MÁY LẠNH Ô TÔ DR COOL

Hỏi: Xin Dr COOL cho biết Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô điện có khác so với hệ thống trên các loại ô tô truyền thống không?

Dr. COOL: Đây là câu hỏi được khá nhiều bạn đọc đưa ra gần đây.

Giữa hệ thống điều hòa không khí của ô tô truyền thống và ô tô điện có khác biệt. Sự khác biệt lớn nhất  giữa chúng chính là nguồn cung cấp năng lượng.  Nguồn năng lượng cung cấp cho hệ thống điều hòa ô tô truyền thống từ việc làm lạnh, sưởi ấm, quạt gió… đều lấy từ động cơ đốt trong còn ở ô tô điện thì nguồn năng lượng này là điện lấy từ ắc quy.

Làm lạnh không khí

Về bản chất, nguyên lý làm lạnh không khí  ở cả hai loại ô tô điện và ô tô truyền thống tương tự nhau và giống như ở tủ lạnh gia đình. Ga lạnh được  máy nén bơm lưu thông tuần hoàn trong hệ thống. Trong quá trính lưu thông, tùy theo kết cấu, chức năng của từng bộ phận trao đổi nhiệt, ga lạnh sẽ thay đổi trạng thái  của nó, từ lỏng sang hơi và ngược lại, đồng thời sẽ hút hoặc truyền nhiệt cho các vật và môi trường xung quanh.

Điều khác biệt cơ bản của hệ thống làm lạnh trên hai loại xe ở chỗ: ô tô điện thì sử dụng điện để làm quay máy nén còn  ô tô truyền thống thì lại là động cơ chạy bằng xăng hoặc dầu diesel.

Sưởi nóng  không khí

Hệ thống sưởi của ô tô truyền thống thường sử dụng nguồn nhiệt lấy từ dung dịch làm mát động cơ xe; Ở một số loại xe, nhiệt độ của dung dịch làm mát có thể lên tới trên 100 ºC. Khi đi qua  két sưởi, dung dịch làm mát nhiệt độ cao sẽ truyền nhiệt và làm nóng không khí thổi qua két.  

Trong khi đó, ở ô tô điện, nguồn năng lượng để làm nóng không khí là điện được cấp từ ắc quy và  có các cách thức chính như sau:

1. Sưởi nóng bằng các thanh điện trở: két sưởi ở đây được chế tạo từ nhiều thanh điện trở ghép với các tấm tản nhiệt bằng kim loại. Khi làm việc, các thanh điện trở được đốt nóng bởi điện cấp từ ắc quy, truyền nhiệt qua các tấm tản nhiệt ra không khí thổi qua két. Bên cạnh ưu điểm là có cấu tạo đơn giản thì phương  pháp sưởi nóng bằng các thanh điện trở cũng có rất nhiều nhược điểm như hiệu suất làm nóng thấp, mức tiêu thụ điện cao…Theo khảo sát thì khi hoạt động ở những khu vực có nhiệt độ cực thấp thì mức tiêu thụ điện dành cho hệ thống sưởi của một số xe thử nghiệm có thể lên tới 50% tổng mức tiêu thụ điện của xe. Điều này làm cho phạm vi hoạt động của xe bị rút ngắn đáng kể.
2. Sưởi nóng theo nguyên lý bơm nhiệt: Về bản chất, nguyên lý bơm nhiệt không có gì xa lạ với chúng ta. Đây là nguyên lý vẫn đang được áp dụng ở hệ thống điều hòa không khí 2 chiều dùng trong gia đình.  Trên ô tô điện, “két sưởi” về bản chất là một loại dàn ngưng được đặt trong khoang  người ngồi (xin xem thêm ở phần dưới). Hệ thống sưởi nóng theo nguyên lý bơm nhiệt tuy có kết cấu phức tạp hơn nhưng lại có  hiệu suất nhiệt cao và từ đó, giảm mức tiêu thụ điện đáng kể so với sưởi nóng bằng các thanh điện trở.

Hoạt động của Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô

Các bộ phận chính của hệ thống điều hòa không khí trên cả hai loại ô tô truyền thống và điện gồm:

• Máy nén

• Dàn ngưng
• Van tiết lưu
• Dàn bay hơi
• Két sưởi

​

Hình 1. Hệ thống điều hòa ô tô truyền thống

Ở ô tô truyền thống, các bộ phận chính của hệ thống điều hòa ô tô luôn giữ nguyên chức năng của nó. Trong Hình 1 cho thấy sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều hòa ô tô thông truyền thống. Từ máy nén, ga lạnh được bơm ra ở trạng thái hơi, nóng, áp suất cao; khi đi qua dàn ngưng, ga lạnh được làm nguội   và ngưng tụ chuyển thành dạng lỏng. Từ dàn ngưng, ga lạnh dạng lỏng đi vào van tiết lưu; tại đây, áp suất của nó giảm đột ngột và do đó, xảy ra hiện tượng ga lạnh “sôi“ ở nhiệt độ thấp. Khi đi vào dàn bay hơi (dàn lạnh),  ga lạnh  bốc hơi mạnh, hút nhiệt của không khí thổi qua dàn và thổi ra các cửa gió. Sau khi đi qua dàn lạnh,  ga lạnh ở dạng hơi, lạnh, áp suất thấp  sẽ lại được hút về máy nén và cứ như thế tiếp tục  lặp lại chu trình như  vừa trình bày. Việc sưởi nóng không khí trong khoang người ngồi được thực hiện nhờ két sưởi sử dụng nhiệt năng cấp bởi  dung dịch làm mát động cơ xe.

Đối với ô tô điện trang bị sưởi nóng bằng thanh điện trở thì kết cấu, cách thức làm lạnh không khí tượng tự như ở ô tô truyền thống. Điều khác biệt ở đây là năng lượng cung cấp cho két sưởi, làm nóng không khí lấy từ điện ắc quy.

Khác với hai loại ô tô nêu ở trên, ở ô tô điện trang bị hệ thống điều hòa không khí bơm nhiệt (Hình 2), chức năng của một số bộ phận chính như dàn trao đổi nhiệt ngoài 1, dàn ngưng trong 4…không cố định mà thay đổi theo chế độ làm việc của nó. Ngoài ra, trong hệ thống này còn có  thêm một van tiết lưu 6 lắp trước dàn trao đổi nhiệt ngoài.

Ở chế độ làm lạnh, cách thức hoạt động của hệ thống giống như ở hệ thống điều hòa ô tô truyền thống. Ga lạnh dạng hơi, áp suất nhiệt độ cao được bơm từ máy nén 2 đi qua dàn ngưng trong 4, qua van điều khiển 10 (lắp song song với van tiết lưu 6) vào dàn trao đổi nhiệt ngoài 1 đặt tại đầu xe. Ở chế độ này, do cửa điều khiển nhiệt độ đóng, không có không khí thổi qua  nên dàn ngưng trong chỉ đóng vai trò như một bộ phận dẫn  ga lạnh. Tại dàn trao đổi nhiệt ngoài đặt tại đầu xe, ga lạnh dạng hơi truyền bớt nhiệt cho không khí thổi qua dàn, giảm nhiệt độ, ngưng tụ, chuyển sang dạng lỏng; Lúc này, dàn  trao đổi nhiệt ngoài đảm nhận chức năng là dàn ngưng giống như trên ô tô truyền thống.

Hình 2. Hệ thống điều hòa ô tô điện theo nguyên lý bơm nhiệt

Ở chế độ sưởi nóng, van điều khiển 11 đóng không cho ga lạnh đi vào dàn bay hơi (dàn lạnh) 5 đặt trong cabin, cửa điều khiển nhiệt độ  mở, quạt cabin thổi không khí đi qua dàn ngưng trong 4. Khi đi qua dàn ngưng trong, ga lạnh dạng hơi, áp suất nhiệt độ cao đến từ máy nén truyền nhiệt cho không  khí thổi qua dàn, giảm nhiệt độ, ngưng tụ và chuyển sang lỏng; Do có tác dụng làm nóng không khí nên lúc này, dàn ngưng trong đóng vai trò là một “két sưởi”. Sau khi qua dàn ngưng trong, do van điều khiển 10 đóng, ga lạnh dạng lỏng sẽ đi qua van tiết lưu 6 vào dàn trao đổi nhiệt ngoài đặt tại đầu xe; Tại đây, ga lạnh hút nhiệt từ không khí đi qua dàn,  hóa hơi; Khi đó, dàn trao đổi nhiệt ngoài  đảm nhận chức năng là một dàn bay hơi.

Dr. COOL