مروری بر مدیریت حرارتی کابین (تهویه مطبوع خودرو)

سیستم تهویه مطبوع برای مدیریت حرارتی خودرو بسیار مهم است. هم رانندگان و هم مسافران آرزوی راحتی در وسایل نقلیه خود را دارند. یکی از وظایف کلیدی تهویه مطبوع خودرو، تنظیم دما، رطوبت و جریان هوا در محفظه مسافر برای ایجاد یک محیط رانندگی و سواری راحت است. اصل اصلی تهویه مطبوع خودرو بر اساس اصل ترموفیزیکی تبخیر، جذب گرما و میعان، آزاد شدن گرما و در نتیجه خنک یا گرم کردن کابین است. هنگامی که دمای بیرون پایین است، هوای گرم را به داخل کابین منتقل می‌کند و باعث می‌شود راننده و مسافران احساس سرمای کمتری کنند. هنگامی که دمای بیرون بالا است، هوای خنک‌تر را به داخل کابین منتقل می‌کند و باعث می‌شود راننده و مسافران احساس سرمای بیشتری کنند. بنابراین، تهویه مطبوع خودرو نقش حیاتی در تهویه مطبوع کابین و راحتی مسافران دارد. 

۱.۱ سیستم تهویه مطبوع خودروهای سوختی سنتی و اصول کار سیستم‌های تهویه مطبوع خودروهای سوختی سنتی عمدتاً از چهار جزء تشکیل شده‌اند: اواپراتور، کندانسور، کمپرسور و شیر انبساط. تهویه مطبوع خودرو شامل یک سیستم تبرید، یک سیستم گرمایش و یک سیستم تهویه است؛ این سه سیستم، سیستم کلی تهویه مطبوع خودرو را تشکیل می‌دهند. اصل تبرید در خودروهای سوختی سنتی شامل چهار مرحله است: تراکم، میعان، انبساط و تبخیر. اصل گرمایش خودروهای بنزینی سنتی از گرمای تلف شده موتور برای گرم کردن محفظه مسافر استفاده می‌کند. ابتدا، مایع خنک‌کننده نسبتاً داغ از پوشش آب خنک‌کننده موتور وارد هسته بخاری می‌شود. یک فن، هوای خنک را در سراسر هسته بخاری می‌دمد و سپس هوای گرم شده برای گرم کردن یا یخ‌زدایی شیشه‌ها به محفظه مسافر دمیده می‌شود. سپس مایع خنک‌کننده پس از خروج از بخاری به موتور بازمی‌گردد و یک چرخه را تکمیل می‌کند.

۱.۲ سیستم تهویه مطبوع خودرو با انرژی نو و اصول کار آن

حالت گرمایش خودروهای انرژی نو تفاوت قابل توجهی با خودروهای بنزینی سنتی دارد. خودروهای بنزینی سنتی از گرمای تلف شده موتور که از طریق مایع خنک کننده به محفظه مسافر منتقل می‌شود، برای افزایش دمای آن استفاده می‌کنند. با این حال، خودروهای انرژی نو موتور ندارند، بنابراین هیچ فرآیند گرمایشی با محرک موتور وجود ندارد. بنابراین، خودروهای انرژی نو از روش‌های گرمایش جایگزین استفاده می‌کنند. چندین روش گرمایش تهویه مطبوع خودروهای انرژی نو در زیر شرح داده شده است. 

۱) گرمایش ترمیستور با ضریب دمایی مثبت (PTC): جزء اصلی PTC یک ترمیستور است که توسط یک سیم گرمایشی گرم می‌شود و مستقیماً انرژی الکتریکی را به انرژی گرمایی تبدیل می‌کند. سیستم‌های گرمایشی PTC (Potentially Transmitted Central) با خنک‌کننده هوا، هسته بخاری سنتی در خودروهای بنزینی را با یک بخاری PTC جایگزین می‌کنند. یک فن، هوای بیرون را از طریق بخاری PTC می‌کشد، آن را گرم می‌کند و سپس هوای گرم شده را به داخل محفظه مسافر منتقل می‌کند. از آنجا که مستقیماً برق مصرف می‌کند، مصرف انرژی خودروهای انرژی نو هنگام روشن بودن بخاری نسبتاً زیاد است.

 

2) آبگرمکن پی تی سیگرمایش: مانندبخاری هوای PTCسیستم‌های خنک‌کننده آبی PTC با مصرف برق گرما تولید می‌کنند. با این حال، سیستم خنک‌کننده آبی ابتدا مایع خنک‌کننده را با ... گرم می‌کند.بخاری PTCپس از گرم شدن مایع خنک‌کننده تا دمای مشخص، به هسته بخاری پمپ می‌شود و در آنجا با هوای اطراف تبادل گرما می‌کند. سپس فن، هوای گرم شده را به محفظه مسافر می‌رساند تا صندلی‌ها را گرم کند. سپس مایع خنک‌کننده دوباره توسط بخاری PTC گرم می‌شود و این چرخه تکرار می‌شود. این سیستم گرمایشی نسبت به سیستم‌های PTC با هوا خنک، قابل اعتمادتر و ایمن‌تر است.

 

۳) سیستم تهویه مطبوع پمپ حرارتی: اصل کار سیستم تهویه مطبوع پمپ حرارتی مشابه سیستم تهویه مطبوع سنتی خودرو است. با این حال، سیستم تهویه مطبوع پمپ حرارتی می‌تواند بین گرمایش و سرمایش کابین تغییر حالت دهد. از آنجا که تهویه مطبوع پمپ حرارتی مستقیماً انرژی الکتریکی را برای گرمایش مصرف نمی‌کند، راندمان انرژی آن بالاتر از بخاری‌های PTC است. در حال حاضر، سیستم‌های تهویه مطبوع پمپ حرارتی در برخی از خودروها به تولید انبوه رسیده‌اند.