Hoe warmtepomp-airconditioners werken
Het airconditioningsysteem van elektrische voertuigen maakt voornamelijk gebruik van PTC (Positive Temperature Coefficient, positieve temperatuurcoëfficiënt) voor verwarming in de winter. Het grootste nadeel van PTC-verwarming is dat deze niet efficiënt is, waardoor de actieradius van elektrische voertuigen in de winter met ongeveer 30% afneemt. De beste oplossing voor dit probleem De oplossing is het gebruik van warmtepomp-airconditioning voor verwarming. Momenteel bestaat het grootste deel van de werkvloeistof in airconditioningsystemen met warmtepompen voor elektrische voertuigen uit R134a. Het grootste probleem is dat het GWP (Global Warming Potential) te hoog is, wat grote milieuvervuiling en ernstige broeikaseffecten veroorzaakt, terwijl R290 het GWP van de werkvloeistof laag is en het een betere keuze is om R134a werkvloeistof te vervangen.
Een warmtepomp is een apparaat voor energiegebruik dat warmte-energie van lage naar hoge temperatuur overbrengt door een deel van de energie te verbruiken. Het airconditioningsysteem met warmtepomp bestaat hoofdzakelijk uit een compressor, een buitenwarmtewisselaar, een binnenwarmtewisselaar, een smoorinrichting, een vloeistofopslagdroger en een vierwegklep. Het is samengesteld uit componenten zoals temperatuur- en druksensoren. Tijdens de verwarmingscyclus van de warmtepomp-airconditioner verandert de compressor de werkvloeistof met lage temperatuur en lage druk door middel van arbeid in gas met hoge temperatuur en hoge druk. Een deel van het gas komt tijdens de cyclus opnieuw de compressor binnen en het andere deel van het gas gaat door de vierwegklep. Het komt de warmtewisselaar binnen, waar het afkoelt en condenseert om warmte vrij te geven, waardoor de temperatuur in het voertuig stijgt en de gasvormige werkvloeistof met hoge temperatuur en hoge druk verandert in een onderkoelde vloeistof met gemiddelde temperatuur en hoge druk. Vervolgens gaat het het smoorapparaat binnen om de druk aanzienlijk te verlagen, en verandert het verder in een vloeistof met lage temperatuur en lage druk. De gas-vloeistof tweefasige werkvloeistof komt de buitenwarmtewisselaar binnen om warmte te absorberen en brengt de warmte van de externe omgeving over naar het warmtepompsysteem. De werkvloeistof verandert terug naar een oververhitte gastoestand bij lage temperatuur en lage druk, en wordt opnieuw door de compressor geleid om de cyclus te voltooien. Warmtepomp voor elektrische voertuigen Het principe van het airconditioningsysteem wordt weergegeven in Figuur 1.
Zoals uit figuur 1 blijkt, kan de rol van de werkvloeistof in de gehele verwarmingscyclus worden vereenvoudigd tot vier basisprocessen: isentropische compressie, isobare condensatie, adiabatische expansie en isobare verdamping. Thermodynamisch cyclusdruk-enthalpiediagram van een airconditioningsysteem met warmtepomp in een elektrisch voertuig, zoals weergegeven in afbeelding 2.
In Figuur 2 is 0 de vorm van de verzadigde werkvloeistof bij lage temperatuur en lage druk, 1 is de vorm van de werkvloeistof bij de inlaat van de compressor en de uitlaat van de warmtewisselaar buiten, 2 is de vorm van de werkvloeistof bij de compressoruitlaat en de inlaat van de binnenwarmtewisselaar, en 3 is de verzadigde vorm van de werkvloeistof bij hoge temperatuur en hoge druk, 4 is de vorm van de werkvloeistof bij de uitlaat van de binnenwarmtewisselaar en de inlaat van het smoorapparaat, 5 is de vorm van de werkvloeistof bij de uitlaat van het smoorapparaat en de inlaat van de buitenwarmtewisselaar, a is de enthalpiewaarde van het smoorapparaat, b is de enthalpiewaarde van de compressoruitlaat. Proces 1 → 2 is het werkproces van de compressor, wat isentropische compressie is onder ideale omstandigheden; Proces 2 → 4 is de circulatie van de werkvloeistof in de warmtewisselaar binnenshuis, wat een isobaar condensatiewarmteafgifteproces is; proces Proces 4 → 5 is de adiabatische expansie van de werkvloeistof in het smoorapparaat; proces 5 → 1 is de verdamping onder gelijke druk van de werkvloeistof in de buitenwarmtewisselaar, wat een endotherm proces is.
