Сучасний обігрівач салону, який ми сприймаємо як належне, — продукт довгої еволюції.
Починаючи з кінця ХІХ століття автомобілі випускалися без закритого кузова, і там обігрівач був майже непотрібним. Тим більше, що охолодження двигуна зазвичай було термосифонним або взагалі повітряним — опалювати цілеспрямовано салон з його допомогою було складно. Найбільш комфортабельні закриті кузови опалювалися по-каретному, окремою маленькою піччю або безпечнішими нагрітими каменями або іншими предметами, що заздалегідь прогріваються. Та й самі кузови були дерев'яними, часто непогано утепленими.
А ось на електромобілях (вони були дуже популярні у США на початку ХХ століття) зустрічалася така цікава опція, як підігрів кермового колеса. Однак гріти одного водія було надто накладно, так що до пори найнадійнішим його другом у холодну погоду був спеціальний одяг чи попони, що закривали відразу салон та кількох людей.
Перші рецепти автомобільного опалення з'явилися досить рано. Реклама 1907 року в журналі Motor пропонувала унікальну можливість - пристрій, що подає нагріте вихлопною системою повітря в салон. Такі пристрої пропонувалися безліччю фірм.
Конструкція їх була зазвичай нехитра: з вихлопної труби частина гарячих газів відводилася в теплообмінник-радіатор у салоні. Якщо обігрів не був потрібен, просто закривали клапан подачі газів. Теплообмінник ставили на підлогу автомобіля. Зрозуміло, що до стандартної комплектації такі пристрої не входили, зате поставити його можна було на будь-який автомобіль із ДВС.
Пристрій був небезпечним, тому що вихлопні гази могли потрапити прямо в салон при порушенні герметичності, а регулювати температуру було складно, оскільки температура та тиск вихлопних газів постійно змінювалися. До того ж, їх потрібно було періодично прочищати, адже вихлоп на старих машинах був дуже брудним. Існувала і небезпека займання дерев'яних кузовів або інших деталей автомобіля, що стикаються з обігрівачем. Загалом система не прижилася.
1925 року відбулася одна знаменна подія, сенс якої можна оцінити тільки зараз: вперше світове виробництво машин із закритими кузовами перевищило виробництво відкритих авто. Епоха кабріолетів — вітру в обличчя, пилу, снігу та окулярів-консервів — закотилася. Вибір був зроблений на користь комфортного переміщення за будь-якої погоди, у тому числі й у зимовий час.
Більш досконала система опалення салону з'явилася 1929 року на Ford Model A. Вона вже розроблялася спеціально для цієї моделі і включала теплообмінник на випускному колекторі двигуна і гнучкі труби.
Вентилятор у підкапотному просторі, нагнітаючи повітря для двигуна, попутно "задував" у воронку трубки "опалювача", звідти повітря прямувло в теплообмінник у колекторі, нагрівалося і надходло потім у салон. Регулювалася така система звичними нам сьогодні заслінками і навіть мала можливість направити потік гарячого повітря на лобове скло або ноги.
Дещо досконаліша система опціонально встановлювалася на Ford V8 з 1933 року. Повітряний потік, що нагнітається у воронку вентилятором, ділився надвоє. Одна частина залишалася холодною, інша – йшла через трубчастий теплообмінник у вихлопному колекторі. Далі обидва потоки йшли до змішувальної камери. З салону можна було відрегулювати склад повітряної суміші, рухаючи заслінку змішування і отримуючи таким чином більш менш гаряче повітря.
Конструкторська думка не стояла на місці: компанія Delco у ті ж роки пропонувала систему парового опалення для автомобіля. Котел системи встановлювався туди ж, на вихлопну трубу. А пара, що вийшла, нагрівала радіатори в салоні. А ті в свою чергу обдувались цілком звичними нам електричними вентиляторами. Так потроху збиралися разом компоненти звичайного автомобільного опалювача.
Життя подібних систем виявилося довгим, вони застосовувалися на безлічі дешевих європейських автомобілів: знаменитих Volkswagen Kafer, Citroen 2CV і перших варіантах наших "Запорожців". На автомобілях з повітряним охолодженням двигуна іноді застосовувався варіант із подачею в салон повітря з його системи охолодження, але домішки оливи, бензину та вихлопних газів зробили таку конструкцію ще менш комфортною, ніж обігрів від вихлопної труби. На Volkswagen Kafer початковий варіант замінили спочатку на простий теплообмінник на вихлопній трубі, а потім спробували використовувати масляний радіатор.
Не дивно, що на тлі всіх цих складнощів автомобілі з паровими двигунами вважалися верхом комфорту. Паромобілі братів Добл, наприклад моделі Doble Detroit 1917 року або швидкісний Doble Model E 1924 року, не тільки вражали уяву швидкістю та динамікою розгону — Model E розганялася до 160 км/год, що тоді вважалося абсолютно приголомшливим, а й тихо працювали, не видавали неприємного диму (паливом слугував спирт), і, зрозуміло, опалювалися парою та були на ті часи приголомшливо комфортними. Нажаль, вони виявилися в рази дорожчими за машини з ДВЗ, і випуск їх не дотягнув і до сотні штук сумарно.
Doble Model E 1924
Перші автомобілі з водяною помпою та термостатом, тобто з циркуляційною системою охолодження, з'явилися в середині двадцятих років. Для них незабаром було створено й опційні обігрівачі майже сучасної конструкції. Через маленький радіатор у салоні проганялася гаряча вода із системи охолодження двигуна, а сам радіатор обдувався електричним вентилятором.
1927 року А.Б. Арнольд побудував експериментальну установку для Ajax Car (підрозділ Nash Motors) з повнопроточним радіатором системи. Трохи згодом, у 1930 році, після доведення системи, Harrison Radiator Division of General Motors з групою підприємств взяли патент на подібні системи опалення та розпочали серійне виробництво.
Але це була все ще окрема система, яку можна було поставити на будь-який автомобіль із двигуном, що мав помпу. Зате вона вироблялася масово і була проста в установці - досить було просвердлити пару отворів в моторному щиті. Важливо розуміти: це був просто обігрівач, який грів салон. Можна було відрегулювати ступінь нагрівання обігрівача та інтенсивність роботи його вентилятора, але з системою вентиляції він не був пов'язаний. Власне кажучи, для вентиляції жодної системи й не було — салон провітрювали через кватирки в бічних вікнах, та на ходу через спеціальні заслінки обдувалося лобове скло.
Першим автомобілем, на якому обігрівач з'явився як вбудований елемент, прийнято вважати Nash. Починаючи з 1938 року, на всі автомобілі марки можна було замовити обігрівач салону рідинного типу схожий на сучасний. Опалювачем можна було керувати двома ручками на панелі приладів. Одна регулювала швидкість роботи вентилятора, інша — клапан подачі охолоджувальної рідини в радіатор обігрівача та заслінку змішування холодного забортного повітря з повітрям, яке подається через нагрітий радіатор. Чим вище була потрібна температура, тим більше антифризу і менше забортного повітря.
Торпедо Nash Rambler
А вже в 1939 році в опціях з'явилася система Nash Weather Eye, яку можна вважати прообразом систем клімат-контролю: температура повітря в ній підтримувалася автоматично. Систему можна було поставити на топові моделі LaFayette, Ambassador Six та Ambassador Eight.
Повітря не тільки підігрівалося, воно ще й проходило через фільтри, а в салоні повітрям, що нагнітається, підтримувався підвищений тиск, щоб дорожній пил і холодне повітря не проникали всередину через щілини. Втім, це були автомобілі класу нинішніх Rolls-Royce і Bentley, або топових Mercedes-Benz.
Звичайно ж, що жодних електронних блоків керування та температурних датчиків наприкінці 30-х не було. Для автоматичного регулювання температури обдування використовувався звичайний термостат. Повітря з опалювача, що подається в салон, залежно від своєї температури, розширювало або стискало парафін у термостаті, і те, відповідно, регулювало клапан подачі антифризу в радіатор і заслінку змішування. Подальший технічний прогрес був із розвитком цієї принципової схеми. Обігрівач і клімат-контроль ставав компактнішим, досконалішим і дешевшим.
Вже згаданий підрозділ Harrison Radiator Division of General Motors протягом багатьох років займався удосконаленням систем вентиляції та опалення на автомобілях GM та розробив систему, до якої входив радіатор для монтажу під сидіння та система підведення свіжого повітря. Комплект установки можна було замовити для автомобілів Oldsmobile, Pontiac та Chevrolet, а на Cadillac таку опцію можна було замовити і у заводському виконанні.
Після війни, в 1946 році Buick, який був набагато "демократичніший", ніж Nash, представив власну систему опалення з автоматичним контролем температури. А Cadillac у тому ж році створив систему з двома окремими радіаторами під передніми сидіннями – з їх допомогою можна було підтримувати різну температуру у правій та лівій частинах салону. Цю систему, напевно, можна вважати першою системою роздільного регулювання, предком сучасних багатозонних клімат-контролів.
У 1950 році систему з вентиляцією та обігрівом впровадив General Motors для всіх своїх моделей, а до 1962-го - інтегральні кліматичні установки, що поєднували вентиляцію салону та його обігрів. З 1968 року виробництво автомобілів без системи опалення було в США заборонено законодавчо.
Перехід до використання систем опалення в Європі теж був нешвидким і завершився приблизно до середини шістдесятих років. І почався він теж із люксових машин. Але в цілому автомобілі були простіші за американські, і обігрівач часто виявлявся дорогою опцією: на спортивних автомобілях на кшталт MG комфорт часто приносили в жертву ціні та легкості. Проте до початку сімдесятих років знайти новий автомобіль без обігрівача було практично неможливо.
Торпедо MG Magnette
Ось тільки розмаїття компактних авто змушувало конструкторів шукати способи здешевлення системи. Наприклад, Fiat 500 і Ford Anglia використовували систему з підведенням тепла від спеціальної секції основного радіатора, тобто без окремого радіатора обігрівача. Трохи дорожчий Renault 4 міг похвалитися повноцінною системою обігріву, хоча вентиляція салону все ще йшла через кватирки.
Установки кондиціонування на автомобілях вперше були запропоновані як додаткове обладнання, що встановлюється на замовлення в США в 1933 році однією з нью-йоркських компаній, — на той час кондиціонери вже стали звичним обладнанням в американських хмарочосах. В основному ними обладналися найдорожчі та розкішні лімузини.
Першим автомобілем, який міг бути оснащений установкою кондиціонування повітря в заводській комплектації, став Packard моделі 1939 року, який, втім, залишався малосерійним автомобілем ручного складання. Вартість установки становила 274 долари — величезну суму на ті часи (понад третину ціни нового повнорозмірного легкового автомобіля, на кшталт «Форда», який коштував від $742). Крім того, окрім агрегатів, розташованих під капотом і в салоні, установка кондиціювання займала половину багажника, була малоефективною і не мала навіть зачатків автоматичного управління, на зразок термостата. Популярністю ця опція не користувалася, тому після 1941 року пропонувати її перестали, проте в тому ж році схожу систему запропонував вже Cadillac. У 1941-42 модельних роках установка кондиціювання повітря значилася в списку опціонального обладнання найдорожчих автомобілів Chrysler, проте невідомо, чи насправді був проданий з нею хоч один автомобіль.
Тим часом бурхливий розвиток технологій і суттєве зростання рівня оснащеності американських автомобілів у першій половині п'ятдесятих років призвели до того, що вже до 1954 року кондиціонер міг бути встановлений у вигляді опції на автомобілі більшості американських марок вищого та середнього-вищого цінового діапазону, хоча й залишався опцією вкрай дорогою та мало затребуваною. Наприклад, в 1952 кондиціонер був запропонований у вигляді опції на моделі Chrysler Imperial, а в наступному, 1953 - і на деяких більш доступних моделях «Крайслера». Як і попередні установки, крайслерівський кондиціонер AirTemp мав основний блок, розташований в багажнику автомобіля, хоча тепер і займав істотно менше місця. Однак він відрізнявся простотою в управлінні - за роботу установки відповідав лише один трипозиційний перемикач, а також високою ефективністю: він був здатний охолодити салон найбільшого "Крайслера" з 50 до 30 °С всього за декілька хвилин. Крім того, на відміну від більш примітивних зразків, він був практично безшумний, мав більш досконалу систему керування потоком охолодженого повітря, яка сприяла його рівномірному розподілу по салону, і міг працювати не тільки в режимі рециркуляції, а й за рахунок свіжого повітря, що забирається зовні автомобіля через великі грати на задніх крилах, тому повітря було позбавлене відчуття застійності. У 1955 році та сама система вже була теоретично доступна на автомобілях усіх марок, що належать Chrysler Corporation. До епохи масового поширення кондиціонерів у південних штатах США на деяких автозаправках пропонувалася послуга із закачування охолодженого повітря в салон автомобіля.
Chrysler Imperial моделі 1953 з встановленим кондиціонером AirTemp.
Видно зовнішні повітрозабірники на задніх крилах, а на полиці за заднім сидінням - внутрішні повітрозабірники (з боків) і напрямні грати, що задають напрямок потоку повітря. Відбиваючись від стелі, подане через них холодне повітря опускалося зверху вниз на пасажирів, рівномірно охолоджуючи салон без створення протягу
Вартість установок кондиціонування повітря залишалася вкрай високою, тому оснащувалося ними вкрай небагато автомобілів. Крім того, вони все ще були малоефективними і накладали ряд обмежень в експлуатації, з урахуванням примітивності самих установок і порівняно невисокої потужності двигунів тих років. Так, на більшості автомобілів при включеному кондиціонері двигун нерівно працював на холостих обертах - водієві доводилося вимикати кондиціювання на світлофорах і при русі в транспортному заторі, коли воно було найпотрібніше. Багато моделей давали потужний потік холодного повітря тільки при русі на трасі, а при міських швидкостях він ставав слабким, при цьому температура охолоджувальної рідини в двигуні наближалася до критичної, погрожуючи перегрівом. Управління було зазвичай найрудиментарнішим — у кращому випадку водій міг вибрати кілька швидкостей роботи вентилятора, температура кондиціонованого повітря ж зазвичай налаштуванню не підлягала, не кажучи вже про вибір точки, з якої воно подавалося в салон — всі установки кондиціювання тих років були окремими від системи вентиляції та для подачі повітря в салон використовували свої власні дефлектори. Навіть звичайний обігрівач у ті роки на більшості автомобілів залишався додатковим обладнанням, що встановлюється за доплату, тому на кондиціонер і дивилися як на велику розкіш.
Революція відбулася в 1954 році: на автомобілях корпорації Nash-Kelvinator була вперше запропонована інтегрована система вентиляції та опалення All-Weather Eye, що включала і обігрівач, і кондиціонер, причому всі компоненти розташовувалися під капотом, не займаючи місце в багажнику і усуваючи вразливо розташовані під днищем автомобіля довгі трубопроводи та ресивер. Підігріте або охолоджене повітря подавалося в салон вже як на сучасних автомобілях — через дефлектори, розташовані на панелі приладів. Найбільш приємною для потенційних покупців виявилася ціна установки, яка становила всього $345 — дешевше, ніж будь-яка інша автомобільна система кондиціювання тих років. І все ж, навіть ця сума становила приблизно чверть від ціни найдешевшого легкового «Форда» того ж року ($1 548).
Пульт управління кліматичною установкою WeatherEye на Rambler Cross-Country 1957 року.
Управління кондиціонером (REFRIG) та обігрівачем (HEATER) здійснюється одним перемикачем
З урахуванням ціни, наприкінці 1950-х автомобільні кондиціонери все ще залишалися дуже рідкісним обладнанням - так, з автомобілів Ford Motor Company вони масово встановлювалися тільки на дорогих Lincoln; на Mercury і Edsel середнього цінового діапазону кондиціонер у 1958 році замовило всього близько 1,5% покупців, а на бюджетних «Фордах» ця опція взагалі була практично не затребувана.
Типовий блок кондиціонера 1970-х років, розташований під панеллю приладів та автономний від системи вентиляції та опалення. Такі пристрої широко пропонувалися на ринку автоаксесуарів
Проте, з поширенням подібних All-Weather Eye систем керування мікрокліматом, більш практичних та зручних у використанні, популярність автомобільних установок кондиціювання зростала, і на початок 1960-х років їх мали вже приблизно 20% американських автомобілів. Втім, масове їх поширення довелося все ж таки на початок 1970-х. У 1968 році кондиціонер вперше став стандартним обладнанням на автомобілі AMC Ambassador (середнього цінового діапазону), а вже в 1969 році його мали 54% нових американських автомобілів. У Європі аж до 1980-х років кондиціонер залишався великою рідкістю.
З того часу принципових змін у конструкції та принципі дії автомобільних кондиціонерів не відбулося, за винятком введення систем автоматизованого, у тому числі комп'ютерного, управління (клімат-контроль), підвищення ефективності, довговічності та зручності в експлуатації, введення всіляких додаткових фільтрів тощо.
Клімат-контроль Mercedes-Benz W123
Так як «справжні» (компресорні) автомобільні установки кондиціювання повітря протягом довгого часу були досить дорогими, їм була створена більш дешева альтернатива у вигляді портативних кондиціонерів (кулерів). У 1930-х - 1960-х роках вони були дуже популярні в спекотних штатах південного заходу США як додаткове обладнання. Як правило, кулери встановлювалися на рамку пасажирських дверей. За своєю будовою вони були до примітивності прості і з технічної точки зору являли собою звичайний випаровувальний кондиціонер в якому охолодження повітря досягається за рахунок поглинання тепла водою при її випаровуванні. У корпусі кулера розташовувався картридж із пористого або волокнистого матеріалу, який постійно змочувався водою. Коли машина знаходилася в русі, повітря надходило в пристрій самопливом за рахунок ефекту інерційного наддуву, викликаючи інтенсивне випаровування води, а для роботи на стоянці деякі моделі мали електровентилятор, який зазвичай підключається до штатного роз'єму для прикурювача. Типовий варіант мав водяний резервуар об'ємом близько 4 літрів, чого вистачало на 100-150 миль пробігу (150-250 км).
Автомобільний кулер Thermador на "Chevrolet" моделі 1950 року
Ефективність такої установки в спеку була цілком достатня, тому до масового поширення справжніх автомобільних кондиціонерів її застосування в жаркому кліматі було виправдано, незважаючи на явні недоліки, — необхідність постійного додавання води до корпусу (вода поступово витрачалася) і характерний «болотний» запах вогкості повітря, яке пройшло через установку (через що вони і отримали свою американську назву — swamp cooler, від swamp — «болото»).
В даний час кулер є характерним атрибутом стилю Resto cal, але часто їх ставлять просто на класичні автомобілі.