Kuinka sähköauton lämpöpumppu toimii

Matalissa lämpötiloissa käytettävien sähköajoneuvojen valikoima herättää yhä enemmän ihmisten huomion, ja lämpöpumput kypsänä ratkaisuna kotitalouksissa ja teollisuudessa ovat vähitellen saamassa valtavirran sähköajoneuvojen valmistajien suosiota. Lämpöpumppu on laite, joka ottaa ilmasta energiaa tilojen lämmittämiseen tai jäähdyttämiseen. Lämpöpumpun toimintaperiaate on päinvastainen kuin lämpömoottorin. Lämpöpumppu toimii syöttämällä sähköä ja vetää lämpöä kylmästä lämpimään. Tämä näyttää rikkovan termodynamiikan toista pääsääntöä, mutta tämä lämmönsiirto ei ole spontaani ja vaatii syöttöenergiaa saavuttaakseen.

Lämpöpumppu on itse asiassa kuin jääkaappi, mutta päinvastoin: sen toiminta on täysin päinvastainen kuin keittiön jääkaapin. Kotitalouksien jääkaapit sisältävät kylmäainekaasua, joka lämpenee puristuksen jälkeen. Puristettu kaasu kuljetetaan lauhduttimeen joitain putkia pitkin. Lauhduttimen lämpö haihdutetaan jäähdyttämään kylmäainekaasua, joka sitten kuljetetaan höyrystimen putkistoon. Koska höyrystin on lauhdutinta suurempi, paine laskee ja nestemäinen kylmäaine haihtuu kaasumaiseen tilaan ja imee lämpöä ympäröivästä ympäristöstä. Lämpötila laskee vastaavasti, jolloin saavutetaan jäähdytysvaikutus.
Sähköajoneuvon lämpöpumppu imee lämpöä ulkoilmasta höyrystimen kautta, puristaa kylmäaineen ja käyttää sitten lauhduttimen lämpöä akun tai auton sisälämpötilan nostamiseen. Käännettävä lämpöpumppu voi myös lämmittää tai jäähdyttää akkuja. Jos se on jäähtynyt, akun toiminnasta syntyvä ylimääräinen lämpö voidaan ottaa talteen, ja akkua jäähdytettäessä sillä voidaan lämmittää myös vaunua ja tappaa kaksi kärpästä yhdellä iskulla.

Lämpöpumpun pääkomponentit sisältävät seuraavat:
Kompressori: Kompressori on lämpöpumpun sydän. Se käyttää sähköä kylmäaineen puristamiseen, mikä lisää kylmäaineen painetta ja lämpötilaa.
Lauhdutin: Lauhdutin sijaitsee lämpöpumpun ulkopuolella. Lauhdutin on paikka, jossa kylmäaine luovuttaa lämpöä ympäröivään ilmaan.
Höyrystin: Höyrystin sijaitsee lämpöpumpun sisällä. Se on paikka, jossa kylmäaine imee lämpöä sisäilmasta.
Paisuntaventtiili: Paisuntaventtiili on pieni laite, jota käytetään vähentämään kylmäaineen painetta ja muuttamaan sen nesteestä kaasuksi.

Lämpöpumput voivat lisätä sähköajoneuvojen kantamaa talvella. Lämpöpumput eivät tarvitse sähköä lämmön tuottamiseen, ne pumppaavat lämpöä vain ulkopuolelta sisätiloihin. Lämpöpumpun kapasiteetti tämän prosessin aikana on paljon pienempi kuin PTC-suoralämmityksen. Lämpöpumppu voi muuttaa toimintatapaansa tarpeen mukaan, mikä mahdollistaa sekä lämmityksen että jäähdytyksen.
Vaikka lämpöpumput ovat yhä suositumpia ja niillä on monia etuja, lämpöpumppujärjestelmien kustannukset ovat edelleen korkeat. Lämpöpumppujen käytön aikana kompressori jatkaa toimintaansa, mikä voi aiheuttaa meluongelmia. Perinteisiin sähkölämmitysmenetelmiin verrattuna lämpöpumppujärjestelmät ovat monimutkaisempia, niissä on enemmän komponentteja ja niiden luotettavuus on suhteellisen alhaisempi.