高溫地區(qū)汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施

空調(diào)是現(xiàn)代汽車(chē)不可或缺的裝置，特別是在高溫地區(qū)。但在高溫和高濕環(huán)境中，空調(diào)的使用會(huì)消耗汽車(chē)大量的能量。在傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)車(chē)中，空調(diào)約消耗燃料30%的能量；在電動(dòng)汽車(chē)中，空調(diào)約消耗電池40%的電量。此外，空調(diào)的使用還使尾氣中NOx和CO的排放增加70%。但隨著人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題的日益重視，對(duì)降低汽車(chē)空調(diào)消耗的需求變得越來(lái)越強(qiáng)烈。給出了3種降低汽車(chē)空調(diào)能耗的方法：①將車(chē)內(nèi)最低溫度由20℃升至24℃；②降低冷凝器與蒸發(fā)器之間的溫度差；③使用獨(dú)立的除濕系統(tǒng)。通過(guò)仿真分析，研究這3種方法及聯(lián)合使用這些方法對(duì)降低汽車(chē)空調(diào)能耗的有效性。

建立了一個(gè)基準(zhǔn)系統(tǒng)。假定車(chē)內(nèi)熱量主要來(lái)源于太陽(yáng)照射、乘員身體散熱、車(chē)身所傳導(dǎo)的熱量和空氣處理系統(tǒng)。為簡(jiǎn)化問(wèn)題，假定太陽(yáng)照射的能量恒定為1kW/m2，車(chē)窗面積為2m2，透光率為0.75。假設(shè)車(chē)內(nèi)有4名乘員，每人散發(fā)出120W的熱量。車(chē)身的導(dǎo)熱系數(shù)為1.257W/m2，溫度為70℃，有效面積為3m2。空氣流量為0.06kg/s，車(chē)內(nèi)的相對(duì)濕度為60%，壓縮機(jī)總效率為60%。熱交換產(chǎn)生的壓力損失可以忽略不計(jì)，膨脹裝置的膨脹過(guò)程是等焓的。蒸發(fā)溫度為5℃，冷凝溫度為20℃，露點(diǎn)溫度在12～17.6℃之間。研究顯示出如下結(jié)果。

（1）使用方法①時(shí)，壓縮機(jī)功率需求降低了22%，制冷系數(shù)提高了13%，且該方法沒(méi)有添加額外的組件，僅修改相關(guān)參數(shù)值，是降低能耗最簡(jiǎn)單的方法。

（2）使用方法②時(shí)，壓縮機(jī)功率需求降低了30%，制冷系數(shù)提高了45%。若與方法①結(jié)合，壓縮機(jī)功率需求降低了45%，制冷系數(shù)提高了60%。該方法需要結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕的冷凝器和蒸發(fā)器。

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

（4）若將這3種方法聯(lián)合使用，壓縮機(jī)功率需求可降低70%。

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

編譯：陳丁躍