Klimatizace: Žhavá fakta ze zákulisí chlazení

Věděli jste, že na konstrukci klimatizace se podílejí odborníci na aerodynamiku? A že automobilka ŠKODA AUTO disponuje klimatickou komorou, která dokáže vytvořit podmínky jako v Arizoně? Zajímavá fakta o ventilační soustavě pro nás odhalili experti z oddělení vývoje.

13. 6. 2019 Škoda svět Inovace & technologie Technologie

Ventilační soustava je komplikovaný systém, který prochází neustálým vylepšováním. A není klimatizace jako klimatizace. Nejnovější systém Climatronic umí nečekané věci, které dokáží překvapit i zkušené motoristy, třeba odhalit škodliviny v ovzduší a automaticky uzavřít přívod venkovního vzduchu. Není divu: každá inovace je výsledkem tisíců hodin vývoje i testování v běžném provozu.

Při návrhu ventilační soustavy se také uplatňují nejmodernější postupy a počítačové simulace. Mimo jiné i proto, že klimatizace ve voze ŠKODA musí vyhovět ramenatému muži i štíhlé ženě, vytáhlému mladíkovi i drobnému seniorovi, na severu Evropy i v daleké Číně.

„Pro naše účely nastavujeme teplotu uvnitř komory obvykle na 40 stupňů,“ vysvětluje Jan Hrnčíř, koordinátor vývoje klimatizace. „Účinnost klimatizace se ověřuje pomocí standardizované zkoušky, tzv. pull-downu. Nastavením zářivek lze simulovat žhnoucí slunce s výkonem 1 000 W na 1 m², což odpovídá podmínkám například v poušti v Arizoně. Sleduje se komfort cestujících a cílem je dosáhnout v oblasti hlav do 20 minut teploty kolem 25 °C.“

Aby vše fungovalo skutečně automaticky bez potřeby korekcí nejen v mírném klimatu České republiky, ale i ve žhavé Austrálii, je potřeba hodně přesných výpočtů, spousta zkušeností a trpělivé zkoušení. Klimatizační soustavu mají jednotlivé modely ŠKODA shodnou pro všechny trhy, odlišné je podle regionů pouze nastavení softwaru.

I interiér má svou aerodynamiku

Na návrhu nové klimatizace se významně podílí také oddělení vývoje aerodynamiky a v něm pracující specialisté zaměření výhradně na tzv. interní aerodynamiku. Snad každý už viděl snímek z testů, kdy proudnice více či méně spořádaně obtékají karoserii. Stále více se však ke slovu dostává vnitřní aerodynamika. Sleduje proudění vzduchu v kabině, které má vliv nejen na komfort cestujících, ale překvapivě také na bezpečnost a akustiku.

„Správné proudění vzduchu zajišťuje dobrý výhled z vozu, zajistí odmrazování oken v zimě a zabrání zamlžení během celého roku,“ vysvětluje David Svítil, koordinátor interní aerodynamiky. Počítače pomáhají odhalit i to, zda proudění vzduchu nebude vyvolávat nepříjemný svist. Výpočty umožňují vylepšit návrh a zkrátit čas vývoje i finanční náročnost testů. Co dříve trvalo měsíce, zvládnou odborníci za několik dnů.

„Při návrhu nového vozu se spolupodílíme s oddělením designu na rozmístění jednotlivých prvků ventilační soustavy,“ popisuje David Svítil. „Například modely SCALA nebo KAMIQ přišly s vysoko umístěnou obrazovkou palubního infotainmentu, a proto se ofukovače uprostřed palubní desky musely přesunout níže. Ihned jsme pomocí počítačových simulací usměrňovali tvar a konstrukci, aby bylo proudění vzduchu v kabině co nejvhodnější,“ říká expert na aerodynamiku.

Ve virtuální kabině budoucího vozu se sleduje hlavně směřování a rychlost vzduchu, a to jak kvůli množství dodávaného vzduchu, tak z důvodu akustiky. „Zdrojem hluku totiž může být nejen ventilátor, ale také vzduch pronikající úzkými štěrbinami,“ upozorňuje David Svítil.

Tomu se přizpůsobí návrh celého systému, včetně tvaru rozvodů a výdechů vzduchu. Následuje ověření výpočtů v klimatické komoře a také jízdní testy na běžných silnicích. Ani sebelepší klimatická komora totiž nenahradí praktické zkoušky.

„Komora nám ukáže celkový výkon a účinnost ventilační soustavy. Simulovat ale nelze podmínky pro nastavení softwaru, to se musí ověřit během tisíců kilometrů za chladných rán, horkých dnů či střídavého a deštivého počasí,“ doplňuje Jan Hrnčíř.

Nejdřív klimatizace, až potom prototyp

V praxi se nová ventilační soustava testuje dokonce dříve, než vnikne první prototyp. Využívají se k tomu automobily, které zvenku prakticky nerozeznáte od některého z produkčních vozů, ale uvnitř skrývají techniku vyvíjené novinky.

„Jezdíme jak v polárních oblastech, tak v prostředí pouští, to jsou ovšem extrémy,“ říká Jan Hrnčíř. „Stěžejní jsou pro nás podmínky na jaře a na podzim ve vysokohorském prostředí, kde se nejlépe ověří automatický režim. Venku mohou panovat mrazy, ale ostré sluníčko prohřívá interiér a to je pro řídicí systém nejsložitější situace. Ventilace musí s využitím řady čidel správně nastavit rychlost proudění a teplotu na nohy i na hlavu, aby se posádka cítila dobře a neměla potřebu upravovat nastavení.“

Pohodlí na prvním místě

Klimatizace dávno není luxusním doplňkem, například u značky ŠKODA ji standardně mají už všechny verze modelu FABIA, nový hatchback SCALA disponuje v provedení Style automatickou dvouzónovou klimatizací Climatronic.

Ve vyšších modelech, jako je KODIAQ nebo SUPERB, dostanete Climatronic dokonce třízónový, s odděleným ovládáním pro cestující vzadu. Není to žádný zbytečný luxus, což zažil každý, kdo se cestou na letní dovolenou k moři nedokázal shodnout na vnitřní teplotě. Aby rodiče pod velkým čelním sklem nebyli propocení až na kůži a děti vzadu nekýchaly zimou, tomu pomáhá právě třízónová klimatizace.

Moderní samočinná klimatizace se také může pochlubit automatickým přepínáním vnitřního okruhu v závislosti na znečištění vzduchu. Málokdo ví, že Climatronic je většinu času v režimu recirkulace. Vozy ŠKODA, jako například OCTAVIA nebo KAROQ, nabízejí funkci Air Care, díky níž automaticky zamezí přísunu znečištěného vzduchu v aglomeracích nebo v prašném prostředí. Druhotnou výhodou je opakovaná filtrace vzduchu v kabině, protože i při recirkulaci prochází vzduch znovu přes kabinový filtr. Díky čidlu vlhkosti přitom nehrozí náhlé zamlžení skel, systém současně myslí na potřebu vyvětrat čerstvým vzduchem, aby posádka nebyla příliš dlouho ve vydýchaném prostředí, a proto podle podmínek mísí venkovní a vnitřní vzduch.

Snímačů je ovšem v moderní samočinné klimatizaci výrazně víc. Sledují teplotu a vlhkost zvnějšku i uvnitř vozu, tlak v systému a nastavení kompresoru. Důležité je také čidlo slunečního svitu, které dokáže odhalit nejen intenzitu, ale i směr slunečních paprsků. Podle toho upraví teplotu vzduchu pro levou a pravou část vozu. Automatické ovládání klimatizace má pro uživatele mnohem větší přínos, než se zdá.

Nové možnosti elektromobilů

Zázemí automobilky ŠKODA AUTO je v oblasti návrhu a testování ventilačních soustav na vysoké úrovni i proto, že od roku 2019 už ŠKODA AUTO není v roli uživatele koncernových konstrukčních celků, ale díky projektu INDIE 2.0 vyvíjí modifikovanou platformu, jejíž součástí je vždy nejen podvozek nebo pohonné ústrojí, ale právě i ventilační soustava. To ovšem klade na oddělení vývoje nové požadavky. „Z hlediska konstruktéra v oblasti vývoje je něco jiného adaptovat připravený díl, anebo zcela vyvinout nový,“ zdůrazňuje Jan Hrnčíř.

Další zásadní změnu představuje vývoj vozů s elektrickým pohonem. Zatímco dosud byla ventilace spíše okrajovou záležitostí z hlediska hospodaření s energiemi, protože k topení využívala odpadní teplo motoru a v létě více či méně přichlazovala klimatizací, s příchodem elektricky poháněných vozidel se z větrací soustavy stal jeden z nejvýznamnějších spotřebičů ve voze z hlediska odběru elektrické energie. O to větší tlak je na efektivitu topení i chlazení.

Vychlazeno dříve, než vyrazíte

Vývoji se tedy věnuje velký význam a současně s touto zásadní změnou přicházejí i nové možnosti. Díky tomu, že u elektromobilu není nutné, aby k spuštění klimatizace běžel motor, mohou se budoucí uživatelé elektrických vozidel těšit na správně temperovaný interiér již při nástupu do vozu. Ideální situací je zchlazení vnitřku, dokud je vůz napojený k nabíjecímu místu.

Mnohem významněji se u elektrických aut budou konstruktéři zaměřovat také na akustiku. Zatímco dosud v kabině převažoval hluk motoru nebo aerodynamický svist, u mimořádně tichých elektromobilů vystupuje do popředí i takový detail jako šum proudícího vzduchu a hlučnost ventilátoru. „S tím nám hodně pomáhají počítačové modely, které přesně zjišťují, kde může docházet k nechtěnému víření. Podle toho se bude výrazněji měnit i design výdechů vzduchu,“ napovídá Jan Hrnčíř, čemu se právě nyní věnují ve vývojovém oddělení. První výsledek uvidíme již v roce 2020 v sériové podobě vozu ŠKODA VISION iV.