热泵型空调系统制冷制热

在理论上，制冷循环逆转可以用于制暖。但在环境气温低的情况下，制暖性能会下降，无法满足在低温区具备高制暖性能的汽车制暖性能要求。利用电动压缩机压缩冷媒并使其循环。行驶时，冷媒在冷凝器中受风冷却。而且在冬天，当冷凝器（制暖时改为蒸发器）结霜时，制暖性能也难以发挥。这就需要考虑增加为冷凝器（制暖时为蒸发器）加温除霜的系统。

制暖原本在某些情况下需要比制冷更高的性能。例如，在冬天制暖行驶时，为防止车窗起雾一般会导入车外空气。汽车因要在行驶的同时向车外排放加热了的空气，此时制暖需要比制冷更高的性能。

热泵型空调系统是在原有燃油汽车上进行改进的，压缩机是由永磁直流无刷电动机直接驱动，系统的工作原理如图16-4所示。该系统与普通的热泵空调系统并无本质区别，由于在电动车上使用，压缩机等主要部件有其特殊性。而且国外热泵技术具备了一定的基础，该技术最大的优点就是制冷、制热效率高。全封闭电动涡旋压缩机，由直流无刷电动机驱动，通过制冷剂回气冷却，具有噪声低，振动小，结构紧凑，质量小等优点。在测试条件为环境温度40℃，车内温度27℃，相对湿度50%的工况下，系统稳定时它能以1kW的能耗获得2.9kW的制冷量；当环境温度为-10℃，车内温度25℃，以1kW的能耗可以获得2.3kW的制热量。在-10℃～40℃的环境温度下，均能以较高的效率为电动汽车提供舒适的驾乘环境。若能在零部件技术上得到改进，相应效率还可以得到提高。

目前热泵型电动汽车空调最大的软肋是低温制热问题，尤其是在东北地区，这也是将来该行业研究难题之一。为了使热泵型电动汽车空调更节能高效，一般从以下几个角度去着重解决：开发更高效的直流涡旋压缩机；开发控制更精准、更节能的硅电子膨胀阀；采用高效的过冷式平行流冷凝器；改善微通道蒸发器结构，使制冷剂蒸发更均匀。此外，电动汽车开门的次数以及在行车中受车速、光照、怠速等因素的影响，空调湿热负荷大。压缩机乃至整个空调系统都要适应这种多因素变化的工况，因此热泵型电动汽车空调系统变工况设计尤为重要。

图16-4　热泵系统工作原理（由于客车空间大，因此多用于客车）

蒸发器风机的风量与车室内温度、设定温度、环境温度、太阳辐射强度、蒸发器出风口温度之间的关系是非线性的，使用下式计算所需的风量：式中，Tamb、Tset、Tin、Tout，Ssun分别为环境温度、设定温度、车室内温度、蒸发器出风温度、太阳辐射强度，其中m、n、a、K为常数，然后通过查表的方法来控制蒸发器的风量。

风量＝Tamb＋mTset＋nTin＋aT out-Ssun-K

汽车空调热泵系统与普通的家用空调比较相近，是对普通家用空调的一种使用场合的扩展。为防止制热时因除霜导致室内舒适性下降，采用了热气旁通不间断制热除霜方式。除霜时，运行原理基本与制热相同，只是将融霜电磁阀打开，让从压缩机出来的高温高压的过热气体有一部分被分流到室外换热器的入口，迅速把室外换热器的温度提高到0℃以上，融掉室外换热器上的霜层，使换热器保持良好的换热效率。