Analiza możliwości wykorzystania pomp ciepła w układzie grzewczo-chłodniczym samochodu

• Autorzy: Grygierzec J. , Werle S.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2018.12(2)046

Warianty tytułu

EN

Analysis of the possibility of using heat pumps in the heating and cooling system of the car

• Konferencja: ECOpole’18 Conference (10-13.10.2018 ; Polanica Zdrój, Poland)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W ostatnich latach rozwój pojazdów osobowych ukierunkowuje się na systemy „ekologiczne”, często opierające się o napęd elektryczny. Wykorzystanie technologii napędu elektrycznego w pojazdach zmienia zasady ogrzewania i chłodzenia powierzchni pasażerskiej. Dodatkowym aspektem jest utrzymanie odpowiednich warunków pracy akumulatorów zasilających. Powoduje to konieczność zmiany rozwiązań w układzie grzewczo-chłodniczym. Układy stosowane w samochodach spalinowych korzystają z nadwyżek temperatur, pobierając ciepło i przenosząc je do kabiny pasażerskiej. Chłodzenie odbywa się z wykorzystaniem obiegu czynnika chłodniczego, napędzanego sprężarką obciążającą silnik. Samochody elektryczne z uwagi na ograniczony dostęp do magazynowania energii oraz widoczny wpływ dodatkowych urządzeń na zasięg jazdy wymagają metod efektywnych i oszczędnych. Ze względu na złożoność wymagań stawianym klimatyzacji zostają wprowadzone rozwiązania znane z zastosowań pomp ciepła w budownictwie. Technologie tego typu pozwalają na odciążenie elektrycznych nagrzewnic poprzez odbiór ciepła z zewnątrz. Wszystkie metody mają charakter rozproszony, tzn. elementy układu zabudowane są w różnych częściach pojazdu. Innowacyjnym rozwiązaniem jest system modułowy oszczędzający przestrzeń roboczą, materiały oraz ograniczający potencjalne nieszczelności układu. W pracy przedstawiono analizę stanu możliwości wykorzystania pomp ciepła w układzie grzewczo-chłodniczym samochodu wraz z problemami dotyczącymi tego rodzaju systemu.

EN

In recent years, the development of passenger vehicles is focused on ecological solutions, often based on electric drive. The use of electric propulsion technology in vehicles changes the principles of heating and cooling the passenger area. An addition aspect is the maintenance of proper working conditions of batteries supplying the vehicle. This makes it necessary to change the solutions in the heating and cooling system. The systems used in internal combustion cars use excess temperature, extracting heat and transferring them to the passenger cabin. Cooling takes place using a refrigerant circuit, driven by a compressor that loads the vehicle engine. Electric cars, due to the limited access to energy storage and the visible impact of additional devices on the driving range, require efficient and cost-effective solutions. Due to the complexity of the requirements for air conditioning, solutions known from the application of heat pumps in construction are being introduced. Solutions of this type allow to relieve electric heaters by taking heat from the outside. All solutions have a diffuse character, i.e. the elements of the system are built in different parts of the vehicle. An innovative solution is a modular system that saves working space, materials and reduces potential system leaks. The article presents an analysis of the state of the possibilities of using heat pumps in the heating and cooling system of the car with problems regarding the solutions.

Słowa kluczowe

PL

klimatyzacja; ogrzewanie; pompa ciepła; samochód elektryczny

EN

air conditioning; heating; heat pump; electric car

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 12, No. 2
• Strony: 473--482
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Grygierzec J.

• Boryszew oddział Maflow, ul. Przemysłowa 29, 32-660 Chełmek

autor

Werle S.

• Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska, ul. S. Konarskiego 22, 44-100 Gliwice

Bibliografia

• [1] White Paper. Roadmap to a Single European Transport Area - Towards a competitive and resource efficient transport system. Brussels: European Commission; 2011. https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/PDF/?uri=CELEX:52011DC0144&from=PL.
• [2] Hawkins TR, Singh B, Majeau-Bettez G, Strømman AH. Comparative environmental life cycle assessment of conventional and electric vehicles: LCA of conventional and electric vehicles. J Industrial Ecol. 2013;7(1):53-64. DOI: 10.1111/ j.1530-9290.2012.00532.x .
• [3] Peng Q, Du Q. Progress in heat pump air conditioning systems for electric vehicles - A review. Energies. 2016;9:240. DOI: 10.3390/en9040240.
• [4] Harrison G, Thiel C. An exploratory policy analysis of electric vehicle sales competition and sensitivity to infrastructure in Europe. Technol Forecasting Social Change. 2017;114:165-178. DOI: 10.1016/j.techfore.2016.08.007.
• [5] Lee D. Experimental study on the heat pump system using R134a refrigerant for zero-emission vehicles. Int J Automot Technol. 2015;16:923-928. DOI: 10.1007/s12239-015-0094-2.
• [6] Qi ZG. Advances on air conditioning and heat pump system in electric vehicles - A review. Renew Sustain Energy Rev. 2014;38:754-764. DOI: 10.3390/en9040240.
• [7] Petersen M, Bowers C, Elbel S, Hrnjak P. Development of high-efficiency carbon dioxide commercial heat pump water heater. HVAC R Res. 2013;19:823-835. DOI: 10.1080/10789669.2013.833543.
• [8] Tamura T, Yakumaru Y, Nishiwaki F. Experimental study on automotive cooling and heating air conditioning system using CO2 as a refrigerant. Int J Refrig. 2005;28:1302-1307. DOI: 10.1016/j.ijrefrig.2005.09.010.
• [9] Kim MH, Pettersen J, Bullard CW. Fundamental process and system design issues in CO2 vapor compression systems. Prog Energy Combust. 2004;30:119-174. DOI: 10.1016/j.pecs.2003.09.002.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).