高效供暖的制冷制熱一體化汽車空調(diào)

趙二慶

摘要：在汽車行業(yè)不斷發(fā)展的過程中，人們對(duì)汽車內(nèi)部的空調(diào)和設(shè)備有了更多的要求，研究高效供暖的制冷制熱一體化汽車空調(diào)成為了必然趨勢(shì)。不同于早期不封閉的汽車，現(xiàn)階段的汽車分為車內(nèi)和車外，如何讓車內(nèi)更加舒適與提高汽車的基本性能一樣，逐漸成為當(dāng)前汽車行業(yè)發(fā)展的主要方向。故此，本篇文章就汽車空調(diào)的分類和特點(diǎn)展開研究，對(duì)其發(fā)展歷程展開具體探討，就高效功能的制冷制熱一體化汽車空調(diào)的原理展開以下分析。

關(guān)鍵詞：高效供暖;制冷制熱;汽車空調(diào)

0? 引言

空調(diào)在汽車上是必備的裝置之一，它的存在可以制冷、制暖和凈化空氣。在汽車的內(nèi)部，其空間較為密閉，長(zhǎng)期的密閉環(huán)境會(huì)導(dǎo)致駕駛?cè)藛T出現(xiàn)不適感和疲勞感，進(jìn)而可能引發(fā)安全風(fēng)險(xiǎn)和安全隱患。為了解決這一問題，采用高效供暖制冷制熱一體化汽車空調(diào)就顯得尤為重要。但是當(dāng)前的汽車空調(diào)系統(tǒng)存在一定的差異性，大多數(shù)的汽車并未應(yīng)用到一體化汽車空調(diào)，其制冷制熱的過程相對(duì)簡(jiǎn)單，并且功能單一，進(jìn)而使得車內(nèi)空氣的凈化也顯得不切實(shí)際。

1? 汽車空調(diào)的簡(jiǎn)單概述

首先，從汽車空調(diào)的分類層面來說。在汽車空調(diào)領(lǐng)域，從動(dòng)力來源區(qū)分的話可以將空調(diào)分成獨(dú)立式和一體式。具體來說，獨(dú)立式空調(diào)指的是具有專門的動(dòng)力來源，比如說：第二發(fā)動(dòng)機(jī)。在動(dòng)力來源的支持下，驅(qū)動(dòng)整個(gè)車內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行，通常在貨車和大巴車中較為常見。這種空調(diào)需要兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，油耗能耗偏高，成本較大，并且后期的維修和處理工作相對(duì)困難。與之相對(duì)的是，一體式空調(diào)可以直接利用汽車的行駛動(dòng)力來運(yùn)行，在發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，一體式空調(diào)帶動(dòng)壓縮機(jī)，并通過電磁離合器來進(jìn)行溫控。當(dāng)電源接通后，離合器停止，內(nèi)部的壓縮機(jī)也會(huì)隨之?dāng)嚅_停機(jī)，進(jìn)而調(diào)節(jié)和改善空調(diào)的情況，以此來實(shí)現(xiàn)內(nèi)部溫控的目的。這種一體式的空調(diào)，具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和方便的安裝流程，整體設(shè)備的零件少，產(chǎn)生的噪音小。但是要注意的是，一體式的空調(diào)會(huì)在運(yùn)行的過程中占用發(fā)動(dòng)機(jī)大量的動(dòng)力，進(jìn)而導(dǎo)致汽車的性能會(huì)大幅度縮減，爬坡和前進(jìn)的能力會(huì)受到影響。與此同時(shí)，在制冷的過程中，由于汽車其受汽車速度的影響較大，進(jìn)而導(dǎo)致一旦停止車輛行駛，就會(huì)直接導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)的停止。由此可見，如何在汽車中配置能夠高效供暖的制冷制熱空調(diào)是當(dāng)前亟待解決的問題。

其次，從汽車空調(diào)的特點(diǎn)層面來說。汽車的空調(diào)系統(tǒng)能夠直接影響汽車整體的舒適程度和內(nèi)部環(huán)境，不僅能夠?yàn)槠囂峁┲评?、制熱的功能，還具有除霜、換氣和空氣凈化等功能。具體來講，取暖過程主要是依靠發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行的，以發(fā)動(dòng)機(jī)排出的熱水為工作的主要物品介質(zhì)。這些熱水經(jīng)過風(fēng)機(jī)的作用，僅有多個(gè)風(fēng)口吹向車內(nèi)，以此來達(dá)到車內(nèi)取暖、通風(fēng)等功能。但是要注意的是，在進(jìn)風(fēng)的過程中，取暖方式主要有兩種不同的形態(tài)，一種是車內(nèi)部的空氣循環(huán)，另一種則是外部空氣進(jìn)入車體促進(jìn)通風(fēng)循環(huán)。而制冷的過程則是通過壓縮機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。在蒸發(fā)器中，其蒸發(fā)的低壓氣態(tài)只能經(jīng)由壓縮機(jī)變成高溫的氣體，再經(jīng)過冷凝器進(jìn)行降溫，變成一種具有高壓但是溫度低的液體。將這種液體放置于干燥器中進(jìn)行除濕降壓，最終以較為穩(wěn)定并且低壓低溫的狀態(tài)流向膨脹閥門，在控制好流量和壓力后流向蒸發(fā)器，致使蒸發(fā)器中的制冷劑在經(jīng)受低壓狀態(tài)下開始蒸發(fā)，通過蒸發(fā)帶走大量的熱能和熱量。通過這種循環(huán)不斷流的形式，降低車內(nèi)的整體溫度。

最后，從汽車空調(diào)的意義層面來講。制熱系統(tǒng)的存在，使得汽車駕駛員和乘坐人員不必面臨著寒冷的駕駛乘坐環(huán)境，汽車的持有人也不必為車窗生霧和起霜而煩憂，進(jìn)而為出行提供了更加安全和穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境。制冷系統(tǒng)的存在降低了車內(nèi)的濕氣，使得駕駛?cè)藛T能夠始終在清爽的環(huán)境中集中注意力和精神，即使在炎熱的夏天也不必開窗，進(jìn)而使得駕駛的過程更為安全。除此之外，空調(diào)系統(tǒng)還能減少車內(nèi)粉塵和車內(nèi)異味。

2? 汽車空調(diào)轉(zhuǎn)為一體化汽車空調(diào)的發(fā)展歷程

第一階段，單一取暖式空調(diào)。

在最早的汽車中所配備的空調(diào)，不具備制冷的能力，其存在的目的也是為加熱。在1925年，美國(guó)首次出現(xiàn)了供暖式的汽車空調(diào)，并與1927年逐漸發(fā)展成為了具有加熱裝置、風(fēng)機(jī)、過濾口等設(shè)備的空調(diào)供熱系統(tǒng)，此種系統(tǒng)在二十世紀(jì)中葉被廣泛地使用，是整個(gè)汽車空調(diào)發(fā)展過程中的第一階段。

第二階段，單一制冷式空調(diào)。

這種空調(diào)模式在單一制熱空調(diào)出現(xiàn)后不久出現(xiàn)，在1938年，美國(guó)一名名為帕爾德的人根據(jù)冰箱的原理，發(fā)明了單一制冷式的汽車空調(diào)。時(shí)間推到兩年后，美國(guó)汽車公司通用在轎車上安裝了單一制冷式空調(diào)，這也為后來一體式汽車空調(diào)的出現(xiàn)指明了道路。但是要注意的是，單一制冷空調(diào)的規(guī)模較大，需要占用大量的車內(nèi)空間，進(jìn)而導(dǎo)致在應(yīng)用后的一年，該空調(diào)就不再配備到汽車之上了。視角再拉回到二戰(zhàn)結(jié)束，凱迪拉克推出了新型了汽車空調(diào)，但是卻將空調(diào)的控制系統(tǒng)安裝在了后面，駕駛?cè)藷o法直接操控空調(diào)設(shè)備，最終該計(jì)劃也破產(chǎn)了。直至1950年，由于美國(guó)的石油開采地區(qū)天氣過于炎熱，單一制冷的空調(diào)汽車開始迅速發(fā)展，截止到目前，依舊有單一制冷的汽車在亞熱帶地區(qū)和熱代地區(qū)使用。

第三階段，一體化階段。

在經(jīng)歷過單一制冷和單一制熱之后，人們發(fā)現(xiàn)單一的制冷制熱都具有較大的局限性。于是，在1954年，通用汽車裝置了一體化的冷暖空調(diào)設(shè)備，并將控制系統(tǒng)和控制面板裝置在了前排。自這時(shí)期，一體化汽車空調(diào)登上了歷史的舞臺(tái)，并通過不斷發(fā)展，成為了當(dāng)前汽車主要的空調(diào)系統(tǒng)。在一體化汽車空調(diào)的發(fā)展過程中，從最初的人工操作，到新型的自動(dòng)控制，再到現(xiàn)階段的微機(jī)控制，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展時(shí)間。在最初，一體式汽車空調(diào)的調(diào)節(jié)需要人工操作，雖然操作系統(tǒng)在汽車前端位置，但是這種人工操作的形式依舊是為駕駛?cè)藛T增加和添設(shè)了工作量和工作內(nèi)容。并且，采用人工操作的方式操作效果存在問題。因此，汽車行業(yè)和相關(guān)公司企業(yè)開始著手研制能夠自動(dòng)控制的汽車空調(diào)，并與1964年成功研發(fā)，緊接著通用、福特、克萊斯勒等汽車公司相繼安裝了自動(dòng)控制的一體化汽車空調(diào)。這種空調(diào)只需要提前設(shè)置好溫度，空調(diào)就可以通過自動(dòng)控制的方式將問題控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。它通過傳感器監(jiān)測(cè)的方式，實(shí)時(shí)掌握一手的車內(nèi)環(huán)境溫度和車外溫度信息，通過協(xié)調(diào)空調(diào)部件的方法，控制車內(nèi)的具體溫度。但是一體化汽車空調(diào)的發(fā)展不止于此，為了更好地滿足人們需求，高效供暖的制冷制熱一體化汽車空調(diào)應(yīng)運(yùn)而生。而這種空調(diào)，離不開微型計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)。通過微機(jī)的控制，使得汽車的室內(nèi)溫度可以通過數(shù)字表示，并且該模式具有自我診斷和自我修復(fù)的功能，進(jìn)而極大地提高了供暖的效率，同時(shí)還節(jié)省了大量的燃料，節(jié)約了汽車的油耗和能耗。

3? 高效供暖的制冷制熱一體化汽車空調(diào)系統(tǒng)研究

在研究該汽車空調(diào)系統(tǒng)之前，要先了解汽車空調(diào)的主要構(gòu)成。首先是雪種瓶，通俗地說，這種構(gòu)建是用于儲(chǔ)存雪種的裝置，并利用雪種來吸收冷凍劑中的水分和雜質(zhì)。從功能上講，它猶如汽車的存油箱，能夠起到補(bǔ)充冷凍劑的作用。從效果上說，它又像是過濾裝置，能夠過濾出冷凍劑中的雜質(zhì)。并且，該構(gòu)件中通常會(huì)裝有硅膠等物質(zhì)，并依照這些物質(zhì)去吸收冷凍劑中的水分。其次是前文已經(jīng)提到過的冷凝器、蒸發(fā)器和壓縮機(jī)。此外還有電子扇，這一構(gòu)件的主要功能是幫助冷凝器散熱。

為了更好地研究高效供暖的制冷制熱一體化系統(tǒng)，以下便通過實(shí)例來研究其系統(tǒng)運(yùn)用的原理。這里通過壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、風(fēng)機(jī)和膨脹閥為主要構(gòu)件，構(gòu)建一個(gè)一體化空調(diào)系統(tǒng)。如圖1所示。

通過圖1不難發(fā)現(xiàn)，這種制冷制暖一體化的汽車空調(diào)，主要包含的器件與傳統(tǒng)汽車空調(diào)相同，各個(gè)不同的部件通過相互連接的方式形成一個(gè)相對(duì)密閉的環(huán)境和系統(tǒng)。在這種空調(diào)系統(tǒng)下，制冷劑可以通過相互連接的管道在空間內(nèi)流動(dòng)。這樣的話，整個(gè)制冷的過程就可以分成壓縮、散熱、節(jié)流和吸熱。具體來說，壓縮是通過壓縮機(jī)將處于蒸發(fā)器出口的制冷劑氣體進(jìn)行壓縮，并形成一種高溫高壓的氣體。而散熱則是將這種高溫高壓的氣體投入到冷凝器中，減少其壓力和問題，最終冷凝成液體，在冷凝的過程中排熱。節(jié)流傳則是需要膨脹閥來進(jìn)行控制，控制其壓力和問題，將液體以霧狀排除。吸熱則是霧狀裝置進(jìn)入蒸發(fā)器中，這是由于制冷劑的溫度低于蒸發(fā)器的溫度，進(jìn)而使得制冷劑成為氣體，在蒸發(fā)過程中吸收熱量。

這種模式和空調(diào)系統(tǒng)的好處是，四個(gè)循環(huán)過程產(chǎn)生了五個(gè)內(nèi)部系統(tǒng)，即：制冷、制熱、精華、控制和通風(fēng)。重點(diǎn)介紹以下制熱、凈化和通風(fēng)系統(tǒng)，制熱系統(tǒng)主要作用在取暖上，通過上述的循環(huán)對(duì)車內(nèi)環(huán)境或是外部進(jìn)入車內(nèi)的空氣進(jìn)行加熱的方式，實(shí)驗(yàn)取暖的目的。凈化系統(tǒng)主要作用是凈化車內(nèi)的空氣，它能過通過循環(huán)，對(duì)空氣中的雜質(zhì)或是煙、有毒氣體等等進(jìn)行凈化，進(jìn)而確保車內(nèi)的空氣能夠保持清新。而通風(fēng)系統(tǒng)則是通過循環(huán)的方式，將外部的新鮮空氣吸入，以此來實(shí)現(xiàn)換風(fēng)和通風(fēng)的作用。

4? 總結(jié)

對(duì)于汽車的一體化空調(diào)系統(tǒng)而言，高效供暖的制熱制冷一體化空調(diào)系統(tǒng)的作用是非常明顯的，并且其應(yīng)用是極具價(jià)值和效益的?？v觀汽車空調(diào)的特點(diǎn)分類和發(fā)展歷程不難發(fā)現(xiàn)，高效供暖的制冷制熱一體化汽車空調(diào)是汽車空調(diào)未來發(fā)展的方向。故此，在實(shí)際的研究過程中，開發(fā)人員和相關(guān)人員應(yīng)提前了解汽車空調(diào)系統(tǒng)的定義和概念，對(duì)其存在的意義、基本的特點(diǎn)和分類進(jìn)行重點(diǎn)研究，并結(jié)合汽車空調(diào)的發(fā)展歷程和發(fā)展道路，探析一體化空調(diào)和高效供暖的制冷制熱一體化空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際意義，并通過分析原理的方式，研究其存在的現(xiàn)實(shí)作用。通過這種方式，為我國(guó)汽車行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展和持續(xù)有序化建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

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