Σύστημα Αντλίας Θερμότητας Αυτοκινήτων
Σχηματικό διάγραμμα παραδοσιακού συστήματος κλιματισμού αυτοκινήτων
Στα παραδοσιακά συστήματα κλιματισμού αυτοκινήτων, το ψυκτικό μπορεί να βρεθεί σε τέσσερις κύριες καταστάσεις: αέριο υψηλής πίεσης, υγρό υψηλής πίεσης, υγρό χαμηλής πίεσης και αέριο χαμηλής πίεσης. Τα τέσσερα βασικά στοιχεία που συνδέουν αυτές τις τέσσερις καταστάσεις είναι ο συμπιεστής, ο συμπυκνωτής, η βαλβίδα εκτόνωσης και ο εξατμιστής. Ο συμπιεστής συμπιέζει το ψυκτικό μέσο στον αγωγό. Το ψυκτικό συμπυκνώνεται από αέριο σε υγρό στον συμπυκνωτή στο μπροστινό μέρος του χώρου του κινητήρα. Αυτή η διαδικασία απελευθερώνει θερμότητα. Αφού περάσει από τη βαλβίδα εκτόνωσης, η πίεση του υγρού ψυκτικού μειώνεται ξαφνικά. Τελικά εξατμίζεται στον εξατμιστή μέσα στην καμπίνα και απορροφά πολλή θερμότητα. Έτσι επιτυγχάνεται το αποτέλεσμα ψύξης στην καμπίνα. Το ψυκτικό στον αγωγό που αναφέρεται εδώ, που ονομάζεται επίσης ψυκτικό, έχει τα χαρακτηριστικά της εύκολης εξάτμισης και υγροποίησης για τη διευκόλυνση της μεταφοράς θερμότητας. Το παλαιότερο ευρέως χρησιμοποιούμενο ψυκτικό μέσο ήταν το Freon. Αργότερα, λόγω της βλάβης του φρέον στο στρώμα του όζοντος, αντικαταστάθηκε σταδιακά από τετραφθοροαιθάνιο με την επωνυμία R134A σε εφαρμογές κλιματισμού αυτοκινήτων. Πρόσφατα, λόγω της περαιτέρω έμφασης στην προστασία του περιβάλλοντος, τα ψυκτικά μέσα έχουν εξελιχθεί σταδιακά προς τα ψυκτικά με διοξείδιο του άνθρακα.
Πώς λειτουργεί η θερμική διαχείριση της αντλίας θερμότητας
Ο κύριος λόγος για την εισαγωγή ενός συστήματος αντλίας θερμότητας είναι ότι τα αμιγώς ηλεκτρικά οχήματα ή τα plug-in υβριδικά οχήματα που υποστηρίζουν αμιγώς ηλεκτρική οδήγηση δεν μπορούν πλέον να χρησιμοποιούν τον κινητήρα ως σταθερή πηγή θερμότητας για θέρμανση. Ως εκ τούτου, πριν από την εισαγωγή του συστήματος αντλίας θερμότητας, η λειτουργία θέρμανσης του συστήματος κλιματισμού των ηλεκτρικών οχημάτων ολοκληρώθηκε κυρίως από ηλεκτρικούς θερμαντήρες, γνωστούς και ως θερμαντήρες αντίστασης PTC (Positive Temperature Coefficient). Και πρέπει να γνωρίζετε ότι η θερμότητα που λαμβάνεται από την άμεση ηλεκτρική θέρμανση θα μειώσει σημαντικά την ισχύ της μπαταρίας και την αυτονομία οδήγησης. Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, όταν οδηγείτε το χειμώνα και ενεργοποιείτε τη λειτουργία θέρμανσης του κλιματισμού με βάση την ηλεκτρική θέρμανση, σχεδόν το ήμισυ της ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιείται για θέρμανση. Μόνο η μισή δύναμη απομένει για οδήγηση. Η χρήση ενός συστήματος αντλίας θερμότητας για θέρμανση θα αυξήσει σημαντικά τα χιλιόμετρα.
Λειτουργία ψύξης συστήματος θερμικής διαχείρισης αντλίας θερμότητας
Στην πραγματικότητα, στο σύστημα θερμικής διαχείρισης αντλίας θερμότητας, αν και ελέγχεται από πολλαπλές αντλίες και βαλβίδες, δεν υπάρχει εξάρτημα που να ονομάζεται αντλία θερμότητας HeatPump. Ονομάζεται αντλία θερμότητας επειδή το σύστημα αντλίας θερμότητας έχει χαρακτηριστικά παρόμοια με αυτά μιας αντλίας νερού στη μετακίνηση νερού από ένα χαμηλό μέρος σε ένα ψηλό μέρος. Ολόκληρο το σύστημα αντλίας θερμότητας μπορεί να μεταφέρει θερμότητα από ένα μέρος με χαμηλή θερμοκρασία σε ένα μέρος με υψηλή θερμοκρασία. Για παράδειγμα, το καλοκαίρι, το σύστημα αντλίας θερμότητας δεν φέρνει τη χαμηλή θερμοκρασία έξω από το αυτοκίνητο. Αντίθετα, μεταφέρει τη θερμότητα μέσα στο αυτοκίνητο προς τα έξω. Έτσι επιτυγχάνεται το αποτέλεσμα ψύξης.
Λειτουργία θέρμανσης συστήματος θερμικής διαχείρισης αντλίας θερμότητας
Αντίστοιχα, κατά τη θέρμανση το χειμώνα, το σύστημα αντλίας θερμότητας στέλνει θερμότητα από το εξωτερικό του αυτοκινήτου στο εσωτερικό του αυτοκινήτου. Τότε μπορεί να θέλετε να ρωτήσετε ξανά, μπορεί να μεταφερθεί θερμότητα ακόμα κι αν είναι δεκάδες βαθμούς κάτω από το μηδέν έξω από το αυτοκίνητο; Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, υπάρχει ακόμα ζέστη ακόμα και σε θερμοκρασίες δεκάδων βαθμών κάτω από το μηδέν. Εάν υπάρχει θερμότητα, μπορεί να μεταφερθεί.
Πώς μπορεί λοιπόν να εφαρμοστεί το σύστημα αντλίας θερμότητας στο σύστημα κλιματισμού αυτοκινήτου;
Πρώτον, η θερμότητα αντλείται από το περιβάλλον στο σύστημα αντλίας θερμότητας. Δεύτερον, η θερμότητα συμπιέζεται και θερμαίνεται. Στη συνέχεια, η θερμότητα χρησιμοποιείται για να θερμάνει τον κρύο αέρα στην καμπίνα και να τον κάνει ζεστό. Ο θερμαινόμενος αέρας αποστέλλεται στην καμπίνα και η θερμότητα μετά την αποσυμπίεση μετατρέπεται σε θερμότητα χαμηλής θερμοκρασίας και εκκενώνεται έξω από το όχημα. Το σύστημα αντλίας θερμότητας πρέπει να λαμβάνει υπόψη τις συνθήκες θέρμανσης και ψύξης. Όταν οι βαλβίδες διακοπής SV1 και SV4 είναι κομμένες και το SV5 είναι ενεργοποιημένο, το σύστημα λειτουργεί σε λειτουργία θέρμανσης. Ο εξατμιστής στο αυτοκίνητο στη λειτουργία ψύξης χρησιμοποιείται ως συμπυκνωτής στη λειτουργία θέρμανσης για να παρέχει θερμότητα στην καμπίνα μαζί με τον θερμό συμπυκνωτή. Στη λειτουργία θέρμανσης, το σύστημα θερμικής διαχείρισης της αντλίας θερμότητας μπορεί επίσης να μεταφέρει την απορριπτόμενη θερμότητα από τον κινητήρα, τον ηλεκτρονικό έλεγχο και τον φορτιστή στον μπλε σωλήνα ψυκτικού στον κόκκινο αγωγό κλιματισμού ψυκτικού μέσω του εναλλάκτη θερμότητας για να παρέχει θερμότητα στην καμπίνα. Όταν οι βαλβίδες διακοπής SV1 και SV4 είναι ενεργοποιημένες και το SV5 είναι απενεργοποιημένο, το σύστημα λειτουργεί σε λειτουργία ψύξης και ο αντίστοιχος εξωτερικός συμπυκνωτής στη λειτουργία ψύξης χρησιμοποιείται ως εξατμιστής στη λειτουργία θέρμανσης.
