ภาพรวมการจัดการความร้อนภายในห้องโดยสาร (ระบบปรับอากาศในรถยนต์)

ระบบปรับอากาศมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการจัดการความร้อนในรถยนต์ ทั้งผู้ขับขี่และผู้โดยสารต่างต้องการความสะดวกสบายในรถยนต์ของตน หน้าที่หลักของระบบปรับอากาศในรถยนต์คือการควบคุมอุณหภูมิ ความชื้น และการไหลเวียนของอากาศภายในห้องโดยสาร เพื่อสร้างสภาพแวดล้อมการขับขี่ที่สะดวกสบาย หลักการพื้นฐานของระบบปรับอากาศในรถยนต์นั้นอิงตามหลักการทางเทอร์โมฟิสิกส์ของการระเหยที่ดูดซับความร้อนและการควบแน่นที่ปล่อยความร้อนออกมา จึงทำให้ห้องโดยสารเย็นหรือร้อน เมื่ออุณหภูมิภายนอกต่ำ ระบบจะส่งอากาศร้อนเข้าไปในห้องโดยสาร ทำให้ผู้ขับขี่และผู้โดยสารรู้สึกหนาวน้อยลง เมื่ออุณหภูมิภายนอกสูง ระบบจะส่งอากาศเย็นเข้าไปในห้องโดยสาร ทำให้ผู้ขับขี่และผู้โดยสารรู้สึกหนาวมากยิ่งขึ้น ดังนั้น ระบบปรับอากาศในรถยนต์จึงมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการปรับอากาศภายในห้องโดยสารและความสะดวกสบายของผู้โดยสาร 

1.1 ระบบปรับอากาศและหลักการทำงานของรถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิม ระบบปรับอากาศของรถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมส่วนใหญ่ประกอบด้วยส่วนประกอบหลักสี่ส่วน ได้แก่ อีวาพอเรเตอร์ คอนเดนเซอร์ คอมเพรสเซอร์ และวาล์วขยายตัว ระบบปรับอากาศในรถยนต์ประกอบด้วยระบบทำความเย็น ระบบทำความร้อน และระบบระบายอากาศ ซึ่งทั้งสามระบบนี้รวมกันเป็นระบบปรับอากาศโดยรวมของรถยนต์ หลักการทำความเย็นในรถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมมีสี่ขั้นตอน ได้แก่ การอัด การควบแน่น การขยายตัว และการระเหย หลักการทำความร้อนของรถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมใช้ความร้อนเหลือทิ้งจากเครื่องยนต์เพื่อทำความร้อนให้กับห้องโดยสาร ขั้นแรก น้ำหล่อเย็นที่ค่อนข้างร้อนจากเสื้อสูบระบายความร้อนของเครื่องยนต์จะเข้าสู่คอยล์ทำความร้อน พัดลมจะเป่าลมเย็นผ่านคอยล์ทำความร้อน และลมร้อนจะถูกเป่าเข้าไปในห้องโดยสารเพื่อทำความร้อนหรือละลายน้ำแข็งบนกระจก จากนั้นน้ำหล่อเย็นจะกลับไปยังเครื่องยนต์หลังจากออกจากคอยล์ทำความร้อน ทำให้ครบหนึ่งรอบการทำงาน

1.2 ระบบปรับอากาศและหลักการทำงานของรถยนต์พลังงานใหม่

ระบบทำความร้อนของรถยนต์พลังงานใหม่แตกต่างอย่างมากจากรถยนต์ที่ใช้เครื่องยนต์เบนซินแบบดั้งเดิม รถยนต์ที่ใช้เครื่องยนต์เบนซินแบบดั้งเดิมใช้ความร้อนเหลือทิ้งจากเครื่องยนต์ถ่ายเทไปยังห้องโดยสารผ่านสารหล่อเย็นเพื่อเพิ่มอุณหภูมิ แต่รถยนต์พลังงานใหม่ไม่มีเครื่องยนต์ ดังนั้นจึงไม่มีกระบวนการทำความร้อนที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ ด้วยเหตุนี้ รถยนต์พลังงานใหม่จึงใช้วิธีการทำความร้อนแบบอื่น วิธีการทำความร้อนของระบบปรับอากาศในรถยนต์พลังงานใหม่หลายวิธีจะอธิบายไว้ด้านล่างนี้ 

1) ระบบทำความร้อนแบบเทอร์มิสเตอร์ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวก (PTC): ส่วนประกอบหลักของ PTC คือเทอร์มิสเตอร์ ซึ่งถูกทำให้ร้อนโดยลวดความร้อน โดยแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานความร้อนโดยตรง ระบบทำความร้อนแบบ PTC (Potentially Transmitted Central) ที่ระบายความร้อนด้วยอากาศจะเข้ามาแทนที่แกนทำความร้อนแบบดั้งเดิมในรถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงเบนซิน พัดลมจะดูดอากาศภายนอกผ่านตัวทำความร้อน PTC ทำให้อากาศร้อนขึ้น แล้วส่งอากาศร้อนเข้าไปในห้องโดยสาร เนื่องจากระบบนี้ใช้ไฟฟ้าโดยตรง การใช้พลังงานของรถยนต์พลังงานใหม่จึงค่อนข้างสูงเมื่อเปิดใช้งานระบบทำความร้อน

 

2) เครื่องทำน้ำอุ่น PTCการทำความร้อน: เช่นเครื่องทำความร้อนอากาศ PTCระบบ PTC ระบายความร้อนด้วยน้ำจะสร้างความร้อนโดยการใช้ไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำจะให้ความร้อนแก่สารหล่อเย็นก่อนด้วยฮีตเตอร์ PTCหลังจากที่สารหล่อเย็นถูกทำให้ร้อนถึงอุณหภูมิที่กำหนดแล้ว มันจะถูกปั๊มเข้าไปในหม้อน้ำทำความร้อน ซึ่งจะแลกเปลี่ยนความร้อนกับอากาศโดยรอบ จากนั้นพัดลมจะส่งอากาศร้อนเข้าไปในห้องโดยสารเพื่อทำความร้อนให้กับเบาะนั่ง สารหล่อเย็นจะถูกทำให้ร้อนอีกครั้งโดยฮีตเตอร์ PTC และวงจรก็จะเริ่มต้นใหม่ ระบบทำความร้อนนี้มีความน่าเชื่อถือและปลอดภัยกว่าระบบ PTC ระบายความร้อนด้วยอากาศ

 

3) ระบบปรับอากาศแบบปั๊มความร้อน: หลักการทำงานของระบบปรับอากาศแบบปั๊มความร้อนนั้นเหมือนกับระบบปรับอากาศรถยนต์แบบดั้งเดิม แต่ระบบปรับอากาศแบบปั๊มความร้อนสามารถสลับระหว่างการทำความร้อนและการทำความเย็นภายในห้องโดยสารได้ เนื่องจากระบบปรับอากาศแบบปั๊มความร้อนไม่ได้ใช้พลังงานไฟฟ้าโดยตรงในการทำความร้อน จึงมีประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงกว่าฮีตเตอร์ PTC ปัจจุบัน ระบบปรับอากาศแบบปั๊มความร้อนได้ถูกนำไปใช้ในรถยนต์บางรุ่นแล้วในปริมาณมาก