Automobilski sistem toplotne pumpe
Šematski dijagram tradicionalnog automobilskog klima uređaja
U tradicionalnim sistemima za klimatizaciju automobila, rashladno sredstvo se može naći u četiri glavna stanja: plin visokog pritiska, tečnost pod visokim pritiskom, tečnost niskog pritiska i gas niskog pritiska. Četiri ključne komponente koje povezuju ova četiri stanja su kompresor, kondenzator, ekspanzioni ventil i isparivač. Kompresor komprimira rashladno sredstvo u cjevovodu. Rashladno sredstvo se kondenzira iz plina u tekućinu u kondenzatoru na prednjem dijelu motornog prostora. Ovaj proces oslobađa toplinu. Nakon prolaska kroz ekspanzioni ventil, pritisak tekućeg rashladnog sredstva naglo opada. Na kraju ispari u isparivaču unutar kabine i upija mnogo topline. Time se postiže efekat hlađenja u kabini. Rashladno sredstvo u cjevovodu koji se ovdje spominje, također se naziva rashladno sredstvo, ima karakteristike lakog isparavanja i ukapljivanja kako bi se olakšao prijenos topline. Najranije široko korišćeno rashladno sredstvo bio je freon. Kasnije, zbog oštećenja ozonskog omotača freona, postepeno je zamijenjen tetrafluoroetanom pod robnom markom R134A u aplikacijama za klimatizaciju automobila. Nedavno, zbog daljeg naglaska na zaštiti okoliša, rashladna sredstva su se postepeno razvila prema rashladnim sredstvima s ugljičnim dioksidom.
Kako funkcioniše termalno upravljanje toplotnom pumpom
Glavni razlog za uvođenje sistema toplinske pumpe je taj što čisto električna vozila ili plug-in hibridna vozila koja podržavaju čistu električnu vožnju ne mogu više koristiti motor kao stabilan izvor topline za grijanje. Dakle, prije uvođenja sistema toplinske pumpe, funkciju grijanja sistema klimatizacije električnih vozila uglavnom su upotpunjavali električni grijači, poznati i kao otporni PTC (Positive Temperature Coefficient) grijači. I trebate znati da će toplina dobivena direktnim električnim grijanjem uvelike smanjiti snagu baterije i domet vožnje. Prema statistikama, prilikom vožnje zimi i uključivanja funkcije grijanja klima uređaja na bazi električnog grijanja gotovo polovina električne energije se koristi za grijanje. Samo polovina snage je ostala za vožnju. Korišćenje sistema toplotne pumpe za grejanje značajno će povećati kilometražu.
Režim hlađenja sistema upravljanja termičkom pumpom toplotne pumpe
U stvari, u sistemu upravljanja toplotnom pumpom, iako se njime kontroliše više pumpi i ventila, ne postoji komponenta koja se zove toplotna pumpa toplotne pumpe. Zove se toplotna pumpa jer sistem toplotne pumpe ima karakteristike slične onima vodene pumpe u pomeranju vode sa niskog mesta na visoko mesto. Ceo sistem toplotne pumpe može da premesti toplotu sa mesta sa niskom temperaturom na mesto sa visokom temperaturom. Na primjer, ljeti sistem toplotne pumpe ne donosi nisku temperaturu van automobila. Naprotiv, prebacuje toplinu iz automobila na van. Time se postiže efekat hlađenja.
Način grijanja sistema upravljanja toplinom toplinske pumpe
Shodno tome, tokom grejanja zimi, sistem toplotne pumpe šalje toplotu sa spoljašnje strane automobila u unutrašnjost automobila. Onda biste mogli ponovo da pitate, može li se toplota prenositi čak i ako je van automobila desetine stepeni ispod nule? Kao što je već pomenuto, toplota i dalje postoji čak i na temperaturama od desetine stepeni ispod nule. Ako postoji toplota, može se transportovati.
Dakle, kako se sistem toplotne pumpe može primeniti na sistem za klimatizaciju automobila?
Prvo, toplota se povlači iz okoline u sistem toplotne pumpe. Drugo, toplina se komprimira i zagrijava. Zatim se toplina koristi za zagrijavanje hladnog zraka u kabini i zagrijavanje. Zagrijani zrak šalje se u kabinu, a toplina nakon dekompresije se pretvara u niskotemperaturnu toplinu i ispušta van vozila. Sistem toplotne pumpe treba da uzme u obzir i uslove grejanja i hlađenja. Kada su zaporni ventili SV1 i SV4 isključeni i SV5 uključen, sistem radi u režimu grejanja. Isparivač u automobilu u režimu hlađenja se koristi kao kondenzator u režimu grejanja da obezbedi toplotu za kabinu zajedno sa vrućim kondenzatorom. U načinu grijanja, sistem upravljanja toplinom toplinske pumpe također može prenijeti otpadnu toplinu iz motora, elektronske kontrole i punjača u plavom cjevovodu rashladne tekućine do crvenog rashladnog cjevovoda za klimatizaciju kroz izmjenjivač topline kako bi osigurao toplinu za kabinu. Kada su zaporni ventili SV1 i SV4 uključeni, a SV5 isključen, sistem radi u režimu hlađenja, a odgovarajući spoljni kondenzator u režimu hlađenja se koristi kao isparivač u režimu grejanja.
