汽車空調(diào)熱泵系統(tǒng)可行性分析報(bào)告(編輯修改稿)
2024-08-31 03:02 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ettersen首先提出了CO2跨臨界循環(huán)的概念，再次引起了全世界對(duì)CO2的興趣。 車用CO2熱泵空調(diào)系統(tǒng)近年來的研究表明，CO2作為替代汽車空調(diào)制冷劑R134a的制冷劑是完全可行。CO2熱泵系統(tǒng)有比R134a更大的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槠湓诘蜏叵乱材苓_(dá)到較高的加熱能力和COP，并且能夠提供給車室的空氣溫度很高。首次CO2熱泵實(shí)驗(yàn)是通過反向運(yùn)行一個(gè)汽車空調(diào)原型系統(tǒng)而得到[1315]。在簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，圖4給出了CO2汽車空調(diào)熱泵運(yùn)行的一些基本特征：汽車在低溫下剛啟動(dòng)時(shí)，熱泵制熱能力為最高；由于高熱泵系數(shù)的緣故，能力至少是電加熱器或阻尼加熱器所得熱量的三倍；當(dāng)汽車變暖和從發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水來的熱量變得可用時(shí)，在更高的溫升下，壓縮機(jī)容積效率和等熵壓縮效率的下降的緣故，熱泵制熱能力和效率（制熱性能因子，HPF）緩慢地下降。圖4 不同室內(nèi)溫度下的CO2熱泵制熱性能 A4汽車的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，比較了基于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水作為熱源的標(biāo)準(zhǔn)暖風(fēng)芯體加熱器和CO2熱泵系統(tǒng)。圖5給出了使用標(biāo)準(zhǔn)的暖風(fēng)芯體和使用熱泵系統(tǒng)(無加熱器芯體)在足部出風(fēng)溫度和車室內(nèi)溫度的對(duì)比。熱泵系統(tǒng)明顯升溫更快，從20℃到+20℃的升溫時(shí)間幾乎減少了50%。由于熱泵使用了發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水作為熱源，這可能會(huì)延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)升溫時(shí)間，這對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)來說可能帶來危險(xiǎn)。測(cè)量顯示由于由熱泵壓縮機(jī)所產(chǎn)生的對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的附加負(fù)荷，當(dāng)熱量被從冷卻回路吸走時(shí)，升溫時(shí)間實(shí)際上略有下降。圖5 Audi A4測(cè)試車中測(cè)量溫度對(duì)比(有暖風(fēng)芯體和熱泵系統(tǒng)對(duì)比)同前述的熱泵系統(tǒng)一樣，CO2熱泵系統(tǒng)依然要面對(duì)在低溫下蒸發(fā)器除霜的問題。另一方面，由于熱泵系統(tǒng)能夠“即時(shí)供熱”且CO2熱泵系統(tǒng)能夠提供更多熱量的特性，能夠?yàn)檐囀姨峁└鼜?fù)雜的氣候控制系統(tǒng)，同時(shí)與全新動(dòng)力汽車發(fā)展和環(huán)保性能的要求相適應(yīng)，使得越來越多的機(jī)構(gòu)來研究與開發(fā)CO2熱泵系統(tǒng)。 CO2的三角循環(huán)系統(tǒng)圖6 (a) CO2三角循環(huán)系統(tǒng)圖圖6 (b) CO2三角循環(huán)壓焓圖為了能夠在冬季工況下為現(xiàn)有高效率汽車提供足夠的熱量，Hager和Anzenberger提出了一種全新的CO2循環(huán)概念，即如圖6 (a)所示的CO2三角循環(huán)。在該系統(tǒng)中，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮的高壓高溫CO2蒸汽通過換熱器將熱量傳遞給車室內(nèi)冷空氣，冷空氣加熱后直接進(jìn)入車室內(nèi)。被冷卻的CO2制冷劑通過節(jié)流閥降壓，再通過氣液分離器，低溫低壓的CO2氣體進(jìn)入壓縮機(jī)，從而周而復(fù)
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