Obecnie wiele pojazdów elektrycznych korzysta z ogrzewania pompą ciepła. Zasada działania jest taka sama jak w przypadku ogrzewania klimatyzacyjnego – energia elektryczna nie musi wytwarzać ciepła, lecz je przenosić. Część zużytej energii elektrycznej może przekazywać więcej niż jedną część energii cieplnej, co pozwala zaoszczędzić energię elektryczną w porównaniu z nagrzewnicami PTC.
Chociaż technologia pomp ciepła i klimatyzacji wykorzystuje transfer ciepła, zużycie powietrza w pojazdach elektrycznych jest nadal wyższe niż w przypadku klimatyzacji. Dlaczego? W rzeczywistości istnieją dwie główne przyczyny problemu:
1. Należy dostosować różnicę temperatur
Załóżmy, że temperatura, w której człowiek czuje się komfortowo, wynosi 25 stopni Celsjusza, temperatura na zewnątrz samochodu latem wynosi 40 stopni Celsjusza, a zimą wynosi 0 stopni Celsjusza.
Oczywiste jest, że jeśli latem chcemy obniżyć temperaturę w samochodzie do 25 stopni Celsjusza, klimatyzacja musi dostosować różnicę temperatur do zaledwie 15 stopni Celsjusza. Zimą klimatyzacja chce podgrzać samochód do 25 stopni Celsjusza, a różnica temperatur musi być ustawiona nawet na 25 stopni Celsjusza, co znacznie zwiększa obciążenie, a co za tym idzie, naturalnie wzrasta zużycie energii.
2. Wydajność wymiany ciepła jest różna
Wysoka wydajność wymiany ciepła po włączeniu klimatyzatora
Latem klimatyzacja samochodowa odpowiada za przenoszenie ciepła z wnętrza samochodu na zewnątrz, dzięki czemu w samochodzie robi się chłodniej.
Gdy działa klimatyzator,sprężarka spręża czynnik chłodniczy do postaci gazu pod wysokim ciśnieniemTemperatura wynosi około 70°C, a następnie trafia do skraplacza znajdującego się z przodu. Wentylator klimatyzatora wtłacza powietrze do skraplacza, odbierając ciepło czynnika chłodniczego. Temperatura czynnika chłodniczego spada do około 40°C i staje się on cieczą pod wysokim ciśnieniem. Ciekły czynnik chłodniczy jest następnie rozpylany przez mały otwór do parownika znajdującego się pod konsolą środkową, gdzie zaczyna parować i pochłaniać dużo ciepła, a ostatecznie staje się gazem i trafia do sprężarki w kolejnym cyklu.
Gdy czynnik chłodniczy jest uwalniany na zewnątrz samochodu, temperatura otoczenia wynosi 40 stopni Celsjusza, temperatura czynnika chłodniczego 70 stopni Celsjusza, a różnica temperatur sięga nawet 30 stopni Celsjusza. Gdy czynnik chłodniczy pochłania ciepło w samochodzie, temperatura jest niższa niż 0 stopni Celsjusza, a różnica temperatur w porównaniu z powietrzem w samochodzie jest również bardzo duża. Widać, że efektywność pochłaniania ciepła przez czynnik chłodniczy w samochodzie oraz różnica temperatur między otoczeniem a uwalnianiem ciepła na zewnątrz samochodu są bardzo duże, co przekłada się na wyższą efektywność pochłaniania i uwalniania ciepła, a tym samym większą oszczędność energii.
Wydajność wymiany ciepła jest niska, gdy włączone jest ciepłe powietrze
Po włączeniu dopływu ciepłego powietrza sytuacja jest zupełnie odwrotna niż w przypadku chłodzenia. Gazowy czynnik chłodniczy, sprężony do wysokiej temperatury i ciśnienia, najpierw trafia do wymiennika ciepła w samochodzie, gdzie oddaje ciepło. Po oddaniu ciepła czynnik chłodniczy staje się cieczą i przepływa do przedniego wymiennika ciepła, gdzie odparowuje i pochłania ciepło z otoczenia.
Zimą temperatura jest bardzo niska, a czynnik chłodniczy może obniżyć temperaturę parowania tylko wtedy, gdy chce poprawić wydajność wymiany ciepła. Na przykład, przy temperaturze 0 stopni Celsjusza, czynnik chłodniczy musi odparować poniżej zera stopni Celsjusza, aby pochłonąć wystarczającą ilość ciepła z otoczenia. Spowoduje to, że para wodna w powietrzu zamarznie w niskich temperaturach i przylgnie do powierzchni wymiennika ciepła, co nie tylko obniży wydajność wymiany ciepła, ale także całkowicie zablokuje wymiennik ciepła w przypadku silnego szronu, uniemożliwiając czynnikowi chłodniczemu pobranie ciepła z otoczenia. W tym momencie,system klimatyzacjiMoże jedynie przejść w tryb odszraniania, a sprężony czynnik chłodniczy o wysokiej temperaturze i ciśnieniu jest ponownie transportowany na zewnątrz pojazdu, gdzie ciepło jest wykorzystywane do ponownego roztopienia szronu. W ten sposób znacznie zmniejsza się wydajność wymiany ciepła, a zużycie energii naturalnie wzrasta.
Dlatego im niższa temperatura zimą, tym częściej pojazdy elektryczne włączają się na ciepłym powietrzu. W połączeniu z niską temperaturą zimą, aktywność akumulatora spada, a spadek jego zasięgu jest jeszcze bardziej widoczny.
Czas publikacji: 09-03-2024