Ora molti veicoli elettrici hanno iniziato a utilizzare il riscaldamento a pompa di calore. Il principio è lo stesso del riscaldamento dell'aria condizionata: l'energia elettrica non deve generare calore, ma trasferirlo. Una parte dell'elettricità consumata può trasferire più di una parte di energia termica, quindi si risparmia elettricità rispetto ai riscaldatori PTC.
Sebbene la tecnologia delle pompe di calore e la refrigerazione dell'aria condizionata trasferiscano calore, il consumo di aria per il riscaldamento dei veicoli elettrici è comunque superiore a quello dell'aria condizionata. Ecco perché? In realtà, le cause principali del problema sono due:
1, è necessario regolare la differenza di temperatura
Supponiamo che la temperatura a cui il corpo umano si sente a suo agio sia di 25 gradi Celsius, che la temperatura esterna all'auto in estate sia di 40 gradi Celsius e che la temperatura esterna all'auto in inverno sia di 0 gradi Celsius.
È ovvio che se si desidera ridurre la temperatura dell'auto a 25 gradi Celsius in estate, la differenza di temperatura che il condizionatore deve regolare è di soli 15 gradi Celsius. In inverno, il condizionatore vuole riscaldare l'auto a 25 gradi Celsius e la differenza di temperatura deve essere regolata a 25 gradi Celsius, il carico di lavoro è significativamente maggiore e il consumo energetico aumenta naturalmente.
2, l'efficienza del trasferimento di calore è diversa
L'efficienza del trasferimento di calore è elevata quando il condizionatore è acceso
In estate, l'aria condizionata dell'auto ha il compito di trasferire il calore dall'interno dell'abitacolo all'esterno, in modo che l'abitacolo si raffreddi.
Quando funziona il condizionatore,il compressore comprime il refrigerante in un gas ad alta pressionedi circa 70 °C, per poi raggiungere il condensatore situato nella parte anteriore. Qui, la ventola del climatizzatore spinge l'aria attraverso il condensatore, sottraendo calore al refrigerante; la temperatura del refrigerante si riduce a circa 40 °C, trasformandosi in un liquido ad alta pressione. Il refrigerante liquido viene quindi spruzzato attraverso un piccolo foro nell'evaporatore situato sotto la console centrale, dove inizia a evaporare e ad assorbire molto calore, per poi trasformarsi in gas e passare al compressore per il ciclo successivo.
Quando il refrigerante viene rilasciato all'esterno dell'auto, la temperatura ambiente è di 40 °C, la temperatura del refrigerante è di 70 °C e la differenza di temperatura può arrivare fino a 30 °C. Quando il refrigerante assorbe calore all'interno dell'auto, la temperatura è inferiore a 0 °C e anche la differenza di temperatura con l'aria all'interno dell'auto è molto elevata. Si può osservare che l'efficienza dell'assorbimento del calore del refrigerante all'interno dell'auto e la differenza di temperatura tra l'ambiente e il rilascio di calore all'esterno dell'auto sono molto elevate, quindi l'efficienza di ogni assorbimento o rilascio di calore sarà maggiore, con conseguente maggiore risparmio energetico.
L'efficienza del trasferimento di calore è bassa quando viene accesa l'aria calda
Quando si attiva l'aria calda, la situazione è completamente opposta a quella della refrigerazione: il refrigerante gassoso, compresso ad alta temperatura e alta pressione, entra prima nello scambiatore di calore dell'auto, dove il calore viene rilasciato. Dopo il rilascio del calore, il refrigerante diventa liquido e fluisce verso lo scambiatore di calore anteriore per evaporare e assorbire il calore presente nell'ambiente.
La temperatura invernale è molto bassa e il refrigerante può ridurre la temperatura di evaporazione solo se vuole migliorare l'efficienza dello scambio termico. Ad esempio, se la temperatura è di 0 gradi Celsius, il refrigerante deve evaporare a temperature inferiori a zero gradi Celsius se vuole assorbire abbastanza calore dall'ambiente. Questo fa sì che il vapore acqueo presente nell'aria si ghiacci quando fa freddo e aderisca alla superficie dello scambiatore di calore, il che non solo riduce l'efficienza dello scambio termico, ma lo blocca completamente in caso di forte brina, impedendo al refrigerante di assorbire calore dall'ambiente. A questo punto,il sistema di aria condizionatapuò solo entrare in modalità sbrinamento, e il refrigerante compresso ad alta temperatura e alta pressione viene nuovamente trasportato all'esterno dell'auto, e il calore viene utilizzato per sciogliere nuovamente il ghiaccio. In questo modo, l'efficienza dello scambio termico è notevolmente ridotta e il consumo energetico è naturalmente maggiore.
Pertanto, più basse sono le temperature invernali, più i veicoli elettrici sfruttano l'aria calda. A ciò si aggiunge il fatto che l'attività della batteria si riduce e la sua autonomia si riduce in modo ancora più evidente.
Data di pubblicazione: 09-03-2024