Visão geral do gerenciamento térmico da cabine
O sistema de ar condicionado é a chave para o gerenciamento térmico do automóvel. Tanto os motoristas quanto os passageiros desejam buscar o conforto do carro. A importante função do ar condicionado do automóvel é conseguir um ambiente de condução confortável, ajustando a temperatura, a umidade e a velocidade do vento no habitáculo. e ambiente de equitação. O princípio do ar condicionado automotivo convencional é resfriar ou aquecer a temperatura na cabine por meio do princípio da física térmica de evaporação, absorção de calor e condensação. Quando a temperatura externa está baixa, pode fornecer ar aquecido para a cabine para que o motorista e os passageiros não sintam frio; quando a temperatura externa está alta, ele pode fornecer ar de baixa temperatura para a cabine para fazer com que o motorista e os passageiros se sintam mais frescos. Portanto, o ar condicionado do carro desempenha um papel muito importante na climatização da cabine e no conforto dos passageiros.
1.1 Sistema tradicional de ar condicionado para veículos a combustível e princípio de funcionamento
Os condicionadores de ar tradicionais para veículos a combustível são compostos principalmente de quatro componentes: evaporador, condensador, compressor e válvula de expansão. O compressor é um dispositivo de energia que pode comprimir refrigerante gasoso de baixa temperatura e baixa pressão em refrigerante gasoso de alta temperatura e alta pressão. Os compressores são geralmente instalados no motor dos veículos a combustível e o compressor é acionado pelo motor para funcionar.
O evaporador é um dispositivo de troca de calor instalado na cabine. O princípio de funcionamento do evaporador é usar a evaporação para absorver o calor e, assim, reduzir a temperatura. Quando o refrigerante líquido de baixa temperatura e baixa pressão passa pelo evaporador, o refrigerante líquido vaporiza e absorve o calor da cabine, resfriando rapidamente a cabine.
O condensador também é um dispositivo de troca de calor instalado fora da cabine. O princípio de funcionamento do condensador é absorver o calor através da condensação e assim aumentar a temperatura. Quando o refrigerante gasoso de alta temperatura e alta pressão passa pelo condensador, ele é forçado a esfriar por um ventilador e libera o calor para o ar externo. , convertendo refrigerante gasoso de alta temperatura e alta pressão em refrigerante líquido de média temperatura e alta pressão.
A válvula de expansão é um dispositivo que expande líquido de média temperatura e alta pressão em líquido de baixa temperatura e baixa pressão. A válvula de expansão geralmente é instalada na entrada da caixa de evaporação. Ele expande o refrigerante líquido de média temperatura e alta pressão em refrigerante líquido de baixa temperatura e baixa pressão, permitindo que o refrigerante entre na caixa de evaporação. para absorver o calor da cabine.
Os condicionadores de ar dos automóveis consistem em um sistema de refrigeração, um sistema de aquecimento e um sistema de ventilação. Esses três sistemas compõem o conjunto do ar condicionado do carro. O princípio da refrigeração tradicional de veículos a combustível são as quatro etapas de compressão, condensação, expansão e evaporação, conforme mostrado na Figura 1. Ao repetir essas quatro etapas, o funcionamento do sistema de refrigeração pode ser garantido. Em seguida, a caixa do evaporador continua a resfriar a cabine.
figura 1
O princípio de aquecimento de um veículo a combustível tradicional é usar o calor residual do motor do veículo para aquecer a cabine do veículo. Primeiro, a água de resfriamento de alta temperatura que sai da camisa de água de resfriamento do motor entra no núcleo de ar quente e o ar frio é soprado através do ar quente através do ventilador. Principalmente, o ar aquecido pode ser soprado para dentro da cabine para aquecimento da cabine ou descongelamento das janelas. Depois que a água de resfriamento sai do aquecedor, ela retorna ao motor para completar um ciclo.
1.2 Novo sistema de ar condicionado para veículos energéticos e princípio de funcionamento
Como os dispositivos de condução dos veículos de nova energia e dos veículos de combustível tradicionais são diferentes, o compressor de ar condicionado dos veículos a combustível é acionado pelo motor, e o compressor de ar condicionado dos veículos de nova energia é acionado pelo motor. Portanto, o compressor de ar condicionado do veículo de nova energia não pode ser acionado pelo motor e será usado. Um compressor elétrico é usado para comprimir o refrigerante. O princípio básico dos novos veículos energéticos é o mesmo dos veículos tradicionais a combustível. Eles usam liberação de calor de condensação e absorção de calor de evaporação para resfriar o habitáculo. No entanto, o compressor é alterado para um compressor elétrico. Atualmente, os compressores com estrutura scroll são usados principalmente para comprimir o refrigerante.
O modo de aquecimento dos veículos movidos a energia nova é muito diferente daquele dos veículos a combustível tradicionais. Porque o modo de aquecimento dos veículos a combustível tradicionais consiste em transferir o calor residual do motor para a cabine através do líquido refrigerante para aquecer a cabine, mas os veículos de nova energia não existem sem motor. O motor aquece a cabine. Portanto, os novos veículos energéticos utilizam outros modos de aquecimento para aquecer a cabine. A seguir estão várias formas de ar condicionado e aquecimento para veículos de novas energias.
(1) Sistema de aquecimento semicondutor: O aquecedor semicondutor é composto por componentes semicondutores e terminais para realizar funções de resfriamento e aquecimento. Neste sistema, o termopar é o componente básico para resfriamento e aquecimento. Sua estrutura é mostrada na Figura 2. Dois dispositivos semicondutores são conectados para formar um termopar e, após a aplicação da corrente CC, calor e diferença de temperatura serão gerados na interface para aquecer o interior da cabine. A principal vantagem do aquecimento semicondutor é que ele pode aquecer rapidamente a cabine. A principal desvantagem é que o aquecimento por semicondutores consome muita eletricidade. Para os novos veículos energéticos que precisam de percorrer a quilometragem, as suas deficiências são fatais. Portanto, não pode atender aos requisitos dos novos veículos energéticos para economia de energia do ar condicionado. Também é mais necessário que as pessoas conduzam pesquisas sobre métodos de aquecimento de semicondutores e projetem um método de aquecimento de semicondutores eficiente e que economize energia.
Figura 2
1—Camada de isolamento elétrico; 2—Objeto a ser resfriado; 3 – Chapa metálica; 4 — semicondutor tipo N;5 – Chapa metálica; 6—Objeto aquecido; 7—Camada de isolamento elétrico; 8—Semicondutor tipo P
(2) Aquecimento do ar com coeficiente de temperatura positivo (PTC): O principal componente do PTC é o termistor, que é aquecido por fio de aquecimento elétrico e é um dispositivo que converte diretamente energia elétrica em energia térmica. O sistema de aquecimento de ar PTC transforma o núcleo de ar quente de um veículo a combustível tradicional em um aquecedor de ar PTC. Ele usa um ventilador para conduzir o ar externo a ser aquecido através do aquecedor PTC e envia o ar aquecido para o interior da cabine para aquecê-la. Ele consome eletricidade diretamente, portanto, quando o aquecedor é ligado, o consumo de energia dos novos veículos energéticos também é relativamente grande.
(3) Aquecedor de refrigerante PTC: O aquecedor de refrigerante PTC e o aquecedor de ar PTC geram calor através do consumo de eletricidade, mas o sistema de aquecimento de água primeiro usa PTC para aquecer o refrigerante. Depois que o refrigerante é aquecido a uma determinada temperatura, o refrigerante é bombeado para dentro. O núcleo do aquecedor troca calor com o ar circundante e o ventilador envia o ar aquecido para a cabine para aquecê-la. A água de resfriamento é então aquecida através do PTC e circula para frente e para trás. Este sistema de aquecimento é mais confiável e seguro do que o resfriamento a ar PTC.
(4) Sistema de ar condicionado com bomba de calor: O princípio do sistema de ar condicionado com bomba de calor é o mesmo do sistema de ar condicionado automotivo tradicional, mas o ar condicionado com bomba de calor pode realizar a conversão de aquecimento e resfriamento da cabine. Ele usa uma válvula reversora de quatro vias para alterar a direção do fluxo do refrigerante no sistema, conseguindo assim o resfriamento. O processo de troca de calor. Como os aparelhos de ar condicionado com bomba de calor não consomem eletricidade diretamente para gerar calor, os aparelhos de ar condicionado com bomba de calor economizam mais energia do que os aquecedores PTC. Atualmente, os aparelhos de ar condicionado com bomba de calor são produzidos em massa em alguns veículos.
