Jak działają klimatyzatory z pompą ciepła
Układ klimatyzacji pojazdów elektrycznych wykorzystuje głównie PTC (dodatni współczynnik temperaturowy, dodatni współczynnik temperaturowy) do ogrzewania w zimie. Główną wadą ogrzewania PTC jest jego mała wydajność, co w okresie zimowym zmniejszy zasięg pojazdów elektrycznych o około 30%. Najlepsze rozwiązanie tego problemu Rozwiązaniem jest zastosowanie klimatyzacji z pompą ciepła do ogrzewania. Obecnie większość płynu roboczego w układach klimatyzacji z pompą ciepła pojazdów elektrycznych to R134a. Największym problemem jest to, że GWP (potencjał globalnego ocieplenia) jest zbyt wysoki, powodując duże zanieczyszczenie środowiska i poważny efekt cieplarniany, podczas gdy R290 GWP płynu roboczego jest niski i lepszym wyborem jest zastąpienie płynu roboczego R134a.
Pompa ciepła to urządzenie wykorzystujące energię, które przenosi energię cieplną z niskiej temperatury do wysokiej temperatury, zużywając część energii. System klimatyzacji z pompą ciepła składa się głównie ze sprężarki, zewnętrznego wymiennika ciepła, wewnętrznego wymiennika ciepła, urządzenia dławiącego, osuszacza magazynującego ciecz i zaworu czterodrogowego. Składa się z takich elementów, jak czujniki temperatury i ciśnienia. Podczas cyklu ogrzewania klimatyzatora z pompą ciepła sprężarka w wyniku pracy zmienia płyn roboczy o niskiej temperaturze i niskim ciśnieniu w gaz o wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem. Część gazu ponownie wchodzi do sprężarki w cyklu, a druga część przechodzi przez zawór czterodrogowy. Dostaje się do wewnętrznego wymiennika ciepła, gdzie schładza się i skrapla, uwalniając ciepło, co podnosi temperaturę wewnątrz pojazdu i zmienia wysokotemperaturowy i wysokociśnieniowy gazowy płyn roboczy w przechłodzoną ciecz o średniej temperaturze i wysokim ciśnieniu. Następnie dostaje się do urządzenia dławiącego, aby znacznie zmniejszyć ciśnienie, a następnie przechodzi w płyn o niskiej temperaturze i niskim ciśnieniu. Dwufazowy płyn roboczy gaz-ciecz wpływa do zewnętrznego wymiennika ciepła, aby pochłonąć ciepło i przenosi ciepło ze środowiska zewnętrznego do systemu pompy ciepła. Płyn roboczy ponownie przechodzi w stan przegrzanego gazu o niskiej temperaturze i niskim ciśnieniu i ponownie przepuszcza się przez sprężarkę, aby zakończyć cykl. Elektryczna pompa ciepła do pojazdów Zasadę działania układu klimatyzacji przedstawiono na rysunku 1.
Jak widać z rysunku 1, rolę płynu roboczego w całym cyklu grzewczym można uprościć do czterech podstawowych procesów: sprężania izentropowego, kondensacji izobarycznej, rozprężania adiabatycznego, parowania izobarycznego. Wykres termodynamiczny-entalpia ciśnienia i entalpii układu klimatyzacji z pompą ciepła pojazdu elektrycznego, jak pokazano na rysunku 2.
Na rysunku 2 0 to postać nasyconego płynu roboczego o niskiej temperaturze i niskim ciśnieniu, 1 to postać płynu roboczego na wlocie sprężarki i wylocie zewnętrznego wymiennika ciepła, 2 to postać płyn roboczy na wylocie sprężarki i wlocie wymiennika ciepła jednostki wewnętrznej, a 3 to postać nasycona. Postać płynu roboczego w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem, 4 to postać płynu roboczego na wylocie wymiennika ciepła jednostki wewnętrznej i na wlocie urządzenia dławiącego, 5 to postać płynu roboczego na wylocie urządzenia dławiącego i na wlocie zewnętrznego wymiennika ciepła, a to wartość entalpii urządzenia dławiącego, b to wartość entalpii na wylocie sprężarki. Proces 1 → 2 to proces pracy sprężarki, czyli sprężanie izentropowe w idealnych warunkach; Proces 2 → 4 to cyrkulacja płynu roboczego w wewnętrznym wymienniku ciepła, który jest procesem izobarycznego uwalniania ciepła podczas kondensacji; proces Proces 4 → 5 to adiabatyczne rozprężanie płynu roboczego w urządzeniu dławiącym; proces 5 → 1 to równociśnieniowe parowanie płynu roboczego w zewnętrznym wymienniku ciepła, które jest procesem endotermicznym.
