرد، انواع مختلف آن و تفاوتهایش با سیستم تهویه مطبوع معمولی بپردازیم. سیستم کنترل آب و هوا در واقع نسخهی پیشرفته و هوشمند سیستم تهویه و کولر خودرو است که با بهرهگیری از سنسورهای دما و پردازندههای الکترونیکی، امکان تنظیم و ثابت نگهداشتن دمای دلخواه را برای رانندگان و سرنشینان فراهم میکند. این سیستم بهگونهای طراحی شده که در تمامی شرایط آب و هوایی، از گرمای شدید تابستان گرفته تا سرمای طاقتفرسای زمستان، بتواند دمای کابین خودرو را به شکل خودکار و بدون نیاز به دخالت مکرر راننده در سطح مطلوب حفظ کند.
سیستم تهویه به شکل ابتدایی و پایهای آن، تقریباً در تمامی خودروهای جدید تولید شده وجود دارد و میتوان آن را جزو تجهیزات استاندارد خودروسازی در دنیای امروز دانست. اما برای اینکه بتوان دمای کابین خودرو را در تمامی شرایط محیطی، اعم از آفتابی، بارانی، سرد یا گرم، به گونهای دلخواه و دقیق کنترل کرد، کافی است از سیستم کنترل آب و هوا استفاده شود. این فناوری با ترکیب چند زیرسیستم مکانیکی و الکترونیکی، تجربهای شبیه به یک اتاق کاملاً کنترلشده را در داخل خودرو ایجاد میکند و از این جهت یکی از مهمترین دستاوردهای صنعت خودروسازی در حوزه راحتی سرنشینان محسوب میشود.
تاریخچه سیستم تهویه خودرو
سیستم تهویهی خودرو برای اولین بار در سال ۱۹۳۰ در کشور آمریکا و در خودروهای تولید شده توسط کمپانی Packard مورد استفاده قرار گرفت. در آن دوران، فناوری خنکسازی هوا هنوز به بلوغ کافی نرسیده بود و این سیستمهای تهویه پس از فرآیند تولید خودرو، بهصورت یک سیستم خارجی و جانبی به خودرو اضافه میشدند. به همین دلیل، این تجهیزات معمولاً حجم زیادی از فضای صندوق عقب را اشغال میکردند و قیمت بسیار بالایی نیز داشتند، بهطوریکه تنها اقشار مرفه جامعه توانایی خرید آنها را داشتند.
با گذشت زمان و پیشرفت فناوری، نسخهی پیشرفتهتر و کاربردیتر سیستم تهویه، توسط کمپانی کرایسلر در سال ۱۹۵۰ معرفی شد. این نسخه جدید که بهمراتب فشردهتر و کارآمدتر از نمونههای قبلی بود، توانست مسیر را برای تبدیل شدن تهویه مطبوع به یک استاندارد صنعتی هموار کند. سیستم تهویه بهسرعت به یکی از آپشنهای محبوب خودروها در کشور آمریکا تبدیل شد؛ چرا که آبوهوای گرم و مرطوب بسیاری از ایالتهای آمریکا، نیاز به چنین سیستمی را دوچندان میکرد. با این حال، معرفی و رواج این سیستم در اروپا چندین سال پس از معرفی آن در آمریکا انجام شد؛ موضوعی که به دلیل تفاوتهای اقلیمی و همچنین رویکرد محافظهکارانهتر خودروسازان اروپایی نسبت به تجهیزات رفاهی جدید قابل توجیه است. از دهه ۱۹۸۰ به بعد، با ورود میکروپروسسورها و سنسورهای الکترونیکی به صنعت خودرو، سیستمهای تهویه ساده بهتدریج جای خود را به سیستمهای هوشمند کنترل آب و هوا دادند که قابلیت تنظیم خودکار و دقیق دما را داشتند.
عملکرد سیستم کنترل آب و هوای خودرو
سیستم کنترل آب و هوای خودرو از نظر منطق عملکردی، شباهت زیادی به ترموستاتهای هوشمند خانگی دارد؛ در هر دو سیستم، کاربر یک دمای مشخص را بهعنوان دمای هدف تعیین میکند. پس از تعیین این دما، سیستم تهویه و بخاری و کولر خودرو">کولر خودرو که در اصطلاح فنی با نام HVAC (مخفف Heating, Ventilation, and Air Conditioning) شناخته میشود، بهصورت کاملاً خودکار عملیات لازم برای نگهداشتن دمای داخل کابین خودرو در همان دمای مشخصشده را انجام میدهند.
در پشتصحنه این فرآیند بهظاهر ساده، مجموعهای از سنسورهای پیشرفته دمای داخل و بیرون کابین، سنسور تابش نور خورشید، سنسور رطوبت و در برخی خودروهای لوکستر حتی سنسور تشخیص تعداد سرنشینان، بهصورت پیوسته اطلاعات را جمعآوری کرده و به واحد کنترل الکترونیکی (ECU) ارسال میکنند. این واحد کنترل، با تحلیل دادههای دریافتی، میزان باز و بسته بودن دریچههای هوا، سرعت فن، دمای کمپرسور کولر و همچنین دمای مایع خنککننده بخاری را بهطور لحظهای تنظیم میکند تا دمای کابین همواره در محدوده دلخواه باقی بماند. گفتنی است که سیستم کنترل آب و هوا انواع مختلفی دارد که مکانیسم عملکرد این سیستمها میتواند بسته به تعداد مناطق قابل تنظیم، با یکدیگر متفاوت باشد. در ادامه ابتدا به بررسی زیرسیستمهای مختلف HVAC و سپس به بررسی انواع سیستمهای کنترل آب و هوا خواهیم پرداخت.
سیستم کنترل آب و هوا خودرو و تهویه مطبوع
بخاری (Heater)
بخاری یا Heater، ابتداییترین و سادهترین فرم سیستم HVAC در یک خودرو است که تقریباً در تمامی خودروها، حتی خودروهای اقتصادی و کمامکانات، وجود دارد. این سیستم مجهز به یک کنترلکننده ساده، معمولاً به شکل دکمه چرخشی یا اهرمی، بر روی داشبورد است که از طریق آن میتوان هوای گرم را به داخل کابین هدایت کرد. هوای ورودی از طریق گرمای تولید شده در پیشرانه گرم میشود و سپس این هوای گرمشده از طریق کانالهای مخصوص وارد کابین میشود. این سیستم در زمانهایی که محیط بیرون خودرو سرد است، سرنشینان را گرم نگه میدارد؛ اما نکته مهم اینجاست که زمانی که هوای بیرون گرم باشد، این سیستم هیچ برنامهای برای خنک کردن داخل کابین ندارد. به همین دلیل، خودروهایی که تنها مجهز به بخاری هستند و از سیستم تهویه مطبوع بیبهرهاند، در فصل تابستان بایستی از طریق باز کردن شیشههای خودرو، هوای داخل کابین را خنکتر و قابلتحملتر کنند که البته این روش نمیتواند جایگزین مناسبی برای یک سیستم خنککننده واقعی باشد.
سیستم تهویه مطبوع (AC)
سیستم تهویه مطبوع یا AC، گامی فراتر از بخاری ساده است و علاوه بر گرم کردن هوا، توانایی خنک کردن آن را نیز از طریق یک چرخه فشردهسازی و انبساط گاز مبرد دارد. با این حال، اصلیترین تفاوت بین سیستم تهویه مطبوع معمولی و سیستم کنترل آب و هوا در این است که سیستم کنترل آب و هوا، برای سرنشینان خودرو این امکان را فراهم میکند تا صرفاً یک عدد دمای مشخص را برای داخل کابین در نظر بگیرند و پس از آن سیستم بهصورت کاملاً اتوماتیک تلاش میکند تا با ترکیب هوشمند بخاری، کولر، دور فن و جهت خروجی هوا، همواره دمای خودرو را در همان دمای مشخصشده نگه دارد؛ بدون آنکه راننده نیازی به تنظیم دستی مکرر داشته باشد.
گسترهی دمایی این سیستم در اکثر خودروها معمولاً بین ۱۶ تا ۳۰ درجه سانتیگراد است، هرچند این بازه بسته به مدل و برند خودرو ممکن است اندکی متفاوت باشد. برخی از خودروها مجهز به تنظیمات Max نیز هستند که در صورت استفاده از آن، بخاری خودرو">بخاری خودرو بهصورت اتوماتیک و با تمام قدرت، جریان باد گرم را به سمت شیشههای جلو و بغل خودرو روانه میکند تا سطح آنها به سرعت از هرگونه بخار و مهآلودگی عاری شود؛ ویژگیای که بهویژه در روزهای بارانی و مهآلود اهمیت زیادی برای ایمنی رانندگی دارد.
یکی دیگر از تفاوتهای اصلی بین سیستم تهویهی مطبوع معمولی و سیستم کنترل آب و هوا در این است که سیستم کنترل آب و هوا معمولاً مجهز به دکمهی اتوماتیک (AUTO) است، در حالی که بسیاری از خودروهای دارای تهویه مطبوع ساده، تنها تنظیمات دستی دارند که از طریق آنها میتوان حالتهای مختلف سرعت فن و جهت خروجی هوا را بهصورت جداگانه امتحان کرد. فعال کردن دکمهی اتوماتیک باعث میشود تا هوای داخل کابین بهطور هوشمند به چرخش دربیاید، سرعت فن بهصورت خودکار تنظیم شود و دمای کابین در عدد مشخصشده توسط راننده، بدون نوسان محسوس، ثابت بماند. این قابلیت بهخصوص در سفرهای طولانی، از خستگی ناشی از تنظیم مداوم دما توسط راننده جلوگیری میکند و سطح تمرکز او را در طول رانندگی افزایش میدهد.
انواع مختلف سیستم کنترل آب و هوا بر اساس تعداد مناطق قابل تنظیم مستقل، عبارتاند از: تکمنطقهای، دو منطقهای، سه منطقهای و چهار منطقهای که هر یک از آنها ویژگیها و کاربردهای خاص خود را دارند. در ادامه به بررسی دقیقتر هر یک از این انواع خواهیم پرداخت.
سیستم کنترل آب و هوای تکمنطقهای (Single-Zone)
سادهترین نوع سیستم کنترل آب و هوا، نوع تکمنطقهای است که در آن تنها یک دمای واحد برای کل فضای کابین تعیین میشود و تمامی سرنشینان، چه در جلو و چه در عقب خودرو، ناچار به تحمل یک دمای یکسان هستند. این نوع سیستم بیشتر در خودروهای اقتصادی و ورودی ردههای مختلف خودروسازی مورد استفاده قرار میگیرد و اگرچه از نظر هزینه تولید مقرونبهصرفه است، اما انعطافپذیری کمتری نسبت به سایر انواع دارد.
سیستم کنترل آب و هوای دو منطقهای (Dual-Zone)
این سیستم دارای دو کنترلر دمای مستقل بوده و بدین ترتیب، سرنشینان میتوانند دمای سمت چپ و راست خودرو، یعنی معمولاً دمای مربوط به راننده و سرنشین جلو، را بهصورت مستقل و متفاوت از یکدیگر تنظیم کنند. برای ایجاد این تنظیمات، دو کنترلر جداگانه در دو طرف داشبورد قرار میگیرد که از طریق آنها میتوان دمای هر سمت خودرو را بهدلخواه تنظیم نمود. این ویژگی بهخصوص برای زوجهایی که سلیقههای متفاوتی در مورد دمای مطلوب دارند، بسیار کاربردی است. برخی از سیستمها در مورد اختلاف دمای دو سمت خودرو محدودیتهایی نیز اعمال میکنند تا سیستم کنترل آب و هوا بیش از حد تحت فشار قرار نگیرد و بازدهی انرژی آن حفظ شود.
سیستم کنترل آب و هوای سه منطقهای (Three-Zone)
این سیستم داخل کابین خودرو را به سه ناحیه مستقل تقسیم میکند. در قسمت جلو، سرنشینان همانند سیستم دو منطقهای میتوانند دمای قسمت چپ و راست را بهصورت مستقل از هم تنظیم نمایند. علاوه بر این، قسمت سوم مربوط به ردیف عقب خودرو است که دمای آن نیز میتواند بهصورت مستقل و متفاوت با سایر بخشها تنظیم شود. این نوع سیستم معمولاً در خودروهای شاسیبلند و کراساوورهای رده میانی به بالا و همچنین برخی سدانهای خانوادگی مجهز به فضای عقب بزرگتر مورد استفاده قرار میگیرد و رضایت بیشتری را برای سرنشینان ردیف عقب به همراه دارد.
سیستم کنترل آب و هوای چهار منطقهای (Four-Zone)
سیستم کنترل آب و هوای چهار منطقهای، فضای داخل کابین را به چهار قسمت مجزا تقسیم میکند که هر کدام از آنها مربوط به یکی از صندلیهای اصلی خودرو، یعنی راننده، سرنشین جلو و دو سرنشین ردیف عقب، است. این نوع سیستم کنترل آب و هوا معمولاً در خودروهای لوکس نظیر مرسدس بنز">مرسدس بنز کلاس S و همچنین برخی خودروهای شاسیبلند (SUV) گرانقیمت مورد استفاده قرار میگیرد و نشاندهنده سطح بالای پرستیژ و رفاه در این دسته از خودروهاست. سیستمهای کنترل آب و هوای سه و چهار منطقهای این امکان را به راننده میدهند تا هم دمای قسمت عقب کابین را بهصورت جداگانه تنظیم نماید و هم در صورت تمایل، دمای تمامی قسمتهای خودرو را روی عدد یکسانی تنظیم کند تا فضای یکنواختی برای همه سرنشینان فراهم شود.
پیشگرم و پیشسرد کردن داخل کابین
خودروهای هیبریدی و الکتریکی، به همراه برخی از خودروهای بنزینی و دیزلی مدرن، مجهز به سیستم پیشگرمکن و پیشسردکن هستند که این امکان را برای رانندگان فراهم میکند که پیش از ورود آنها به کابین، معمولاً از طریق اپلیکیشن موبایل یا کلید ریموت، فضای داخل کابین را از قبل گرم یا خنک کنند. این سیستم بهعنوان یک ویژگی لوکس و رفاهی در بسیاری از خودروهای معمولی نیز مورد استفاده قرار میگیرد و علاوه بر افزایش آسایش، در فصل زمستان از یخزدگی شیشهها نیز جلوگیری میکند.
در خودروهای هیبریدی و الکتریکی، این قابلیت اهمیت مضاعفی پیدا میکند؛ چرا که پیشگرمایش یا پیشسرمایش کابین در حالی که خودرو هنوز به شارژر متصل است، یکی از بهترین راهها برای ذخیرهی شارژ باتری اصلی خودرو و افزایش برد رانندگی محسوب میشود، زیرا انرژی مصرفی برای این کار از منبع برق خارجی تأمین میشود، نه از باتری خودرو. این خصیصه در خودروهای ژاپنی، بهویژه محصولات تویوتا، نمود بیشتری دارد و در سالهای اخیر توسط سایر خودروسازان بزرگ دنیا نیز بهطور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است.
مزایای استفاده از سیستم کنترل آب و هوا
استفاده از سیستم کنترل آب و هوا در مقایسه با سیستم تهویه مطبوع ساده، مزایای قابلتوجهی به همراه دارد. نخست اینکه این سیستم با حذف نیاز به تنظیم دستی و مداوم دما، تمرکز راننده را در طول مسیر افزایش میدهد و از این جهت نقش مهمی در ارتقای ایمنی رانندگی ایفا میکند. دوم، امکان تنظیم مستقل دما برای مناطق مختلف کابین، سطح رضایت و آسایش تمامی سرنشینان را بهطور همزمان افزایش میدهد. سوم، سیستمهای کنترل آب و هوای پیشرفته معمولاً با فیلترهای ضدآلرژی و فیلترهای کربن فعال نیز ترکیب میشوند که کیفیت هوای داخل کابین را نیز بهبود میبخشند و از ورود آلایندهها، گرد و غبار و بوهای نامطبوع بیرون به داخل خودرو جلوگیری میکنند. در نهایت، مدیریت هوشمند مصرف انرژی توسط این سیستمها میتواند در بلندمدت به کاهش مصرف سوخت یا افزایش برد باتری خودروهای الکتریکی نیز کمک کند.
نکاتی برای نگهداری بهتر سیستم کنترل آب و هوا
برای اینکه سیستم کنترل آب و هوای خودرو در طولانیمدت بهدرستی عمل کند، رعایت چند نکته ساده اهمیت زیادی دارد. تعویض بهموقع فیلتر کابین یکی از مهمترین این نکات است، زیرا فیلتر کثیف نهتنها کیفیت هوای ورودی را کاهش میدهد، بلکه میتواند فشار زیادی به فن سیستم تهویه وارد کند. همچنین، شارژ گاز مبرد کولر باید بهصورت دورهای بررسی شود، چرا که کاهش گاز مبرد یکی از رایجترین دلایل افت عملکرد خنککنندگی خودرو در فصل تابستان است. علاوه بر این، روشن کردن دورهای سیستم کولر حتی در فصول سرد سال، به روان ماندن اجزای مکانیکی کمپرسور کمک کرده و از خشک شدن آببندها جلوگیری میکند.
جمعبندی
سیستم کنترل آب و هوا با ترکیب هوشمندانهای از فناوریهای مکانیکی، الکترونیکی و نرمافزاری، توانسته است تجربه رانندگی و سفر با خودرو را بهطور چشمگیری بهبود ببخشد. از ابتداییترین شکل آن، یعنی بخاری ساده، تا پیشرفتهترین نسخهها با قابلیت تنظیم چهار منطقهای و پیشگرمایش هوشمند، این سیستم مسیر تکاملی طولانی و جالبی را طی کرده است. با توجه به روند رو به رشد خودروسازی و افزایش تقاضا برای رفاه و آسایش بیشتر، انتظار میرود سیستمهای کنترل آب و هوا در آینده نزدیک هوشمندتر، دقیقتر و کممصرفتر از همیشه شوند و به یکی از استانداردهای اصلی حتی در خودروهای اقتصادی تبدیل شوند
مطالب مشابه