高温地区汽车空调系统的节能措施

高温地区汽车空调系统的节能措施

空调是现代汽车不可或缺的装置，特别是在高温地区。但在高温和高湿环境中，空调的使用会消耗汽车大量的能量。在传统的内燃机车中，空调约消耗燃料30%的能量；在电动汽车中，空调约消耗电池40%的电量。此外，空调的使用还使尾气中NOx和CO的排放增加70%。但随着人们对环境问题的日益重视，对降低汽车空调消耗的需求变得越来越强烈。给出了3种降低汽车空调能耗的方法：①将车内最低温度由20℃升至24℃；②降低冷凝器与蒸发器之间的温度差；③使用独立的除湿系统。通过仿真分析，研究这3种方法及联合使用这些方法对降低汽车空调能耗的有效性。

建立了一个基准系统。假定车内热量主要来源于太阳照射、乘员身体散热、车身所传导的热量和空气处理系统。为简化问题，假定太阳照射的能量恒定为1kW/m2，车窗面积为2m2，透光率为0.75。假设车内有4名乘员，每人散发出120W的热量。车身的导热系数为1.257W/m2，温度为70℃，有效面积为3m2。空气流量为0.06kg/s，车内的相对湿度为60%，压缩机总效率为60%。热交换产生的压力损失可以忽略不计，膨胀装置的膨胀过程是等焓的。蒸发温度为5℃，冷凝温度为20℃，露点温度在12～17.6℃之间。研究显示出如下结果。

（1）使用方法①时，压缩机功率需求降低了22%，制冷系数提高了13%，且该方法没有添加额外的组件，仅修改相关参数值，是降低能耗最简单的方法。

（2）使用方法②时，压缩机功率需求降低了30%，制冷系数提高了45%。若与方法①结合，压缩机功率需求降低了45%，制冷系数提高了60%。该方法需要结构紧凑、质量轻的冷凝器和蒸发器。

（3）使用方法③时，压缩机功率需求降低了50%。若与方法①结合，压缩机功率需求降低了60%；与方法②结合，压缩机功率需求降低了65%。采用该方法，除湿系统中所需的干燥剂可利用尾气预热还原再生成。

（4）若将这3种方法联合使用，压缩机功率需求可降低70%。

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

编译：陈丁跃