Tajemství vytápění: Hřejivá náruč automobilu

Za chladných dnů se považuje za naprostou samozřejmost, že z výdechů ventilační soustavy proudí příjemně teplý vzduch. Přitom vývoj a testování topení je velmi náročná disciplína, při níž leckdy doslova mrzne úsměv na rtech…

7. 1. 2020 Škoda svět Inovace & technologie Technologie

Díky komoře se takové testy mohou provádět celý rok. Už dávno se nečeká, až teploty kdesi na severu Evropy, v areálu pečlivě střeženém před zraky zvědavých fotoaparátů, klesnou hluboko pod nulu a umožní topení pořádně vyzkoušet. Klimatické komory jsou v české automobilce od letošního roku čtyři a díky stále rostoucímu počtu modelů, vývoji platformy pro indický vůz, ale také kvůli zcela novým požadavkům na vytápění elektromobilů se zde dveře netrhnou.

Teď ale musí být naopak pořádně zavřené a vše dokonale utěsněné. V klimatické komoře se automobil nechal dvanáct hodin „zmrznout“ při teplotě -20 °C a na čelní sklo se pomocí trysek naneslo stanovené množství vody, které se proměnilo v pořádnou vrstvu ledu. Simuluje se tím mrazivé ráno v extrémních podmínkách a následně se ověřuje schopnost topné soustavy ohřát interiér při chodu motoru na volnoběh tak, aby i při dvacetistupňovém mrazu byl zajištěn výhled čelním sklem z 80 % do 40 minut. Takový je alespoň požadavek předpisů.

ŠKODA AUTO má však interní limity mnohem náročnější: všechny automobily bez ohledu na zvolený motor musí odmrazit čelní sklo o dost dříve. „Vše se sleduje pomocí speciální termokamery. Díky ní máme přesnou představu, jak u chystaného vozu vše funguje, jak se čelní sklo ohřívá a led odtává,“ popisuje Jan Hrnčíř, koordinátor vývoje klimatizace. V komoře však lze ověřovat i výkon klimatizace, rozpálit vzduch je možné až na +40 °C, výkonné zářivky umí navodit intenzitu slunečního záření jako na poušti. A také si zde mohou konstruktéři ověřit chování ventilační soustavy za jízdy: před vozem jsou výkonné ventilátory, které nahrazují proudění chladného vzduchu.

Do klimatické komory se však dostává už hodně pokročilý prototyp. „Zkouška v komoře je vrcholem našeho snažení, je náročná na přípravu, čas i finance,“ zdůrazňuje Jan Hrnčíř. „Trvá nejméně dva dny, složité jsou přípravy a dokonalé promrznutí vozu nelze uspěchat. Kdybychom až teď zjistili, že návrh proudění vzduchu neodpovídá našim očekáváním, vývoj by to výrazně prodloužilo. Díky možnosti vše dopředu modelovat na počítači jsme fázi ověřování mohli naopak výrazně zkrátit, místo měsíců vše trvá dny.“

Proto se dávno před vznikem prvního prototypu vše navrhuje a ověřuje v oddělení interní aerodynamiky. „Nejprve vznikne skica nebo model, na základě toho postavíme trojrozměrný výpočetní model a na něm se v počítači simuluje proudění vzduchu v interiéru chystaného vozu. Výstupem jsou tlaková a rychlostní pole, tedy obrázek toho, kde a jak vzduch působí a jaká je rychlost jeho proudění,“ popisuje David Svítil, koordinátor interní aerodynamiky. „Díky počítačové simulaci tak máme už před ostrou zkouškou v komoře dobrou představu, jak se bude topná soustava chovat,“ doplňuje Jan Hrnčíř.

V komoře se ověřuje nejen odmražení, ale také takzvaná komfortní zkouška, při níž je cílem ověřit, jak rychle a účinně vůz dokáže vyhřát interiér. U benzinových motorů je zdrojem tepla pouze motor, u naftových jednotek pomáhá tzv. přídavný otopný element. Označuje se PTC a je to vlastně takový kompaktní přímotop, který automaticky podle údajů z několika čidel (vnější teplota, teplota chladicí kapaliny, zvolená vnitřní teplota a čas od spuštění motoru) přihřívá vzduch od motoru ve třech stupních po 300 W. Důvodem je mimořádná účinnost současných naftových jednotek, které pracují s minimem odpadního tepla.

Vůz je pak nejen příjemně temperovaný, což ocení zimomřiví uživatelé, senioři nebo naopak mladé rodiny s dětmi, ale také odpadá nutnost zdržovat se seškrabáváním ledu z oken. Přispívá to i bezpečnému výhledu. Navíc se nijak zásadně nezvýší spotřeba, půlhodinový ohřev „stojí“ přibližně 0,2 l paliva. Obdobné množství paliva se ovšem ušetří tím, že se nemusí prohřívat motor, navíc díky ohřevu motoru nezávislým topením jsou emise škodlivin po nastartování nižší než u studené pohonné jednotky. Kdo jednou zažil komfort nezávislého topení, už by se tohoto příjemného doplňku nevzdal.

Elektrické výzvy

Nové modely ŠKODA od platformy MQB37, na níž je postavena například nová ŠKODA SUPERB, přinášejí nečekané možnosti i pro topnou soustavu. Řídicí jednotka u nejmodernějších vozů navíc bude dostávat informaci o počtu pasažérů podle zapnutých bezpečnostních pásů, čímž lze dosáhnout větší efektivity při vytápění i chlazení. Tato funkce bude důležitá hlavně u elektromobilů a plug-in hybridů, u nichž se z topení stává jeden z energeticky nejnáročnějších spotřebičů ve voze.

Elektromobily zase dostanou nový systém topení, který využívá ohřívací jednotku podobnou té u současných naftových motorů, pouze výkonnější. Výhodou je i absence dalšího média sloužícího k ohřevu, jímž je u vozů se spalovacími motory voda. Elektrický „přímotop“ ohřívá rovnou vzduch, který vychází z výdechů do kabiny, dalším přínosem je nečekaně rychlý přísun teplého vzduchu.

Není tedy pravda, že elektromobily netopí, naopak topí lépe a rychleji než vozy se spalovacím motorem. Zdroj tepla však představuje významný odběr z palubních akumulátorů, a tak je potřeba s teplem zacházet efektivně. S rozšiřující se infrastrukturou dobíjení a možnostmi připojení k zásuvce přes noc však elektromobily nabídnou možnost předehřát interiér nebo odmrazit skla, dokud jsou připojeny k síti, tedy bez zátěže palubních baterií a během jízdy již jen dohřívat dopředu příjemně temperovaný interiér.