Mainstream technische oplossingen voor warmtepomp-airconditioners
voor nieuwe energievoertuigen
Een warmtepomp is een airconditioningapparaat dat warmte-energie met kracht kan overbrengen van een warmtebron op laag niveau naar een warmtebron op hoog niveau, vergelijkbaar met een "waterpomp" die water van een lage plaats naar een hoge plaats kan pompen. Het gebruik van een vierwegomkeerklep kan de functies van de verdamper en condensor van een airconditioner met warmtepomp verwisselen en de richting van de warmteoverdracht veranderen, waardoor het effect van koeling in de zomer en verwarming in de winter wordt bereikt.
De theoretische basis van warmtepompen komt van de thermodynamische omgekeerde Carnot-cyclus. Bij de koeling en verwarming van airconditioningsystemen met warmtepompen worden speciale elektrische compressoren gebruikt om de koel- of verwarmingscyclus aan te drijven. In de winter is verwarming niet meer hetzelfde als bestaande elektrische airconditioners. PTC-verwarming maakt gebruik van elektrische compressoraandrijving om verwarming te bereiken.
Momenteel is het onderzoek naar airconditioning met warmtepompen voor elektrische voertuigen hoofdzakelijk onderverdeeld in drie typen: 1) warmtepompsystemen op basis van het bestaande koelmiddel R134a; 2) warmtepomptechnologie die gebruik maakt van het koelmiddel CO2; 3) airconditioningsystemen met zonnewarmtepomp. Afhankelijk van het aantal warmtewisselaars kunnen deze systemen in twee typen worden verdeeld: enkele warmtewisselaar en dubbele warmtewisselaar; afhankelijk van de verschillende compressoren kan het systeem in twee verschillende typen worden verdeeld: schuifschuifcompressor en scrollcompressor.
Afhankelijk van het koelmiddel omvatten airconditioningsystemen met warmtepompen voornamelijk het type R134a en het CO2-type. Hoewel CO2 goede thermofysische eigenschappen heeft en het aardopwarmingsvermogen (GWP) van CO2 een duizendste is van dat van R134a, zijn onderdelenontwerp, productie en after-sales service en onderhoud ontworpen op basis van de fysieke eigenschappen van het koudemiddel R134a en de airconditioningsystemen met R134a-warmtepomp zijn de mainstream-technologie geworden die momenteel wordt ontwikkeld.
Met R134a als koelmiddel zijn er doorgaans twee opties voor de structuur van airconditioningsystemen met warmtepompen voor elektrische voertuigen.
1. Optie 1: Het systeem bestaat uit een elektrische airconditioningcompressor, een gas-vloeistofafscheider, een HVAC-samenstel (inclusief een condensor in de auto, verdamper, verdamperventilator en PTC voor extra verwarming), een externe warmtewisselaar en meerdere magneetventielen. Over het algemeen is het gebaseerd op de elektrische airconditioner die gewoonlijk wordt gebruikt in bestaande elektrische voertuigen, waarbij gebruik wordt gemaakt van een elektrische compressor. De externe warmtewisselaar is een verticale "V"-vormige warmtewisselaar met parallelle stroming en toenemende condensatie in het voertuig in de HVAC montage en hulpverwarming PTC, voeg meerdere magneetkleppen toe aan de airconditioningpijpleiding en regel de stroomrichting van het koelmiddel door het openen en sluiten van meerdere magneetkleppen te regelen. De combinatie van meerdere magneetkleppen kan niet alleen de stroomrichting van het koelmiddel veranderen, maar ook het koelmiddel laten uitzetten.
2. Optie 2: Gebruik een elektrische compressor om de stroomrichting van het koelmiddel te veranderen via een vierwegomkeerklep. Gebruik een elektronische expansieklep om een tweerichtingsstroom van koelmiddel te bewerkstelligen. De externe warmtewisselaar maakt gebruik van verticale "V"-vormige vinnen voor parallelle stroomuitwisseling. Kachel, extra verwarming toevoegen.
In het airconditioningsysteem met warmtepomp van Schema 2 zijn de koel- en verwarmingsprincipes vergelijkbaar met Schema 1. Het verschil is dat de vierwegomkeerklep tegelijkertijd het koelmiddel van de TXV-koelklep en de TXV-klep van de warmtepomp van Schema kan schakelen. 1. De elektronische expansie De klep functioneert als expansiekoelmiddel voor zowel de koeling TCV als de warmtepomp TXV. De werking van het systeem wordt geregeld door een speciale warmtepompcontroller.
Er zijn verschillen in de betrokken componenten tussen de twee bovengenoemde oplossingen
De componenten van optie één zijn relatief volwassen en betrouwbaar, en het is minder moeilijk om de koel- en verwarmingsfuncties te realiseren. Het systeem bestaat echter uit veel componenten. Om de koelmiddelomschakel- en expansiefuncties te realiseren, zijn een magneetklep, een omkeerklep en een elektromagnetische expansieklep toegevoegd. Om de warmtewisselingsfunctie in de auto te realiseren, wordt aan de verdamper een autocondensor toegevoegd. Het is moeilijk om de pijpleidingruimte in te richten en de hoofdunit van de airconditioning moet opnieuw worden ontworpen. Omdat het plan veel kleplichamen en te veel leidingverbindingen omvat, is de stromingsweerstand van het koelmiddel groot en zijn de efficiëntie en energiebesparing enigszins onvoldoende. In termen van regelnauwkeurigheid is het moeilijk om nauwkeurig te controleren en zijn de totale ontwikkelingskosten hoog.
Optie 2 heeft een eenvoudige systeemstructuur en omvat minder onderdelen. De kern bestaat uit de vierwegomkeerklep en de elektronische expansieklep. Omdat de warmtewisselaar in de auto zowel als condensor als als verdamper in de auto functioneert, kan de hoofdunit van de airconditioning direct worden geleend en is de complexiteit van de pijpleidingen laag. Wat de regelnauwkeurigheid betreft, zijn er in eigen land relatief weinig volwassen producten voor elektronische expansiekleppen en vierwegomkeerkleppen, en de reguliere fabrikanten van kleponderdelen werken momenteel aan belangrijke ontwikkelingen. Voor een nauwkeurige regeling zijn speciale warmtepomp-airconditioningcontrollers nodig. Daarom zijn verschillende gastbedrijven op zoek naar sleutelimplementatietaken bij de ontwikkeling van airconditioning. In dit stadium zijn de ontwikkelings- en kalibratiekosten relatief hoog en zijn de systeemkosten gelijk aan die van Oplossing 1. Naarmate het product echter populairder wordt en het volume toeneemt, zal de prijs aanzienlijk dalen. Momenteel adopteren alle gastbedrijven in binnen- en buitenland deze oplossing.
Om de massale industrialisatie van warmtepompsystemen tegen de bestaande industriële achtergrond te realiseren, is het een trend om het warmtepomp-airconditioningsysteem zoals weergegeven in Plan 2 te ontwikkelen. De industrie moet kerncomponenten zoals hoge snelheid en hoog rendement cultiveren. elektrische compressoren, externe en interne warmtewisselaars, vierwegomkeerkleppen en elektronische expansiekleppen, en bevorderen dat de componenten zo snel mogelijk volwassen en betrouwbaar worden. Gastbedrijven moeten de controle over de integratie van warmtepompsystemen verbeteren. Ontwikkelingsmogelijkheden.
