СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ, ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ САЛОНА АВТОМОБИЛЯ
AUTOMOTIVE CABIN HEATING, VENTILATION AND AIR CONDITIONING SYSTEM

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к системе отопления салона автомобиля.
Известны системы [1, 2, 3], содержащие три ведущих теплообменника, систему запорных аппаратов и трубопроводов. Недостатком подобных устройств является невозможность получения температуры салона, более низкой, чем температура окружающей среды.
Кроме того, известны системы кондиционирования воздуха в салоне автомобиля [4], содержащие конденсатор, ресивер-осушитель, редуктор, испаритель, компрессор и пылевой фильтр. Недостатками подобных систем являются относительно высокая мощность, потребляемая от двигателя внутреннего сгорания, что приводит к ухудшению динамики автомобиля, а также повышенная сложность конструкции.
Наиболее близким к предлагаемой системе является термоэлектрический кондиционер [5], включающий в себя блок термоэлектрических батарей с каналом для протока жидкого теплоносителя, расположенным со стороны горячих теплопереходов термоэлектрических батарей, циркуляционный насос и радиатор сброса тепла, соединенные последовательно трубопроводами в горячий замкнутый контур, вентиляторы, систему регулирования и управления горячего замкнутого контура, систему электропитания и вентиляционный воздуховод, сообщающий охлаждаемый объем с внешней средой, снабженный радиатором приема тепла, дополнительным циркуляционным насосом, а блок термоэлектрических батарей - каналами для протока жидкого теплоносителя, расположенными со стороны холодных теплопереходов термоэлектрических батарей, соединенными последовательно в холодный замкнутый контур, и вентилятором, установленном на радиаторе приема тепла, при этом оба контура циркуляции жидкого теплоносителя снабжены системами газоотделения, каждая из которых включает в себя расширительный бачок с трубопроводом подвода жидкого теплоносителя в контур и трубопроводом отвода газов из контура, стабилизатор, датчик температуры салона, датчик температуры вентиляционного воздуховода, задатчик температуры салона, первый и второй разностные усилители, схему переключения полярности тока, две схемы выделения модуля, логическую схему, усилитель, биполярный эмиттерный повторитель, второй диод и конденсатор, причем инвертирующий вход первого разностного усилителя соединен с датчиком температуры вентиляционного воздуховода, его неинвертирующий вход - с датчиком температуры салона, а выход через первую схему выделения модуля - с первым входом логической схемы, датчик температуры салона соединен с инвертирующим входом второго разностного усилителя, неинвертирующий вход которого связан с задатчиком температуры салона, а его выход через вторую схему выделения модуля - со вторым входом логической схемы, выход которой соединен с входом схемы широтно-импульсной модуляции, выход которой связан с входом усилителя, выход усилителя соединен с входом биполярного эмиттерного повторителя, а его выход - с затвором силового ключа, исток силового ключа соединен с катодом диода, первым выводом конденсатора и первым выводом электрического вентилятора холодного замкнутого контура, второй вывод конденсатора соединен с выводами питания усилителя, биполярного эмиттерного повторителя и катодом второго диода, анод которого соединен с истоком силового ключа, входом стабилизатора и с плюсовой шиной питания, третьи выводы биполярного эмиттерного повторителя, усилителя, электрического вентилятора холодного замкнутого контура и стабилизатора соединены с минусовой шиной питания, выход стабилизатора подключен к схемам широтно-импульсной модуляции, разностных усилителей, датчиков и задатчика температуры салона, выход второго разностного усилителя соединен со входом схемы переключения полярности тока, выход которой связан с термоэлектрическим элементом.
Недостатками известной системы являются высокое потребление электрической энергии от бортовой сети автомобиля при получении охлажденного воздуха, а также пониженная надежность схемы, обусловленная ее сложностью.
Технический результат направлен на снижение энергопотребления и повышение надежности схемы.
Технический результат достигается тем, что в систему, содержащую систему трубопроводов, большой и малый контуры циркуляции охлаждающей жидкости, радиатор, включенный в малый контур циркуляции охлаждающей жидкости, и электрический вентилятор, дополнительно введен третий контур, содержащий герметичную емкость, второй радиатор и электрический насос, выключатель электрического насоса, причем электрический насос связан с герметичной емкостью, а герметичная емкость - со вторым радиатором, который расположен в непосредственной близости от первого, электрический насос через выключатель электрического насоса связан с бортовой сетью автомобиля.
Отличительными от прототипа признаками является то, что в систему дополнительно введен третий контур, содержащий герметичную емкость, второй радиатор и электрический насос, выключатель электрического насоса, а также новые связи между вновь введенными и ранее применявшимися узлами системы.
Сопоставительный анализ характеристик заявляемой системы и имеющихся технических решений показывает, что заявляемая система обладает рядом существенных преимуществ: возможностью установки желаемой, в том числе пониженной относительно окружающей среды температуры салона, небольшой потребляемой мощностью и повышенной надежностью.
На рисунке представлена функциональная электрическая схема предлагаемого устройства.
Схема системы отопления, вентиляции и кондиционирования салона автомобиля содержит систему трубопроводов, большой и малый контуры циркуляции охлаждающей жидкости, радиатор, включенный в малый контур циркуляции охлаждающей жидкости, электрический вентилятор 5, кроме того, в систему дополнительно введен третий контур, содержащий герметичную емкость 1, второй радиатор 3, электрический насос 2 и выключатель электрического насоса 4, причем электрический насос 4 связан трубопроводом с герметичной емкостью 1, а герметичная емкость 1 - со вторым радиатором 3, который расположен в непосредственной близости от первого, электрический насос 2 через выключатель 4 электрического насоса связан с бортовой сетью автомобиля.
Устройство работает следующим образом.
В основе принципа его действия лежит известная зависимость температуры кипения воды от давления насыщенных водяных паров над ее поверхностью [6] (табл.1).
Таблица 1
Зависимость температуры кипения воды от давления насыщенных водяных паров над ее поверхностью [6]
Температура, °C
Давление, кПа
0
0,606
20
2,32
40
7,37
60
20,2
80
47,5
100
101
Электрический насос 2 откачивает воздух над поверхностью воды, залитой в герметичную емкость 1. При этом температура кипения воды понижается, соответственно снижается и температура второго радиатора 3, обдуваемого электрическим вентилятором 5, в результате в салон автомобиля подается охлажденный по отношению к наружному воздух. Теплота парообразования воды составляет 2255 Дж/г [6], что при мощности подвода теплоты от окружающей среды в салон автомобиля в несколько киловатт и емкости герметичной емкости в несколько литров обеспечивает непрерывную работу кондиционера в течение нескольких часов. Отметим, что применение предложенного принципа кондиционирования воздуха позволяет улучшить динамику автомобиля, поскольку от двигателя внутреннего сгорания не требуется мощность на работу компрессора.
Источники информации
1. А.с. СССР, МПК B60H 1/08, SU 1468777 A1, 1989, БИ №2.
2. А.с. СССР, МПК B60H 1/08, SU 1593988 A1, 1990, БИ №35.
3. Техническое описание автомобиля ВАЗ 2108.
4. Все, что необходимо знать о кондиционерах, www.peugeot.ru/service-home.
5. Термоэлектрический кондиционер. /Гармаш Ю.В., Пономарева И.И./ Патент РФ №2336184, МПК B60H 1/03, опубл. 20.10.2008. БИ №29.
6. Лободюк В.А., Рябошапка К.П., Шулишова О.И. Справочник по элементарной физике. - Наукова думка: - Киев. - 1975. - 448 с.