Zdaj veliko električnih vozil uporablja ogrevanje s toplotno črpalko, načelo ogrevanja s klimatsko napravo pa je enako: električna energija ne proizvaja toplote, temveč jo prenaša. En del porabljene električne energije lahko prenese več kot en del toplotne energije, zato prihrani elektriko kot PTC grelniki.
Čeprav se s tehnologijo toplotnih črpalk in hlajenjem s klimatskimi napravami prenaša toplota, je poraba zraka za ogrevanje električnih vozil še vedno višja kot pri klimatizaciji. Zakaj? Pravzaprav obstajata dva temeljna vzroka za težavo:
1, je treba prilagoditi temperaturno razliko
Predpostavimo, da je temperatura, pri kateri se človeško telo počuti udobno, 25 stopinj Celzija, temperatura zunaj avtomobila poleti 40 stopinj Celzija, temperatura zunaj avtomobila pozimi pa 0 stopinj Celzija.
Očitno je, da če želite poleti znižati temperaturo v avtomobilu na 25 stopinj Celzija, mora klimatska naprava prilagoditi temperaturno razliko le 15 stopinj Celzija. Pozimi, če želi klimatska naprava avtomobil ogreti na 25 stopinj Celzija in je treba temperaturno razliko nastaviti na kar 25 stopinj Celzija, je delovna obremenitev bistveno večja in poraba energije se seveda poveča.
2, učinkovitost prenosa toplote je drugačna
Učinkovitost prenosa toplote je visoka, ko je klimatska naprava vklopljena
Poleti je avtomobilska klimatska naprava odgovorna za prenos toplote iz notranjosti avtomobila na zunanjost, tako da se avtomobil ohladi.
Ko klimatska naprava deluje,kompresor stisne hladilno sredstvo v plin pod visokim tlakompribližno 70 °C in nato pride v kondenzator, ki se nahaja spredaj. Tukaj ventilator klimatske naprave poganja zrak skozi kondenzator, pri čemer odvzema toploto hladilnemu sredstvu, temperatura hladilnega sredstva pa se zniža na približno 40 °C in postane tekočina pod visokim tlakom. Tekoče hladilno sredstvo se nato skozi majhno luknjo razprši v uparjalnik, ki se nahaja pod sredinsko konzolo, kjer začne izhlapevati in absorbirati veliko toplote, sčasoma pa se v naslednjem ciklu pretvori v plin, ki ga kompresor prejme.
Ko se hladilno sredstvo sprosti zunaj avtomobila, je temperatura okolice 40 stopinj Celzija, temperatura hladilnega sredstva 70 stopinj Celzija, temperaturna razlika pa znaša do 30 stopinj Celzija. Ko hladilno sredstvo absorbira toploto v avtomobilu, je temperatura nižja od 0 stopinj Celzija, temperaturna razlika z zrakom v avtomobilu pa je prav tako zelo velika. Vidimo lahko, da sta učinkovitost absorpcije toplote hladilnega sredstva v avtomobilu in temperaturna razlika med okoljem in sproščanjem toplote zunaj avtomobila zelo veliki, zato je učinkovitost vsake absorpcije ali sproščanja toplote večja in se prihrani več energije.
Učinkovitost prenosa toplote je nizka, ko je vklopljen topel zrak
Ko je vklopljen topel zrak, je situacija popolnoma nasprotna kot pri hlajenju, plinasto hladilno sredstvo, ki je stisnjeno na visoko temperaturo in visok tlak, najprej vstopi v toplotni izmenjevalnik v avtomobilu, kjer se sprosti toplota. Po sprostitvi toplote hladilno sredstvo postane tekočina in steče do sprednjega toplotnega izmenjevalnika, kjer izhlapi in absorbira toploto iz okolja.
Zimska temperatura je sama po sebi zelo nizka in hladilno sredstvo lahko zniža temperaturo izhlapevanja le, če želi izboljšati učinkovitost izmenjave toplote. Na primer, če je temperatura 0 stopinj Celzija, mora hladilno sredstvo izhlapevati pod nič stopinj Celzija, da želi absorbirati dovolj toplote iz okolja. To bo povzročilo, da se vodna para v zraku, ko je hladno, zmrzne in se oprime površine toplotnega izmenjevalnika, kar ne bo le zmanjšalo učinkovitost izmenjave toplote, ampak bo tudi popolnoma blokiralo toplotni izmenjevalnik, če je zmrzal močna, tako da hladilno sredstvo ne more absorbirati toplote iz okolja. V tem času,klimatska napravalahko vstopi le v način odmrzovanja, stisnjeno hladilno sredstvo z visoko temperaturo in visokim tlakom pa se ponovno prenese na zunanjo stran avtomobila, toplota pa se uporabi za ponovno taljenje zmrzali. Na ta način se učinkovitost izmenjave toplote močno zmanjša, poraba energije pa je seveda večja.
Zato velja, da nižja kot je pozimi temperatura, bolj električna vozila uporabljajo topel zrak. Zaradi nizke pozimi se aktivnost baterije zmanjša, kar še bolj očitno zmanjšuje njen doseg.
Čas objave: 9. marec 2024