新能源汽车空调系统制冷不足解决方案
新能源汽车空调系统制冷不足解决方案
新能源汽车的空调系统在夏季高温环境下，制冷效果的好坏直接影响驾乘体验。本文将从制冷理论出发，深入解析汽车空调系统的制冷循环过程，并探讨实际应用中如何优化制冷效果。
汽车空调制冷理论循环
汽车空调制冷循环主要包括四个过程：压缩、冷凝、节流和蒸发。理论循环基于以下假设：
- 压缩过程为定熵过程
- 冷凝和蒸发过程为定压过程
- 蒸发器和压缩机之间为蒸发压力下的饱和蒸汽
- 冷凝器和膨胀阀之间为冷凝压力下的饱和液体
压缩过程1-2
制冷工质从干饱和蒸气状态1被压缩机吸入，压缩机消耗机械功Wo，将制冷工质等熵压缩至过热蒸气状态2。制冷工质压力由Po（低压）升高至Pk（高压），温度由t0（低温）升高至t2（高温）。
冷凝过程2-3
制冷工质由过热蒸气状态2进入冷凝器，在冷凝器中放出热量被冷却至饱和蒸气状态2'，然后继续冷凝至饱和液体状态3。在此过程中，制冷工质压力不变，温度由t2（高温）降低至t3。
节流过程3-4
状态3的饱和液体制冷剂进入膨胀阀，经膨胀阀节流降压，压力由Pk迅速下降为蒸发压力Po，温度下降为蒸发温度t0，制冷工质变成湿蒸气状态4。此过程中“闪变”的干蒸气越多，蒸发过程制冷工质能吸收的热量就越少，制冷效率变差。
蒸发过程4-1
节流降压后的制冷剂湿蒸气状态4进入蒸发器，在蒸发器中等压（Po）吸收被冷却物质的热量，变成干饱和蒸气状态1，制冷剂干饱和蒸气将重新被压缩机吸入开始下一循环。
汽车空调制冷实际循环
冷凝过冷循环
过冷循环指制冷工质冷凝结束，进入膨胀阀前是过冷液体的循环。过冷度△t可通过设计冷凝器冷凝面积大于所需冷凝面积、提高冷凝器冷却介质流量或采用低温冷却介质等方法实现，一般选择为过冷度为3~5°C。根据实际制冷需求来选择，冷凝器过大成本高，过低导致过冷度不达标。
在此过程中需要大量的液体变成气体，变成的气体越多，说明吸收的热量越多，空调也就越凉快。
提高制冷效果方法：
- 保持冷凝器翅片平行度
- 保持冷凝器翅片清洁
- 保持冷凝器散热风扇工作正常
蒸发过热循环
过热循环指制冷工质蒸发结束，压缩机吸入的为过热蒸气的制冷循环。一般过热度选择3-7摄氏度，图中1-1’段所示。过热循环主要是为了保护制冷压缩机“干压”，防止吸入液态制冷工质。过热分为有效过热（蒸发器吸收的热量）和有害过热（蒸发器到压缩机管路吸收的热量）两种。
在此过程中需要大量的气体变成液体，变成的液体越多说明散热越多。
提高制冷效果方法：
- 增大蒸发器散热面积
- 蒸发器与压缩机之间的管路保温
蒸发温度影响
实际循环中，为了确保制冷工质在蒸发过程中能从被冷却物质中吸收热量，蒸发温度应远低于被冷却物体的温度。汽车空调制冷系统蒸发温度to=5℃左右，蒸发温度取决于蒸发压力。以R134a制冷剂为例，将蒸发压力控制在0.35Mpa，此时蒸发温度为to=5℃。制冷效果差的原因：蒸发器表面脏堵，结霜，鼓风机工作不正常，制冷剂不足，膨胀阀开度过小或冰堵，打压管道堵塞等导致蒸发温度降低，使得制冷效果差。
冷凝温度影响
实际循环中，为了确保制冷工质在冷凝过程中热量能从环境介质带走，冷凝温度应远高于环境空气的温度。汽车空调制冷系统冷凝温度为tk(tk=环境温度+15°C左右)，冷凝温度取决于冷凝压力。以汽车空调R134a制冷剂为例，当环境温度为32°C时，则冷凝温度为tk(tk=32C+150C=47°C)，查R134a制冷剂热力性质表，控制制冷系统的冷凝压力为1.22Mpa，可得到47°C的冷凝温度。制冷效果差的原因：冷凝器表面脏堵，冷凝风扇运转不正常，制冷量过大，膨胀阀开启过大，高压管道堵塞，系统中有空气使得冷凝温度升高，制冷效果差。