Automobilski sustav toplinske pumpe
Shematski dijagram tradicionalnog automobilskog klimatizacijskog sustava
U tradicionalnim sustavima klimatizacije automobila, rashladno sredstvo se može naći u četiri glavna stanja: visokotlačni plin, visokotlačna tekućina, niskotlačna tekućina i niskotlačni plin. Četiri ključne komponente koje povezuju ova četiri stanja su kompresor, kondenzator, ekspanzijski ventil i isparivač. Kompresor komprimira rashladno sredstvo u cjevovodu. Rashladno sredstvo se kondenzira iz plina u tekućinu u kondenzatoru na prednjoj strani odjeljka motora. Ovaj proces oslobađa toplinu. Nakon prolaska kroz ekspanzijski ventil, tlak tekućeg rashladnog sredstva naglo se smanjuje. Na kraju isparava u isparivaču unutar kabine i apsorbira mnogo topline. Time se postiže efekt hlađenja u kabini. Ovdje spomenuto rashladno sredstvo u cjevovodu, koje se naziva i rashladno sredstvo, ima karakteristike lakog isparavanja i ukapljivanja kako bi se olakšao prijenos topline. Najranije široko korišteno rashladno sredstvo bio je freon. Kasnije, zbog freonskog oštećenja ozonskog omotača, postupno je zamijenjen tetrafluoroetanom pod robnom markom R134A u primjenama u automobilskim klima uređajima. U posljednje vrijeme, zbog daljnjeg naglaska na zaštiti okoliša, rashladna sredstva postupno su se razvila prema rashladnim sredstvima ugljičnog dioksida.
Kako radi upravljanje toplinom toplinske pumpe
Glavni razlog za uvođenje sustava toplinske pumpe je taj što čisto električna vozila ili plug-in hibridna vozila koja podržavaju čisto električnu vožnju više ne mogu koristiti motor kao stabilan izvor topline za grijanje. Dakle, prije uvođenja sustava dizalice topline, funkciju grijanja sustava klimatizacije električnih vozila uglavnom su obavljali električni grijači, poznati i kao otporni PTC (pozitivni temperaturni koeficijent) grijači. I trebali biste znati da će toplina dobivena izravnim električnim grijanjem uvelike smanjiti snagu baterije i domet vožnje. Prema statistici, pri vožnji zimi i uključivanju funkcije grijanja klima uređaja bazirane na električnom grijanju, gotovo polovica električne energije troši se na grijanje. Samo pola snage ostaje za vožnju. Korištenje sustava toplinske pumpe za grijanje znatno će povećati kilometražu.
Način hlađenja toplinske pumpe sustava upravljanja toplinom
Zapravo, u sustavu upravljanja toplinom dizalice topline, iako njime upravlja više pumpi i ventila, ne postoji komponenta koja se naziva dizalica topline HeatPump. Naziva se dizalicom topline jer sustav dizalice topline ima karakteristike slične onima pumpe za vodu pri premještanju vode s niskog na visoko mjesto. Cijeli sustav dizalice topline može prenijeti toplinu s mjesta s niskom temperaturom na mjesto s visokom temperaturom. Na primjer, ljeti sustav toplinske pumpe ne dovodi nisku temperaturu izvan automobila. Naprotiv, toplinu iz automobila prenosi prema van. Time se postiže učinak hlađenja.
Način grijanja sustava toplinskog upravljanja dizalicom topline
Sukladno tome, tijekom grijanja zimi, sustav toplinske pumpe šalje toplinu izvana u unutrašnjost automobila. Onda biste mogli ponovno pitati, može li se toplina unijeti čak i ako je izvan automobila nekoliko desetaka stupnjeva ispod nule? Kao što je već spomenuto, još uvijek ima topline čak i na temperaturama od nekoliko desetaka stupnjeva ispod nule. Ako ima topline, može se transportirati.
Dakle, kako se sustav toplinske pumpe može primijeniti na sustav klimatizacije automobila?
Prvo, toplina se izvlači iz okoline u sustav dizalice topline. Drugo, toplina se komprimira i zagrijava. Tada se toplina koristi za zagrijavanje hladnog zraka u kabini i zagrijavanje. Zagrijani zrak se šalje u kabinu, a toplina nakon dekompresije se pretvara u toplinu niske temperature i ispušta izvan vozila. Sustav dizalice topline mora uzeti u obzir i uvjete grijanja i hlađenja. Kada su zaporni ventili SV1 i SV4 isključeni, a SV5 uključen, sustav radi u načinu grijanja. Isparivač u automobilu u načinu hlađenja koristi se kao kondenzator u načinu grijanja kako bi se osigurala toplina za kabinu zajedno s toplim kondenzatorom. U načinu rada grijanja, toplinski upravljački sustav toplinske pumpe također može prenijeti otpadnu toplinu od motora, elektroničke kontrole i punjača u plavom cjevovodu rashladne tekućine do crvenog cjevovoda rashladnog sredstva klima uređaja kroz izmjenjivač topline kako bi se osigurala toplina za kabinu. Kada su zaporni ventili SV1 i SV4 uključeni, a SV5 isključen, sustav radi u režimu hlađenja, a pripadajući vanjski kondenzator u režimu hlađenja koristi se kao isparivač u režimu grijanja.
