Istnieje romantyczne błędne przekonanie na temat jazdy latem. Opuszczasz szybę, wyciągasz rękę i pozwalasz, by wiatr muskał twoją skórę. To uczucie wolności. Czuje się jak klasyk.
Ale bądźmy realistami. Odczuwa się też nieskuteczność.
W obliczu gwałtownych wahań cen benzyny kwestię praktyczną zastąpiono romantyczną. Czy zaoszczędzisz więcej pieniędzy, opuszczając szyby i pozwalając, aby upał Cię palił, czy zamykając kabinę i włączając klimatyzację?
Odpowiedź nie jest prosta: tak lub nie. To zależy od fizyki. Ostatecznie sprowadza się to do dwóch konkurujących ze sobą sił: obciążenia pasożytniczego sprężarki klimatyzacji i obciążenia aerodynamicznego powodowanego przez otwarte okna.
Fizyka rezystancji i sprężarek
Aby zrozumieć, która opcja zużywa mniej paliwa, musisz zajrzeć pod maskę i spojrzeć w lusterko boczne.
Po pierwsze klimatyzacja. Sprężarka napędzana jest paskiem. Po włączeniu klimatyzacji silnik musi pracować ciężej, aby obrócić ten pasek. To dodatkowe obciążenie wymaga większego zużycia paliwa. To proste.
Do tego dochodzi opór powietrza (opór aerodynamiczny). Opór to siła, jakiej doświadcza obiekt poruszający się w powietrzu. Nowoczesne samochody nie bez powodu mają kształt łzy. Zostały zaprojektowane tak, aby przecinać atmosferę przy minimalnym oporze.
Lekko uchylając okno, zrywasz pieczęć. Powietrze wpada do kabiny. To powoduje turbulencje. Działa to jak spadochron łapający wiatr. Zasadniczo zamieniasz swój samochód w latającą cegłę.
„W przeciwieństwie do spadochronu, w samochodzie na pewno nie jest potrzebny duży opór aerodynamiczny, ponieważ zmusza on silnik do cięższej pracy, aby przyspieszyć pojazd do tej samej prędkości.”
Zwiększony opór powoduje, że silnik spala więcej paliwa, aby utrzymać prędkość podróżną. Pytanie brzmi: czy koszt paliwa do uruchomienia sprężarki klimatyzacji przewyższa koszt paliwa zużytego na walkę z tym oporem?
Gdy klimatyzacja oszczędza paliwo: współczynnik prędkości
Historycznie rzecz biorąc, dowody zdecydowanie sugerują, że szyby powinny być opuszczane przy prędkościach autostradowych.
W 2004 roku Stowarzyszenie Inżynierów Motoryzacji (SAE) przeprowadziło rygorystyczne testy. Wykorzystali tunel aerodynamiczny General Motors do symulacji bocznego wiatru i holowali samochody testowe po pustynnej autostradzie. Eksperyment obejmował pełnowymiarowego SUV-a z 8,1-litrowym silnikiem V-8 oraz pełnowymiarowego sedana z 4,6-litrowym silnikiem V-8.
Wyniki były dramatyczne. W przypadku sedana jazda z opuszczonymi szybami zmniejszyła zużycie paliwa o 20 procent. SUV wykazał spadek o 8 proc.
Z badania wynika jasny wniosek: im bardziej aerodynamiczny samochód, tym wyższa kara za otwarte okna. Jeśli masz eleganckie coupe, opór powietrza uderzy w Ciebie mocniej, niż gdybyś ciągnął pudełkowatą ciężarówkę.
Jednak technologia samochodowa zmieniła się od 2004 roku. Nowoczesne samochody są bardziej wydajne, podobnie jak ich systemy klimatyzacji.
W badaniu SAE z 2013 r. zaktualizowano te dane. Testowali Toyotę Corollę z 2009 roku. Dane wykazały, że należy przejechać 80 mil na godzinę (129 km/h), zanim opór powietrza przez otwarte okna sprawi, że będzie mniej wydajnie niż w przypadku korzystania z klimatyzacji. Przy prędkościach poniżej tej skały metoda opuszczania okien może faktycznie zaoszczędzić ułamek mpg.
Test dotyczył także Forda Explorera z 2009 roku. W przypadku SUV-a opuszczanie szyb było skuteczniejsze przy niskich prędkościach. Jednak powyżej 60 mil na godzinę (96 km/h) różnica stała się nieistotna.
Jeśli więc jedziesz autostradą, klimatyzacja wygrywa. Niezależnie od tego, czy poruszasz się w ruchu miejskim, czy wybierasz się na krótką przejażdżkę po wiejskich drogach, opuszczanie szyb może nadal być królem wydajności.
Kiedy opuszczenie szyb pozwala zaoszczędzić paliwo?
Najlepszym rozwiązaniem dla otwartych okien są środowiska o niskiej prędkości i niskim oporze.
Jeśli jedziesz z prędkością poniżej 40–50 mil na godzinę, straty aerodynamiczne są minimalne. Powietrze nie przepływa obok samochodu z wystarczającą siłą, aby wywołać ogromne turbulencje w kabinie. Przy tych prędkościach obciążenie silnika przez sprężarkę klimatyzacji zwykle przewyższa niewielki opór powodowany przez lekko otwarte okno.
Dlatego też rozwiązanie polegające na opuszczeniu okien wydaje się tak atrakcyjne na obszarach podmiejskich. W rzeczywistości jest bardziej skuteczny, gdy nie walczysz z wiatrem.
Ale jest niuans.
Wraz ze wzrostem prędkości opór rośnie wykładniczo. Podwojenie prędkości czterokrotnie zwiększa opór aerodynamiczny. Dlatego test Corolli wykazał punkt przekroczenia prędkości 80 mil na godzinę. Powyżej tego momentu silnik spala znacznie więcej paliwa do przepychania powietrza, niż zużywa do zasilania wentylatora i sprężarki klimatyzacji.
Zatem ogólna zasada jest prosta:
- Jazda po mieście / do 50 mil na godzinę: Opuszczone szyby. Wzrost wydajności jest realny.
- Jazda autostradą / Ponad 60 mil na godzinę: Klimatyzacja włączona. Kara za opór staje się zbyt wysoka.
To nie jest sztywny limit. To jest gradient. Jeśli jednak zależy Ci na każdej kropli paliwa w zbiorniku, utrzymanie gradientu ma znaczenie.
A skoro już o wydajności mowa…
Kiedy lepiej opuścić okno, zamiast używać klimatyzatora?
Nie ma uniwersalnego zestawu testów dla każdego samochodu na drodze, dlatego trzeba polegać na ogólnych zaleceniach. Jeśli jedziesz powoli po mieście z małą prędkością, wyłączenie klimatyzacji i opuszczenie szyb pozwala zaoszczędzić paliwo. Fizyka jest tutaj prosta: opór aerodynamiczny jest minimalny przy niskich prędkościach. Bardziej skuteczne jest wpuszczenie wiatru do kabiny, niż walka z oporami powietrza przy niskiej prędkości.
Przyczyna leży w obciążeniu silnika. Przy niskich prędkościach silnik wytwarza mniejszą moc. Praca sprężarki klimatyzacji wymaga znacznych nakładów energii. Silnik musi pracować ciężej. Przy dużych prędkościach silnik generuje już wystarczającą moc. Z łatwością radzi sobie z dodatkowym obciążeniem klimatyzatora bez większego wysiłku.
Wykładniczy wzrost kosztów wraz ze wzrostem prędkości
W miarę przyspieszania opór powietrza nie tylko wzrasta, ale wzrasta drastycznie. Siła działająca na samochód rośnie wykładniczo. Rozważ podróżowanie z prędkością 70 mil na godzinę (mph) zamiast 35 mil na godzinę. Podwoiłeś prędkość. A co z siłą oporu? Wzrosła czterokrotnie. Czterokrotny opór przy dwukrotnie większej prędkości.
Prowadzi to do praktycznej wartości progowej. Kiedy należy przejść z klimatyzacji na uchylanie szyb? W przypadku dużych SUV-ów i ciężarówek dążyj do prędkości 40 mil na godzinę (64 km/h). Poniżej tej prędkości szyby są opuszczone. Powyżej – klimatyzator jest włączony. W przypadku małych sedanów, takich jak Toyota Corolla, sytuacja jest inna. Klimatyzatora można używać przy prędkościach do 70, a nawet 80 mil na godzinę. Dokładny próg określa typowa prędkość i kształt samochodu.
Czy zawsze lepiej jest jeździć z opuszczonymi szybami?
Niektórzy eksperci nie zgadzają się z tym. Magazyn Car and Driver przeprowadził własne badanie. Doszli do wniosku, że w większości przypadków wyłączenie klimatyzatora jest mądrzejszym rozwiązaniem. Ale bądźmy realistami. Kto chce się pocić w ruchu ulicznym?
Jazda z zamkniętymi szybami i wyłączoną klimatyzacją jest technicznie najskuteczniejszą metodą. Ale jednocześnie jest wyjątkowo nieprzyjemna. Korzyści z zamykania okien zależą od zmiennych, których nie zawsze można kontrolować. Kształt samochodu ma znaczenie. Rozmiar silnika ma znaczenie. Wydajność Twojej sprężarki ma znaczenie. Każdy samochód zachowuje się inaczej.
Zamiast obsesyjnie zastanawiać się, czy uchylić okno, skup się na podstawach. Utrzymuj prawidłowe ciśnienie w oponach. Zmniejsz nadmierną wagę ładunku. Konserwacja elementów przekładni. Te nawyki zapewniają większe korzyści w zakresie oszczędności paliwa niż kłótnie o opór powietrza.
Czy do ogrzewania samochodu wykorzystuje się benzynę?
Nie bardzo. Silnik wytwarza już ciepło odpadowe potrzebne do obsługi układu chłodzenia. Korzystanie z nagrzewnicy nie powoduje tak dużego obciążenia silnika, jak klimatyzacja. Spalasz tylko niewielką część paliwa, aby włączyć wentylator, który wdmuchuje ciepłe powietrze do kabiny.
