高溫地區汽車空調系統的節能措施

高溫地區汽車空調系統的節能措施

空調是現代汽車不可或缺的裝置，特別是在高溫地區。但在高溫和高濕環境中，空調的使用會消耗汽車大量的能量。在傳統的內燃機車中，空調約消耗燃料30%的能量；在電動汽車中，空調約消耗電池40%的電量。此外，空調的使用還使尾氣中NOx和CO的排放增加70%。但隨著人們對環境問題的日益重視，對降低汽車空調消耗的需求變得越來越強烈。給出了3種降低汽車空調能耗的方法：①將車內最低溫度由20℃升至24℃；②降低冷凝器與蒸發器之間的溫度差；③使用獨立的除濕系統。通過仿真分析，研究這3種方法及聯合使用這些方法對降低汽車空調能耗的有效性。

建立了一個基準系統。假定車內熱量主要來源于太陽照射、乘員身體散熱、車身所傳導的熱量和空氣處理系統。為簡化問題，假定太陽照射的能量恒定為1kW/m2，車窗面積為2m2，透光率為0.75。假設車內有4名乘員，每人散發出120W的熱量。車身的導熱系數為1.257W/m2，溫度為70℃，有效面積為3m2。空氣流量為0.06kg/s，車內的相對濕度為60%，壓縮機總效率為60%。熱交換產生的壓力損失可以忽略不計，膨脹裝置的膨脹過程是等焓的。蒸發溫度為5℃，冷凝溫度為20℃，露點溫度在12～17.6℃之間。研究顯示出如下結果。

（1）使用方法①時，壓縮機功率需求降低了22%，制冷系數提高了13%，且該方法沒有添加額外的組件，僅修改相關參數值，是降低能耗最簡單的方法。

（2）使用方法②時，壓縮機功率需求降低了30%，制冷系數提高了45%。若與方法①結合，壓縮機功率需求降低了45%，制冷系數提高了60%。該方法需要結構緊湊、質量輕的冷凝器和蒸發器。

（3）使用方法③時，壓縮機功率需求降低了50%。若與方法①結合，壓縮機功率需求降低了60%；與方法②結合，壓縮機功率需求降低了65%。采用該方法，除濕系統中所需的干燥劑可利用尾氣預熱還原再生成。

（4）若將這3種方法聯合使用，壓縮機功率需求可降低70%。

AlisonSubiantoroetal. 15th International RefrigerationandAirConditioning Conference,Purdue-July 14-17,2014.

編譯：陳丁躍