So funktionieren Wärmepumpen-Klimaanlagen
Die Klimaanlage von Elektrofahrzeugen nutzt im Winter hauptsächlich PTC (Positive Temperature Coefficient, positiver Temperaturkoeffizient) zum Heizen. Der Hauptnachteil der PTC-Heizung besteht darin, dass sie nicht effizient ist, was die Reichweite von Elektrofahrzeugen im Winter um etwa 30 % verringert. Die beste Lösung für dieses Problem ist die Verwendung einer Wärmepumpen-Klimaanlage zum Heizen. Derzeit besteht der größte Teil des Arbeitsmediums in Klimaanlagen mit Wärmepumpe für Elektrofahrzeuge aus R134a. Das größte Problem besteht darin, dass das GWP (Global Warming Potential) zu hoch ist, was zu großer Umweltverschmutzung und einem schwerwiegenden Treibhauseffekt führt, während R290 das GWP des Arbeitsmediums niedrig ist und es eine bessere Wahl ist, das Arbeitsmedium R134a zu ersetzen.
Eine Wärmepumpe ist ein Energienutzungsgerät, das Wärmeenergie von niedriger Temperatur auf hohe Temperatur überträgt, indem es einen Teil der Energie verbraucht. Die Wärmepumpen-Klimaanlage besteht hauptsächlich aus einem Kompressor, einem Außenwärmetauscher, einem Innenwärmetauscher, einer Drosselvorrichtung, einem Flüssigkeitsspeichertrockner und einem Vierwegeventil. Sie besteht aus Komponenten wie Temperatur- und Drucksensoren. Während des Heizzyklus der Wärmepumpen-Klimaanlage wandelt der Kompressor durch Arbeit das Arbeitsmedium mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck in Gas mit hoher Temperatur und hohem Druck um. Ein Teil des Gases gelangt über den Kreislauf wieder in den Kompressor, der andere Teil des Gases strömt durch das Vierwegeventil. Es gelangt in den Innenwärmetauscher, wo es abkühlt und kondensiert, um Wärme freizusetzen, die die Temperatur im Fahrzeuginneren erhöht und das gasförmige Arbeitsmedium mit hoher Temperatur und hohem Druck in eine unterkühlte Flüssigkeit mittlerer Temperatur und hohem Druck umwandelt. Dann gelangt es in die Drosselvorrichtung, um den Druck stark zu reduzieren, und wandelt sich weiter in eine Flüssigkeit mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck um. Das zweiphasige Gas-Flüssigkeits-Arbeitsmedium tritt in den Außenwärmetauscher ein, um Wärme zu absorbieren, und überträgt die Wärme von der Außenumgebung an das Wärmepumpensystem. Das Arbeitsmedium geht zurück in den Zustand eines überhitzten Gases mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck und wird erneut durch den Kompressor geleitet, um den Zyklus abzuschließen. Wärmepumpe für Elektrofahrzeuge Das Prinzip der Klimaanlage ist in Abbildung 1 dargestellt.
Wie aus Abbildung 1 ersichtlich ist, lässt sich die Rolle des Arbeitsmediums im gesamten Heizkreislauf in vier Grundprozesse einteilen: isentrope Kompression, isobare Kondensation, adiabatische Expansion, isobare Verdampfung. Druck-Enthalpie-Diagramm des thermodynamischen Kreislaufs einer Wärmepumpen-Klimaanlage für Elektrofahrzeuge, wie in Bild 2 dargestellt.
In Abbildung 2 ist 0 die Form des gesättigten Niedertemperatur- und Niederdruck-Arbeitsmediums, 1 ist die Form des Arbeitsmediums am Kompressoreinlass und am Auslass des Außenwärmetauschers, 2 ist die Form des Arbeitsflüssigkeit am Auslass des Kompressors und am Einlass des Innenwärmetauschers, und 3 ist die gesättigte Form des Arbeitsmediums bei hoher Temperatur und hohem Druck, 4 ist die Form des Arbeitsmediums am Auslass des Innenwärmetauschers und am Einlass der Drosselvorrichtung, 5 ist die Form des Arbeitsmediums am Auslass der Drosselvorrichtung und am Einlass des Außenwärmetauschers, a ist der Enthalpiewert der Drosselvorrichtung, b ist der Enthalpiewert am Kompressorauslass. Prozess 1→2 ist der Arbeitsprozess des Kompressors, der unter idealen Bedingungen eine isentrope Kompression ist; Prozess 2→4 ist die Zirkulation des Arbeitsmediums im Innenwärmetauscher, bei dem es sich um einen isobaren Kondensationswärmefreisetzungsprozess handelt; Prozess Prozess 4→5 ist die adiabatische Expansion des Arbeitsmediums in der Drosselvorrichtung; Prozess 5→1 ist die Verdampfung des Arbeitsmediums bei gleichem Druck im Außenwärmetauscher, was ein endothermer Prozess ist.
