เมื่อเทคโนโลยียานยนต์วิวัฒนาการระบบทำความร้อนในยานพาหนะได้กลายเป็นจุดสำคัญของการอภิปรายโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการเพิ่มขึ้นของยานพาหนะไฟฟ้า (EVs) ในขณะที่รถยนต์ทั้งไฟฟ้าและเครื่องยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์มีจุดมุ่งหมายเพื่อให้ผู้อยู่อาศัยอบอุ่น แต่กลไกการทำความร้อนของพวกเขาแตกต่างกันอย่างมีพื้นฐานในด้านประสิทธิภาพแหล่งพลังงานและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
1. แหล่งพลังงานและหลักการทำงาน
ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ เครื่องทำความร้อนรถยนต์ (ยานพาหนะเครื่องยนต์สันดาปภายใน):
ในยานพาหนะน้ำมันเบนซินหรือดีเซลเครื่องทำความร้อนในห้องโดยสารขึ้นอยู่กับความร้อนของเสียที่เกิดจากเครื่องยนต์ เมื่อเครื่องยนต์ทำงานมันจะผลิตพลังงานความร้อนที่สำคัญซึ่งถูกดูดซึมโดยสารหล่อเย็นไหลผ่านบล็อกเครื่องยนต์ ส่วนหนึ่งของสารหล่อเย็นที่อุ่นนี้ถูกเบี่ยงเบนไปยังแกนฮีตเตอร์ของยานพาหนะซึ่งเป็นส่วนประกอบที่มีลักษณะคล้ายหม้อน้ำขนาดเล็ก จากนั้นพัดลมจะพัดอากาศผ่านแกนฮีตเตอร์ที่อบอุ่นโอนความร้อนเข้าไปในห้องโดยสาร
ระบบนี้มีประสิทธิภาพสูงเมื่อเครื่องยนต์มาถึงอุณหภูมิการทำงานเพราะมันเปลี่ยนพลังงานที่จะสูญเปล่าเป็นอย่างอื่น อย่างไรก็ตามในสภาพอากาศที่หนาวเย็นผู้ขับขี่อาจประสบกับความร้อนล่าช้าในช่วงการอุ่นเครื่องของเครื่องยนต์ (โดยทั่วไปคือ 3-5 นาที)
เครื่องทำความร้อนไฟฟ้า (EVs และลูกผสม):
ยานพาหนะไฟฟ้าขาดเครื่องยนต์สันดาปภายในดังนั้นพวกเขาจึงไม่สามารถพึ่งพาความร้อนของเสียได้ แต่พวกเขาใช้วิธีการทำความร้อนหลักหนึ่งในสองวิธี:
ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวก (PTC) เครื่องทำความร้อน: เครื่องทำความร้อนตัวต้านทานเหล่านี้แปลงพลังงานไฟฟ้าโดยตรงเป็นความร้อน พวกเขาให้ความอบอุ่นใกล้เข้ามา แต่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่อย่างมากลดช่วงการขับขี่ได้มากถึง 30% ในความหนาวเย็นที่รุนแรง
ปั๊มความร้อน: EVs ขั้นสูงเช่นรุ่น Tesla Y และ Hyundai Ioniq 5 ใช้ปั๊มความร้อนซึ่งทำงานโดยการถ่ายโอนความร้อนรอบข้างจากภายนอกยานพาหนะเข้าไปในห้องโดยสาร ปั๊มความร้อนนั้นประหยัดพลังงานมากกว่าเครื่องทำความร้อน PTC 2-3 เท่า แต่ต้องการระบบสารทำความเย็นที่ซับซ้อน
2. ประสิทธิภาพและผลกระทบด้าน
ระบบขับเคลื่อนเครื่องยนต์:
สำหรับยานพาหนะแบบดั้งเดิมการทำความร้อนมีผลกระทบน้อยที่สุดต่อการประหยัดเชื้อเพลิงเนื่องจากใช้ความร้อนของเสีย อย่างไรก็ตามการเดินเบาเพื่อรักษาความอบอุ่นในห้องโดยสารในสภาพอากาศหนาวเย็นจะเพิ่มการใช้เชื้อเพลิงและการปล่อยมลพิษ
ระบบไฟฟ้า:
เครื่องทำความร้อนไฟฟ้าโดยเฉพาะหน่วย PTC วางความต้องการแบตเตอรี่สูง ที่ -10 ° C (14 ° F) การใช้เครื่องทำความร้อน PTC สามารถลดช่วง EV ได้ 100 กม. หรือมากกว่า ปั๊มความร้อนลดปัญหานี้โดยการตัดการใช้พลังงาน 50-70%แต่ประสิทธิภาพของพวกเขาลดลงในอุณหภูมิที่ต่ำมาก (ต่ำกว่า -15 ° C/5 ° F)
3. การพิจารณาด้านสิ่งแวดล้อม
เครื่องทำความร้อนที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์: ในขณะที่มีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนความร้อนระบบเหล่านี้ขึ้นอยู่กับเชื้อเพลิงฟอสซิลซึ่งมีส่วนทำให้เกิดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก
เครื่องทำความร้อนไฟฟ้า: EVS ขับเคลื่อนด้วยพลังงานทดแทนนำเสนอวิธีการทำความสะอาด อย่างไรก็ตามในภูมิภาคที่กริดไฟฟ้าพึ่งพาถ่านหินหรือก๊าซผลประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมจะลดลง ปั๊มความร้อนช่วยเพิ่มความยั่งยืนโดยการลดการใช้พลังงานโดยรวม
4. ประสบการณ์ผู้ใช้
ความเร็วในการทำความร้อน: เครื่องทำความร้อน PTC ไฟฟ้าอุ่นขึ้นห้องโดยสารเร็วกว่าระบบขับเคลื่อนเครื่องยนต์ซึ่งต้องใช้เวลาอุ่นเครื่องเครื่องยนต์
ความสอดคล้อง: ระบบที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์รักษาความร้อนที่เสถียรตราบใดที่เครื่องยนต์ทำงานในขณะที่ EVs อาจลดความเข้มของความร้อนเพื่อรักษาอายุการใช้งานแบตเตอรี่
เสียงรบกวน: เครื่องทำความร้อนที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ทำงานอย่างเงียบ ๆ เมื่อเครื่องยนต์อบอุ่นในขณะที่ปั๊มความร้อนใน EVs อาจทำให้เกิดเสียงฮัมจาง ๆ
5. ค่าใช้จ่ายและการบำรุงรักษา
ระบบที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์: ต้นทุนล่วงหน้าต่ำ แต่เชื่อมโยงกับการบำรุงรักษาเครื่องยนต์ (เช่นการรั่วไหลของสารหล่อเย็นความล้มเหลวของเทอร์โมสตัท)
ระบบไฟฟ้า: เครื่องทำความร้อน PTC นั้นเรียบง่ายและเชื่อถือได้ แต่หิวโหย ปั๊มความร้อนมีค่าใช้จ่ายล่วงหน้าสูงขึ้น แต่ลดค่าใช้จ่ายพลังงานระยะยาว
อนาคตของการให้ความร้อนในรถยนต์
ในฐานะที่เป็นผู้ผลิตรถยนต์จัดลำดับความสำคัญของประสิทธิภาพปั๊มความร้อนจะกลายเป็นมาตรฐานใน EV ในขณะเดียวกันนวัตกรรมเช่นการกู้คืนความร้อนของเสียจากแบตเตอรี่และการควบคุมสภาพอากาศที่กำหนดไว้มีจุดมุ่งหมายเพื่อลดการสูญเสียพลังงาน สำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในกฎระเบียบการปล่อยมลพิษที่เข้มงวดอาจเลิกใช้งานไม่ได้ใช้งานเป็นเวลานานผลักดันให้ผู้ขับขี่ไปสู่เครื่องทำความร้อนไฟฟ้าเสริมหรือโซลูชั่นไฮบริด