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刘教授聊车|“热泵”不是泵——了解一下热泵空调

来源: 长城网  作者:刘志忠
2022-05-07 09:15:25
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  一些电动汽车已经配置热泵空调系统。消费者在选车、用车过程中,“热泵系统”——开始逐渐进入眼帘。热泵是什么呢?

  “热泵”不是泵,热泵是电动汽车(混动汽车)空调系统的新技术,在满足车内冬季暖风、夏季冷风需求的同时,降低电量消耗,缓解空调运转耗电导致的续航缩水。

  先来看燃油车的空调系统,如图所示。

  传统汽车空调系统中可以发现制冷剂主要呈现四个状态:高压气态、高压液态、低压液态、低压气态。而连接这四个状态的四个关键、蒸发器。压缩机将管路里的制冷剂进行压缩,制冷剂在发动机舱前部的冷凝器中从气态凝结成液态,这个过程就会释放热量,而经过膨胀阀之后,液态的制冷剂压力忽然降低,最终在车厢内蒸发器中汽化,就会吸收大量的热。从而达到车厢内的制冷效果。管路中的制冷剂又称冷媒。

  电动汽车或者支持纯电行驶的插电式混动汽车不能再继续使用发动机作为稳定的热源用于制热。因此在引入热泵系统之前,电动汽车的空调系统制热功能主要由电加热器,又称电阻PTC(PositiveTemperature Coefficient)加热器完成。而要知道直接用电加热得到的热量会大大降低电池的电量和行驶里程。根据统计,当冬季行驶打开基于电加热的空调制热功能时,几乎一半的电量都用于制热。而仅剩一半的电量用于行驶。而使用热泵系统制热则行驶里程大幅提升。

  那么热泵系统到底要怎样才能被应用到汽车空调系统中呢?

  其实热泵热管理系统中,并没有一种部件称为热泵。其被称之为热泵,因为热泵系统具有类似水泵将水从低处搬运到高处的特性,整个热泵系统可以把热量从温度低的地方搬用到温度高的地方。例如在夏季,热泵系统并不是把车外的低温送进来,而是把车内的热量搬向车外。从而达到制冷效果。相应的,在冬季制热时,热泵系统把车外的热量送到车内。

  以下两图为热泵系统的基本原理。图中的转换阀受空调控制器控制,调节冷媒的两个循环流动方向,实现制热和制冷。

  制热模式:如图所示,压缩机运转,转换阀控制冷媒循环流动方向。冷媒经压缩机加压成为高温高压蒸汽状态,流经转换阀,流经冷凝器散热成为高压液态,在冷凝器处形成高温环境,鼓风机将热风吹入车厢,冷媒流经膨胀阀成为低压蒸汽状态,在蒸发器处吸收环境空气中热量,继续循环流动至压缩机。

  制冷模式:如图所示,压缩机运转,转换阀控制冷媒循环流动方向。冷媒经压缩机加压成为高温高压蒸汽状态,流经转换阀,流经冷凝器散热成为高压液态,流经膨胀阀成为低压蒸汽状态,在蒸发器处形成低温环境,鼓风机将冷风吹入车厢,冷媒继续循环流动至压缩机。

  热泵系统的压缩机、鼓风机等虽然为电力驱动,但是与电阻PTC加热器比较,耗电量较低,对续航里程的影响大大缓解。但是,由于热泵系统产品造价较高,导致购车成本有所增加。

  (作者:河北交通职业技术学院教授 刘志忠)

关键词:热泵,空调责任编辑:赵健