新技术：电动汽车隐射空调系统

    

        本文提出一种电动汽车引射空调系统，该系统将车内蒸发器设计成前后排分离形式，并在其间加入引射器，以提高压缩机吸气压力，形成梯级蒸发，从而优化系统性能。

      在实验工况范围内，相比于传统空调系统，电动汽车引射空调系统制冷量增大约11.10%～14.57%，系统COP增大约13.09%～16.61%。

1   全无霜空气源热泵系统

实验系统包括电动汽车引射空调系统、环境室系统及测控系统。电动汽车引射制冷系统如图1所示 ：

制冷工况下截止阀1开启，截止阀2关闭，从压缩机出来的制冷剂流向室外侧并联的前、后排换热器进行冷凝换热，再通过电子膨胀阀节流降压后的制冷剂被分为两路，一路进入引射器引射口作为主引射流，另一路进入室内后排换热器，吸热蒸发后的气态制冷剂被主引射流卷吸，混合扩压后在室内前排换热器吸热蒸发，最后流回压缩机吸气口。

将截止阀1关闭，截止阀2开启，可切换为传统空调系统，经过电子膨胀阀节流降压后的制冷剂直接进入室内后排、前排换热器吸热蒸发，最后流回压缩机吸气口。系统的车内、外侧部分分别置于焓差法空调性能实验室的室内、外侧环境室内，两个环境室内分别有一套压缩冷凝机组及空气处理机组。通过水冷式制冷系统、电加热管以及电加湿器等实现对环境室温、湿度的调节，以提供实验所需的工况条件。

选型：

压缩机：27 cm ³ 排量的某型号涡旋电动压缩机；

制冷剂：R134a；

换热器：百叶窗翅片微通道换热器，具体结构参数如表1所示。

环境室系统空气侧干/湿球温度采用Pt100Ω铂电阻测量，；相对湿度采用HMP230测量。实验系统温度、压力及质量流量测点布置如图1所示。

2、 实验结果及分析    

在不同蒸发温度、冷凝温度工况下，对带引射器的电动汽车空调系统的性能进行实验研究，并与传统电动汽车空调系统性能进行对比分析。图中横坐标的蒸发温度均指后排蒸发器蒸发温度。

2.1 蒸发温度对电动汽车引射空调系统性能的影响

为了研究蒸发温度对系统性能的影响，控制实验系统压缩机转速为3 200 r/min，冷凝温度为50 ℃，过冷度为5 ℃，过热度为5 ℃，后排蒸发器蒸发温度变化范围为-5～5 ℃，对比不同蒸发温度下的引射空调系统性能。

图2 蒸发温度对系统性能的影响

图2所示分别为蒸发温度对系统性能的影响。由图2(a)和图2(b)可知，随着蒸发温度的升高，系统的制冷量和COP均逐渐增加，这与传统制冷系统性能是一致的。同时，随着蒸发温度的升高，后排蒸发器换热量逐渐减小，前排蒸发器换热量逐渐增大，这是因为当蒸发温度升高时，通过后排蒸发器的质量流量减小(如图2(c)所示)，即引射器的引射比逐渐减小，导致后排蒸发器制冷量逐渐减小。

由图2(a)还可知，后排换热器的换热量仅占系统制冷量的10.93%～13.51%，其换热潜力尚未充分释放，可以通过调整毛细管长度及改善引射器的引射比来增大流过后排蒸发器的工质流量，从而提高换热量，进一步改善系统COP。

2.2冷凝温度对电动汽车引射空调系统性能的影响

为了研究冷凝温度对系统性能的影响，控制实验系统压缩机转速为3 200 r/min，蒸发温度为-1 ℃，过冷度为5 ℃，过热度为5 ℃，冷凝温度变化范围为45～55 ℃，对比不同冷凝温度下的引射空调系统性能。

图3所示为冷凝温度对系统性能的影响。由图3可知，随着冷凝温度的升高，系统的制冷量和COP均减小，这与传统制冷系统性能是一致的。由图3(a)可知，随着冷凝温度的逐渐升高，后排蒸发器换热量逐渐增大，而前排蒸发器换热量逐渐减小，这是因为当冷凝温度升高时，通过后排蒸发器的质量流量增大，如图3(c)所示，即引射器的引射比逐渐增大，导致后排蒸发器制冷量逐渐增大，而通过系统的总质量流量随着冷凝温度的升高逐渐减小，所以前排蒸发器制冷量随之减小。

 

图3 冷凝温度对系统性能的影响

2.3引射空调系统与传统空调系统性能对比  

图4所示为不同蒸发温度下系统性能的对比。由图4可知，随着蒸发温度的升高，电动汽车引射空调系统与传统电动汽车空调系统的制冷量和COP均增大。在研究工况范围内，电动汽车引射空调系统的制冷量和COP始终高于传统电动汽车空调系统，随着蒸发温度的升高，电动汽车引射空调系统的制冷量及COP提高的幅度略有增大。在蒸发温度为-5～5 ℃范围内，电动汽车引射空调系统制冷量相比于传统电动汽车空调系统提高约12.98%～14.57%，而COP提高约14.9%～15.31%。

 

图4 不同蒸发温度下系统性能对比

图5所示为不同冷凝温度下系统性能的对比。由图5可知，随着冷凝温度的升高，电动汽车引射空调系统与传统电动汽车空调系统的制冷量和COP均减小，且在研究工况范围内，电动汽车引射空调系统的制冷量和COP始终高于传统电动汽车空调系统。随着冷凝温度的升高，电动汽车引射空调系统的改善幅度减小。在冷凝温度为45～55 ℃范围内，电动汽车引射空调系统制冷量比传统电动汽车空调系统高约11.10%～14.08%，而COP比传统电动汽车空调系统高约13.09%～16.61%。

 

图5 不同冷凝温度下系统性能对比

3、结论    

本文将传统电动汽车空调系统车内换热器采用前、后排分离形式，在前、后排换热器之间加入引射器以提高前排换热器内蒸发压力，形成梯级蒸发，提高压缩机的吸气压力，以提高系统性能。

实验研究了在不同蒸发温度、冷凝温度工况下电动汽车引射空调系统的制冷性能，并与传统电动汽车空调系统性能进行了对比，

得到如下结论：

1)随着蒸发温度的升高或冷凝温度的降低，电动汽车引射空调系统总质量流量、总制冷量及COP均随之增大，这与传统制冷系统的性能变化一致。 当蒸发温度从-5 ℃升至5 ℃时，系统引射比减小约38.11%，制冷量增大约28.86%，COP增大约18.21%；当冷凝温度从45 ℃升至55 ℃时，系统引射比增大约59.65%、制冷量减小约41.47%、COP减小约40.28%。且由实验可知，系统制冷量中后排换热量仅占10.93%～13.51%，其换热潜力尚未充分释放，可通过调节毛细管长度及改善引射器引射比来增大后排蒸发器的工质流量，以进一步改善系统COP。

2)对比电动汽车引射空调系统与传统电动汽车空调系统性能，在不同蒸发温度及冷凝温度工况下，电动汽车引射空调系统性能均优于传统电动汽车空调系统 ，且随着蒸发温度的升高或冷凝温度的降低，电动汽车引射空调系统性能改善幅度逐渐增大。在实验工况范围内，电动汽车引射空调系统的制冷量提高约11.10%～14.57%，COP提高约13.09%～16.61%。