Integrierte Wärmepumpen-Klimaanlagen werden zum Mainstream werden
Die Cockpit-Klimaanlage verfügt im Wesentlichen über zwei technische Wege: PTC-Heizung und Wärmepumpen-Klimaheizung. Beide haben ihre eigenen Vor- und Nachteile. PTC hat unter Arbeitsbedingungen bei niedrigen Temperaturen eine gute Heizwirkung, verbraucht jedoch Strom. Die Wärmepumpen-Klimaanlage hat eine schlechte Heizleistung bei niedrigen Temperaturen und einen guten Energiespareffekt, was die Batterielebensdauer von Fahrzeugen mit neuer Energie im Winter effektiv verbessern kann.
In Bezug auf die Heizprinzipien besteht der wesentliche Unterschied zwischen dem PTC-System und dem Wärmepumpensystem darin, dass das Wärmepumpensystem Kältemittel verwendet, um Wärme von der Außenseite des Fahrzeugs aufzunehmen, während das PTC-System die Wasserzirkulation zur Erwärmung des Fahrzeugs nutzt. Im Vergleich zu PTC-Heizungen weisen Wärmepumpen-Klimaanlagen technische Schwierigkeiten auf, wie z. B. die Gas-Flüssigkeits-Trennung beim Heizen, die Steuerung des Kältemittelflussdrucks usw. Die technischen Hürden und Schwierigkeiten sind deutlich höher als bei PTC-Heizsystemen.
Das Kühlen und Heizen der Wärmepumpen-Klimaanlage nutzt den elektrischen Kompressor als Kern und übernimmt eine Reihe von Systemen. Im PTC-Heizmodus ist die PTC-Heizung der Kern und im Kühlmodus ist der elektrische Kompressor der Kern, und es arbeiten zwei verschiedene Systemmodi. Daher verfügt die Wärmepumpen-Klimaanlage über einen speziellen Modus und einen höheren Integrationsgrad.
Im Hinblick auf die Heizeffizienz muss die elektrische Heizung aufgrund von Widerstandsverlusten 5,5 kW elektrische Energie verbrauchen, um eine Ausgangswärme von 5 kW zu erhalten. Eine Anlage mit Wärmepumpe benötigt lediglich 2,5 kW elektrische Energie. Der Kompressor nutzt elektrische Energie, um das Kältemittel zu verdichten, um im Wärmepumpen-Wärmetauscher die erforderliche Ausgangswärme zu erzeugen. Im zukünftigen Raum wird die Obergrenze der PTC-Elektroheizung durch die Heizleistung und den Wärmeleitungsverlust begrenzt. Derzeit hat die Heizeffizienz dieser Technologie die Obergrenze erreicht und ist schwer zu verbessern. Aufgrund des Prinzips der Wärmeübertragung eines Wärmepumpensystems hängt seine Heizeffizienz von zwei Faktoren ab: der Leistung des elektrischen Kompressors und der Wärmeleitungsleistung des Kältemittels. Die Umstellung von Freon auf Kohlendioxid und andere umweltfreundliche Kältemittel bietet Raum für eine weitere Verbesserung der Heizeffizienz.
Derzeit ersetzen neue Kältemittel wie R744 Wärmepumpe (Kohlendioxid-Wärmepumpe) und R1234yf (Tetrafluorpropylen) R142b (Freon). Im Vergleich von Autoteilen sind die Teile des PTC-Heizsystems und des Wärmepumpensystems ungefähr gleich. Allerdings ist der Betriebsdruck der Wärmepumpe relativ hoch und es sind hochdruckfeste Komponenten erforderlich, wie zum Beispiel hochdruckfeste Rohrleitungen, hochspannungsfeste elektronische Expansionsventile und hochdruckfeste Luftkompressoren. Dies führt zu einer erheblichen Kostensteigerung im Vergleich zu PTC.
