Soluții tehnice principale pentru aparatele de aer condiționat cu pompă de căldură
pentru vehicule cu energie nouă
O pompă de căldură este un dispozitiv de aer condiționat care poate transfera forțat energie termică de la o sursă de căldură de nivel scăzut la o sursă de căldură de nivel înalt, similar cu o „pompă de apă” care poate pompa apa dintr-un loc jos într-un loc înalt. Utilizarea unei supape de inversare cu patru căi poate schimba funcțiile evaporatorului și condensatorului unui aparat de aer condiționat cu pompă de căldură și poate schimba direcția transferului de căldură, obținând astfel efectul de răcire vara și de încălzire iarna.
Baza teoretică a pompelor de căldură provine din ciclul termodinamic invers Carnot. Refrigerarea și încălzirea sistemelor de aer condiționat cu pompe de căldură utilizează compresoare electrice dedicate pentru a conduce ciclul de refrigerare sau încălzire. Iarna, încălzirea nu mai este aceeași cu aparatele de aer condiționat electrice existente. Încălzirea PTC utilizează compresorul electric pentru a obține încălzire.
În prezent, cercetările privind climatizarea cu pompă de căldură pentru vehicule electrice sunt împărțite în principal în trei tipuri: 1) sisteme cu pompe de căldură bazate pe agentul frigorific existent R134a; 2) tehnologia pompei de căldură care utilizează agent frigorific CO2; 3) sisteme de climatizare cu pompa de caldura solara. În funcție de numărul de schimbătoare de căldură, aceste sisteme pot fi împărțite în două tipuri: schimbător de căldură unic și schimbător de căldură dublu; în funcție de diferitele compresoare, sistemul poate fi împărțit în două tipuri diferite: compresor cu palete glisante și compresor scroll.
În funcție de agent frigorific, sistemele de aer condiționat cu pompă de căldură includ în principal tipul R134a și tipul CO2. Deși CO2 are proprietăți termofizice bune și potențialul de încălzire globală (GWP) al CO2 este de o mieme față de R134a, deoarece diverse sisteme de aer condiționat auto folosesc în prezent în principal agent frigorific R134a, proiectarea pieselor, producția și service-ul și întreținerea post-vânzare sunt proiectate pe baza proprietățile fizice ale agentului frigorific R134a și ale sistemelor de aer condiționat cu pompă de căldură R134a au devenit tehnologia principală în curs de dezvoltare.
Folosind R134a ca agent frigorific, există de obicei două opțiuni pentru structura sistemelor de aer condiționat cu pompă de căldură pentru vehicule electrice.
1. Opțiunea 1: Sistemul constă dintr-un compresor electric de aer condiționat, un separator gaz-lichid, un ansamblu HVAC (inclusiv un condensator în mașină, un evaporator, un ventilator evaporator și un PTC de încălzire auxiliară), un schimbător de căldură exterior și mai multe electrovalve. În general, se bazează pe aparatul de aer condiționat electric utilizat în mod obișnuit în vehiculele electrice existente, folosind un compresor electric, schimbătorul de căldură extern este un schimbător de căldură cu flux paralel cu aripioare vertical în formă de „V” și creșterea condensului în interiorul vehiculului în interiorul HVAC. asamblare și încălzire auxiliară PTC, adăugați mai multe supape solenoide la conducta de aer condiționat și controlați direcția fluxului de agent frigorific controlând deschiderea și închiderea mai multor supape solenoide. Combinația de electrovalve multiple nu poate schimba doar direcția de curgere a agentului frigorific, ci și extinde agentul frigorific.
2. Opțiunea 2: Utilizați un compresor electric pentru a schimba direcția de curgere a agentului frigorific printr-o supapă de inversare cu patru căi. Utilizați o supapă de expansiune electronică pentru a obține un flux în două sensuri de agent frigorific. Schimbătorul de căldură exterior folosește aripioare verticale în formă de „V” pentru schimbul de curgere paralel. Încălzitor, adăugați încălzire suplimentară.
În sistemul de aer condiționat cu pompă de căldură din schema 2, principiile de răcire și încălzire sunt similare cu schema 1. Diferența este că supapa de inversare cu patru căi poate comuta simultan agentul frigorific al supapei TXV de refrigerare și supapa TXV a pompei de căldură din schema. 1. Expansiunea electronică Supapa funcționează ca agent frigorific de expansiune atât pentru TCV de refrigerare, cât și pentru pompa de căldură TXV. Funcționarea sistemului este controlată de un regulator dedicat pompei de căldură.
Există diferențe în componentele implicate între cele două soluții de mai sus
Componentele implicate în opțiunea unu sunt relativ mature și fiabile și este mai puțin dificil să se realizeze funcțiile de răcire și încălzire. Cu toate acestea, sistemul are multe componente. Pentru a realiza funcțiile de comutare și expansiune a agentului frigorific, se adaugă o supapă electromagnetică, o supapă de inversare și o supapă de expansiune electromagnetică. Pentru a realiza funcția de schimb de căldură în mașină, la evaporator este adăugat un condensator în mașină. Este dificil de amenajat spațiul conductei, iar unitatea principală de aer condiționat trebuie reproiectată. Deoarece planul implică multe corpuri de supape, prea multe îmbinări ale conductelor, rezistența la curgerea agentului frigorific este mare, iar eficiența și economisirea de energie sunt ușor insuficiente. În ceea ce privește acuratețea controlului, este dificil de controlat cu precizie, iar costul total de dezvoltare este ridicat.
Opțiunea 2 are o structură de sistem simplă și implică mai puține părți. Miezul este supapa de inversare cu patru căi și supapa de expansiune electronică. Deoarece schimbătorul de căldură din mașină funcționează atât ca un condensator, cât și ca un evaporator în mașină, unitatea principală de aer condiționat poate fi împrumutată direct, iar complexitatea conductei este scăzută. În ceea ce privește acuratețea controlului, există relativ puține produse mature pe plan intern pentru supapele electronice de expansiune și supapele de inversare cu patru căi, iar producătorii de piese de supape obișnuite lucrează în prezent la dezvoltări cheie. Sunt necesare regulatoare speciale de aer condiționat cu pompă de căldură pentru a obține un control precis, motiv pentru care diverse companii gazdă caută Sarcini cheie de implementare în dezvoltarea aerului condiționat. În această etapă, costurile de dezvoltare și calibrare sunt relativ mari, iar costul sistemului este echivalent cu cel al Soluției 1. Cu toate acestea, pe măsură ce produsul devine mai popular și volumul crește, prețul va scădea semnificativ. În prezent, toate companiile gazdă din țară și din străinătate adoptă această soluție.
Pentru a realiza industrializarea în masă a sistemelor cu pompe de căldură în contextul industriei existente, este o tendință de a dezvolta sistemul de aer condiționat cu pompă de căldură prezentat în Planul 2. Industria trebuie să cultive componente de bază, cum ar fi viteză mare și eficiență ridicată. compresoare electrice, schimbătoare de căldură exterioare și interioare, supape de inversare cu patru căi și supape de expansiune electronice și promovează ca componentele să devină mature și fiabile cât mai curând posibil. Companiile gazdă trebuie să îmbunătățească controlul asupra integrării sistemului de pompe de căldură. Capabilitati de dezvoltare.
