بدأت العديد من المركبات الكهربائية الآن باستخدام التدفئة بالمضخات الحرارية، حيث يتشابه مبدأ التدفئة بالتكييف، فالطاقة الكهربائية لا تحتاج إلى توليد حرارة، بل إلى نقلها. يمكن لجزء واحد من الكهرباء المستهلكة أن ينقل أكثر من جزء واحد من الطاقة الحرارية، مما يوفر الكهرباء مقارنةً بسخانات PTC.
على الرغم من أن تقنية المضخات الحرارية وتكييف الهواء تُنقل الحرارة، إلا أن استهلاك هواء التدفئة في المركبات الكهربائية لا يزال أعلى من تكييف الهواء، فما السبب؟ في الواقع، هناك سببان رئيسيان لهذه المشكلة:
1، تحتاج إلى ضبط الفرق في درجة الحرارة
افترض أن درجة الحرارة التي يشعر بها جسم الإنسان بالراحة هي 25 درجة مئوية، ودرجة الحرارة خارج السيارة في الصيف هي 40 درجة مئوية، ودرجة الحرارة خارج السيارة في الشتاء هي 0 درجة مئوية.
من الواضح أنه لخفض درجة حرارة السيارة إلى ٢٥ درجة مئوية في الصيف، فإن فرق درجة الحرارة المطلوب لمكيف الهواء هو ١٥ درجة مئوية فقط. أما في الشتاء، فيحتاج مكيف الهواء إلى رفع درجة حرارة السيارة إلى ٢٥ درجة مئوية، ويحتاج إلى ضبط فرق درجة الحرارة إلى ٢٥ درجة مئوية، مما يزيد من الحمل بشكل ملحوظ، ويزيد استهلاك الطاقة بشكل طبيعي.
2، كفاءة نقل الحرارة مختلفة
كفاءة نقل الحرارة تكون عالية عند تشغيل مكيف الهواء
في الصيف، يكون مكيف السيارة مسؤولاً عن نقل الحرارة داخل السيارة إلى خارجها، وبالتالي تصبح السيارة أكثر برودة.
عندما يعمل مكيف الهواء،يقوم الضاغط بضغط المادة المبردة إلى غاز عالي الضغطتبلغ درجة حرارة سائل التبريد حوالي 70 درجة مئوية، ثم يصل إلى المكثف الموجود في المقدمة. هنا، تدفع مروحة مكيف الهواء الهواء للتدفق عبر المكثف، مما يُزيل حرارة سائل التبريد، فتنخفض درجة حرارة سائل التبريد إلى حوالي 40 درجة مئوية، ويتحول إلى سائل عالي الضغط. ثم يُرش سائل التبريد عبر فتحة صغيرة إلى المبخر الموجود أسفل الكونسول الوسطي، حيث يبدأ بالتبخر وامتصاص قدر كبير من الحرارة، ثم يتحول في النهاية إلى غاز يدخل الضاغط للدورة التالية.
عند إطلاق سائل التبريد خارج السيارة، تكون درجة حرارة المحيط 40 درجة مئوية، ودرجة حرارة سائل التبريد 70 درجة مئوية، ويصل الفرق في درجتي الحرارة إلى 30 درجة مئوية. عند امتصاص سائل التبريد للحرارة داخل السيارة، تكون درجة الحرارة أقل من 0 درجة مئوية، ويكون الفرق في درجة الحرارة مع هواء السيارة كبيرًا جدًا. يتضح أن كفاءة امتصاص سائل التبريد للحرارة داخل السيارة وفرق درجة الحرارة بين البيئة وإطلاق الحرارة خارج السيارة كبير جدًا، مما يزيد من كفاءة كل امتصاص أو إطلاق للحرارة، مما يوفر المزيد من الطاقة.
تكون كفاءة نقل الحرارة منخفضة عند تشغيل الهواء الدافئ
عند تشغيل الهواء الدافئ، يكون الوضع معاكسًا تمامًا لحالة التبريد، إذ يدخل غاز التبريد المضغوط تحت درجة حرارة وضغط مرتفعين أولًا إلى المبادل الحراري في السيارة، حيث تُطلق الحرارة. بعد إطلاق الحرارة، يتحول غاز التبريد إلى سائل ويتدفق إلى المبادل الحراري الأمامي ليتبخر ويمتص الحرارة من البيئة.
درجة حرارة الشتاء نفسها منخفضة جدًا، ولا يمكن للمبرد سوى خفض درجة حرارة التبخر لتحسين كفاءة التبادل الحراري. على سبيل المثال، إذا كانت درجة الحرارة 0 درجة مئوية، فيجب أن يتبخر المبرد إلى ما دون الصفر مئوية لامتصاص حرارة كافية من البيئة. سيؤدي ذلك إلى تجمد بخار الماء في الهواء البارد والالتصاق بسطح المبادل الحراري، مما يقلل من كفاءة التبادل الحراري، ويسد المبادل الحراري تمامًا في حالة الصقيع الشديد، مما يمنع المبرد من امتصاص الحرارة من البيئة. في هذه الحالة،نظام تكييف الهواءيمكن فقط دخول وضع إزالة الجليد، فيتم نقل سائل التبريد المضغوط عالي الحرارة والضغط إلى خارج السيارة مرة أخرى، وتُستخدم الحرارة لإذابة الجليد. بهذه الطريقة، تنخفض كفاءة التبادل الحراري بشكل كبير، ويزداد استهلاك الطاقة بشكل طبيعي.
لذلك، كلما انخفضت درجة الحرارة شتاءً، زادت حاجة المركبات الكهربائية إلى الهواء الدافئ. ومع انخفاض درجة الحرارة شتاءً، ينخفض نشاط البطارية، ويزداد ضعف مداها وضوحًا.
وقت النشر: 9 مارس 2024