Khi công nghệ ô tô phát triển, các hệ thống sưởi ấm trong các phương tiện đã trở thành một điểm quan trọng của cuộc thảo luận, đặc biệt là với sự gia tăng của xe điện (EVS). Trong khi cả những chiếc xe điều khiển bằng điện và truyền thống đều nhằm mục đích giữ ấm cho người cư trú, các cơ chế sưởi ấm của chúng khác nhau về cơ bản về hiệu quả, nguồn năng lượng và tác động môi trường.
1. Nguồn năng lượng và nguyên tắc làm việc
Điều khiển động cơ Máy sưởi xe (Xe động cơ đốt trong):
Trong xe xăng hoặc động cơ diesel, sưởi ấm cabin phụ thuộc vào nhiệt thải do động cơ tạo ra. Khi động cơ chạy, nó tạo ra năng lượng nhiệt đáng kể, được hấp thụ bởi chất làm mát lưu thông qua khối động cơ. Một phần của chất làm mát được làm nóng này được chuyển sang lõi lò sưởi xe, một thành phần nhỏ giống như bộ tản nhiệt. Một người hâm mộ sau đó thổi không khí qua lõi lò sưởi ấm, truyền nhiệt vào cabin.
Hệ thống này có hiệu quả cao khi động cơ đạt đến nhiệt độ hoạt động vì nó tái sử dụng năng lượng mà nếu không sẽ bị lãng phí. Tuy nhiên, ở vùng khí hậu lạnh, các tài xế có thể bị trì hoãn sưởi ấm trong giai đoạn khởi động động cơ (thường là 3 phút5).
Máy sưởi điện (EV và Hybrids):
Xe điện thiếu động cơ đốt trong, vì vậy chúng không thể dựa vào nhiệt thải. Thay vào đó, họ sử dụng một trong hai phương pháp sưởi ấm chính:
Máy sưởi hệ số nhiệt độ dương (PTC): Các máy sưởi điện trở này chuyển đổi năng lượng điện trực tiếp thành nhiệt. Họ cung cấp sự ấm áp gần như trong thời gian nhưng tiêu thụ năng lượng pin đáng kể, giảm phạm vi lái xe lên tới 30% trong cực lạnh.
Bơm nhiệt: Các EV tiên tiến như Tesla Model Y và Hyundai Ioniq 5 sử dụng máy bơm nhiệt, hoạt động bằng cách truyền nhiệt xung quanh từ bên ngoài xe vào cabin. Bơm nhiệt có hiệu quả năng lượng gấp 2 lần so với máy sưởi PTC nhưng yêu cầu các hệ thống làm lạnh phức tạp.
2. Hiệu quả và tác động phạm vi
Hệ thống điều khiển động cơ:
Đối với các phương tiện truyền thống, sưởi ấm có tác động tối thiểu đến tiết kiệm nhiên liệu vì nó sử dụng nhiệt thải. Tuy nhiên, không hoạt động để duy trì sự ấm áp cabin trong thời tiết lạnh làm tăng mức tiêu thụ nhiên liệu và khí thải.
Hệ thống điện:
Máy sưởi điện, đặc biệt là các đơn vị PTC, đặt ra nhu cầu cao đối với pin. Ở -10 ° C (14 ° F), sử dụng lò sưởi PTC có thể giảm phạm vi EV EV từ 100 km trở lên. Bơm nhiệt giảm thiểu vấn đề này bằng cách cắt giảm năng lượng 50 %70%, nhưng hiệu quả của chúng giảm ở nhiệt độ cực thấp (dưới -15 ° C/5 ° F).
3. Cân nhắc môi trường
Máy sưởi điều khiển động cơ: Mặc dù hiệu quả trong việc tái sử dụng nhiệt, các hệ thống này phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, góp phần phát thải CO₂.
Máy sưởi điện: EVS được cung cấp bởi năng lượng tái tạo cung cấp một giải pháp sạch hơn. Tuy nhiên, tại các khu vực nơi lưới điện dựa vào than hoặc khí đốt, lợi ích môi trường giảm dần. Bơm nhiệt cải thiện hơn nữa tính bền vững bằng cách giảm mức tiêu thụ năng lượng tổng thể.
4. Trải nghiệm người dùng
Tốc độ sưởi ấm: Máy sưởi PTC điện làm ấm cabin nhanh hơn các hệ thống điều khiển động cơ, đòi hỏi thời gian khởi động động cơ.
Tính nhất quán: Các hệ thống điều khiển động cơ duy trì sản lượng nhiệt ổn định miễn là động cơ chạy, trong khi EV có thể làm giảm cường độ sưởi ấm để bảo tồn thời lượng pin.
Tiếng ồn: Máy sưởi điều khiển động cơ hoạt động âm thầm khi động cơ ấm, trong khi bơm nhiệt trong EV có thể tạo ra một tiếng ồn mờ.
5. Chi phí và bảo trì
Các hệ thống điều khiển động cơ: Chi phí trả trước thấp nhưng gắn với bảo trì động cơ (ví dụ: rò rỉ chất làm mát, lỗi bộ điều chỉnh nhiệt).
Hệ thống điện: Máy sưởi PTC đơn giản và đáng tin cậy nhưng đói năng lượng. Bơm nhiệt có chi phí trả trước cao hơn nhưng chi phí năng lượng dài hạn thấp hơn.
Tương lai của sưởi ấm xe hơi
Khi các nhà sản xuất ô tô ưu tiên hiệu quả, máy bơm nhiệt đang trở thành tiêu chuẩn trong EV. Trong khi đó, những đổi mới như thu hồi nhiệt chất thải từ pin và kiểm soát khí hậu được phân vùng nhằm giảm thiểu mất năng lượng. Đối với các động cơ đốt trong, các quy định về khí thải chặt chẽ hơn có thể loại bỏ sự không hoạt động kéo dài, đẩy người lái lên máy sưởi điện phụ hoặc dung dịch lai.