李敬恩，史長奎

（青島朗進新能源設(shè)備有限公司，山東 青島 266400）

純電動大巴空調(diào)冬季制熱是目前行業(yè)普遍關(guān)注的焦點問題，受大巴空調(diào)廠家技術(shù)影響，大部分電動空調(diào)熱泵制熱在環(huán)境溫度0℃左右將無法啟動，所以目前行業(yè)冬季制暖主要采用燃油爐或PTC加熱方式。燃油爐與PTC加熱能耗高，嚴重影響整車續(xù)航里程。另外，在冬季制熱時，暖風(fēng)從上部的風(fēng)道往下吹，大部分熱風(fēng)下不去，造成了車廂上部溫度高，腳部溫度過低，非常影響舒適性。

在低溫地區(qū)進行了熱泵制熱效果驗證，同時又對車廂風(fēng)道進行了改造，驗證熱泵空調(diào)在低溫地區(qū)的使用效果，并對比原車自帶的電加熱器進行舒適性和耗電量的對比。

1 低溫地區(qū)氣候特點及空調(diào)需求

圖1中地區(qū)屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，全年平均氣溫6℃～11℃。1月份最冷，7月份最熱。每年4～5月為春季，6～8月為夏季，9～10月為秋季，11月中旬至翌年3月為冬季。通過平均氣溫的分析，使用-15℃的熱泵空調(diào)可以滿足需求。

圖1 北溫帶大陸性季風(fēng)氣候地區(qū)四季氣溫

大巴車輛空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置：通風(fēng)、制冷、制熱3種工作模式，通過對每個月氣溫情況分析，空調(diào)運行狀態(tài)如表1所示。

表1 低溫地區(qū)空調(diào)運行狀態(tài)

通過以上數(shù)據(jù)分析，低溫公交車輛全年運行周期內(nèi)，實際運行制熱天數(shù)約5-6個月時間，根據(jù)低溫地區(qū)氣候特點，適合選取具有熱泵制熱功能的變頻空調(diào)系統(tǒng)，下面進行熱泵制熱效果和耗電量的分析。

2 空調(diào)/電加熱器參數(shù)分析

根據(jù)運營線路特點和低溫地區(qū)的氣象數(shù)據(jù)，通過對10.5m公交車輛空調(diào)熱負荷理論計算，空調(diào)額定制熱量需求為21kW，變頻熱泵空調(diào)及電加熱器主要性能參數(shù)如表2所示。

表2 空調(diào)及電加熱器主要性能參數(shù)表

3 測試內(nèi)容

1）變頻熱泵空調(diào)優(yōu)化風(fēng)道試驗前后舒適性對比試驗。

2）變頻熱泵空調(diào)和電加熱器升溫對比試驗和舒適性對比。

3）跟車路試空調(diào)與電加熱器耗電量對比。

4）變頻熱泵空調(diào)和電加熱器每天節(jié)電率對比。

測試參考標準：《JT-T 216-2006 客室空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)條件》、《CJT134-2001城市公交空調(diào)系統(tǒng)》。

測試要求：測點位置，編號采用如下方法，測點標號由一位大寫字母與一位數(shù)字（下角標）組成，定義如下。

A——出風(fēng)口測溫點，位于出風(fēng)口表面中心處。

B——回風(fēng)口測溫點，回風(fēng)口平面下100mm±10mm處，中心線前后等距兩點。若回風(fēng)口位于車廂地板上，則取回風(fēng)口中心平面內(nèi)前后（或左右）等距兩點。

C——座椅處測溫點，每處測溫點分上、下兩個，上部測溫點設(shè)在距坐墊表面上方635mm，水平方向距靠背250mm處，下部測點位于座椅前沿，距地板高度50mm處。兩種測點均設(shè)于單人或雙人座椅縱向中心，多人座椅均布兩點，見圖2。

D——溫差測溫點?？蛙嚳v向中心平面內(nèi)，距地板高度1000mm處設(shè)置前、中、后3個測點，前后測點分別距前后風(fēng)窗玻璃1500mm，中部測點位于客車縱向中心。

按照標準選取A、B、C1、C2、D共5點測試數(shù)據(jù)。

圖2 車內(nèi)座椅處測溫點分布 （尺寸單位： mm）

3.1 變頻熱泵空調(diào)優(yōu)化風(fēng)道試驗前后舒適性對比試驗 （圖3～圖8）

結(jié)論：優(yōu)化風(fēng)道前測試數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)車廂底部C1位置溫度較低。風(fēng)道優(yōu)化后底部C1溫度明顯提高，整車溫差小，舒適度明顯提升。

3.2 變頻熱泵空調(diào)和電加熱器升溫對比試驗（圖9～圖12）

圖3 大巴空調(diào)制熱測試數(shù)據(jù)圖 （修改風(fēng)道前）

結(jié)論：裝有熱泵空調(diào)的大巴車在22min時車廂內(nèi)的平均溫度達到設(shè)定溫度，而裝有電加熱器的大巴車在30min后最高溫度只到了17℃。熱泵大巴空調(diào)升溫最快而電加熱器半小時內(nèi)沒有達到設(shè)定溫度。采用熱泵空調(diào)整車溫差小、溫度均勻，舒適性優(yōu)于電加熱器。

圖4 熱泵空調(diào)制熱測試數(shù)據(jù)圖 （修改風(fēng)道后）

圖5 車內(nèi)左右兩側(cè)和駕駛員位置各引多個小風(fēng)道

圖6 車內(nèi)原始風(fēng)道圖片

圖7 風(fēng)道優(yōu)化后圖片

圖8 熱泵空調(diào)加裝風(fēng)道前后車廂溫度舒適性對比圖

圖9 大巴空調(diào)升溫速率試驗曲線

圖10 電加熱器升溫速率試驗曲線

圖11 空調(diào)和電加熱器半小時溫升對比

圖12 空調(diào)和電加熱器舒適性對比

3.3 熱泵空調(diào)與電加熱器耗電量對比（表3）

結(jié)論：跟車測試電加熱的耗電量遠大于空調(diào)的耗電量。

表3 跟車測試公交車全程空調(diào)和電加熱耗電量對比

3.4 變頻熱泵空調(diào)和電加熱器每天節(jié)電率對比（圖13）

圖13 跟車20天測試公交車空調(diào)和電加熱節(jié)電率

結(jié)論：根據(jù)每天記錄的每公里平均耗電量統(tǒng)計，熱泵空調(diào)比電加熱器省電，平均每公里比電加熱器節(jié)省約45.12%的耗電量，熱泵空調(diào)節(jié)電性能優(yōu)勢明顯。

結(jié)論：根據(jù)每天記錄的每公里平均耗電量統(tǒng)計，熱泵空調(diào)比電加熱器省電，平均每公里比電加熱器節(jié)省約45.12%的耗電量，熱泵空調(diào)節(jié)電性能優(yōu)勢明顯。

4 節(jié)能經(jīng)濟效益分析

10m純電動客車整車電量：210kW·h，平均每日運營里程：125km。熱泵空調(diào)平均用電量：0.33kW·h/km，電加熱器平均用電量：0.61kW·h/km，車輛運營平均每公里用電量：1kW·h/km （低溫地區(qū)10m客車行業(yè)平均用電量）。車輛充電每度電費：0.6元/kW·h按照100臺車輛，制熱季按照60天計算。

通過計算可得：

1）熱泵空調(diào)車輛每年節(jié)省電量=（電加熱器平均用電量-熱泵空調(diào)平均用電量）×平均每天運營里程×車輛總數(shù)×天數(shù)=（0.61-0.33）×125×100×60=21萬kW·h。

2）熱泵空調(diào)車輛每年節(jié)電費用=熱泵空調(diào)車輛每年節(jié)省電量×車輛充電每度電費=21萬×0.6=12.6萬元。

結(jié)論：采用熱泵空調(diào)，每年可節(jié)省電量21萬度電，每年可節(jié)省人民幣12.6萬元。節(jié)能、節(jié)省費用效果明顯。

5 結(jié)論

1）在低溫地區(qū)采用熱泵空調(diào)，并且把風(fēng)道進行優(yōu)化，增加車廂底部出風(fēng)風(fēng)口，可以有效提高車廂的溫度均勻性，保證了車廂中下部的溫度，避免上下溫差過大。

2）通過實驗對比得知，采用熱泵空調(diào)和電加熱在升溫速率、舒適性和耗電量方面對比，熱泵空調(diào)具有較明顯的優(yōu)勢。熱泵空調(diào)升溫速度快、溫控精度高、耗電量少，變頻熱泵空調(diào)更舒適、更節(jié)能。

3）對比電加熱的耗電量，空調(diào)平均節(jié)電率達到45.12%。采用熱泵空調(diào)，按照100臺車輛，制熱季按照60天計算每年可節(jié)省電量21萬度電，換算為節(jié)省的費用每年可節(jié)省人民幣12.6萬元，節(jié)能、節(jié)省費用效果明顯。