
مشروع عرض توضيحي لتكنولوجيا مكيفات هواء السيارات الخضراء
شارك
التفصيلي
- الرئيسية
- الاخبار و الاعلانات
- مشروع عرض توضيحي لتكنولوجيا مكيفات هواء السيارات الخضراء
تبلغ درجة الحرارة ما يقرب من 40 درجة مئوية (104 فهرنهايت) وسيارتك محصورة في الممر الأوسط لطابور متوقف من السيارات والشاحنات التي تزحف على الطريق السريع ، عائدة إلى المنزل بعد يوم مرهق في المكتب. تقوم بتشغيل راديو السيارة وتتنبأ توقعات الطقس بخمسة أسابيع أخرى من موجة الحر الحارقة. ما الذي يمكن أن يكون أفضل من معرفة أنه ، تحت غطاء المحرك ، هو جهاز بارع لن يجعلك مرتاحًا فقط لكل من تلك التنقلات البشعة ، ولكنه سيوفر لك ما يكفي من المال لبعض الأنشطة التي كانت عائلتك تتطلع إليها؟
السيارة مجهزة بنظام تكييف هواء متحرك تم تكوينه حديثًا (MAC) يحتوي على مبرد يخزن الطاقة. يعمل الضاغط في النموذج الأولي عندما تتباطأ السيارة أو تنزل من المنحدرات وينفصل عندما تتسارع أو تتسلق ، مما يزيد من كفاءة الطاقة. يتم تخزين الطاقة الموفرة في سائل التبريد المقاوم للتجمد. ولا يوفر نظام MAC الجديد المال فحسب ، بل يقلل أيضًا من احتمالية حدوث موجات حرارية أكثر تواترًا وأطول في المستقبل - لأنه يحتوي على مادة كيميائية مبردة تعرف باسم HFC-152a وهي أفضل للمناخ وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة من بدائلها. ، وأكثر موثوقية ، حتى لا تضطر إلى خدمة مكيف الهواء الخاص بك في كثير من الأحيان.
بدافع CCAC spport ، منتج سيارات هندي تاتا موتورز ليمتد (TML) عملت مع مورد السيارات الألماني ماهل و معهد الحوكمة والتنمية المستدامة (IGSD) لبناء واختبار نظام تكييف هواء متنقل جديد في سيارة رياضية متعددة الأغراض في عامي 2017 و 2018. تم تمويل هذا المشروع الإيضاحي التكنولوجي من قبل Climate and Clean Air Coalition. خضعت السيارة الآن لسلسلة من الاختبارات المعملية الشاملة واختبارات الطرق على شوارع المدينة والطرق السريعة. عندما يتم إطلاقه في السوق ، سيكون أول نظام من هذا القبيل ، يُعرف باسم تكييف الهواء المتنقل ذو الحلقة الثانوية (SL-MAC) ، ويتم تركيبه في مركبة متاحة تجاريًا في أي مكان في العالم.
إنه يعتمد على ابتكار ذكي - حلقة ثانوية من سائل التبريد تعمل بين المبرد في حجرة المحرك ومقصورة الركاب في السيارة. تعتمد معظم أجهزة تكييف الهواء في السيارات اليوم على دائرة تبريد تقع جزئيًا في مقصورة الركاب. ولكن نظرًا لأن HFC-152a قابل للاشتعال قليلاً ، فقد اتخذ خبراء SL-MAC نهجًا مختلفًا. كان على المهندسين معرفة كيفية القضاء على مخاطر الحريق للركاب. لذلك ، توصلوا إلى تبديل أنيق ، ووضع مكونات التبريد داخل حجرة المحرك بدلاً من مقصورة الركاب وإدخال حلقة ثانوية. يقوم هذا بتوجيه المبرد المنفصل من وحدة التبريد إلى مقصورة الركاب.
للوهلة الأولى ، يبدو استخدام المبرد القابل للاشتعال محفوفًا بالمخاطر. ولكن وفقًا للدكتور ستيفن أندرسن ، مدير الأبحاث في IGSD بواشنطن العاصمة ، والذي نسق المشروع ، فإن التصميم آمن لأن شحنة المبردات صغيرة ومحتواة بإحكام ومعزولة عن السائق والركاب.
يشرح قائلاً: "تعتبر حجرة المحرك موقعًا مريحًا لمبرد التبريد ، وقد تم تصميم المبرد ليكون آمنًا في هذا النظام. والبنزين والسوائل الأخرى القابلة للاشتعال في حجرة المحرك ، مثل سائل الفرامل ، والزيت الهيدروليكي ، و مواد التشحيم ، تستخدم بأمان ".
العودة إلى مسألة محفظة السائق. لا تكمن ميزة HFC-152a في أنها تمثل عُشر إمكانات الاحترار العالمي (GWP) لمادة التبريد الشائعة - 138 ضعفًا من ثاني أكسيد الكربون مقارنة بمبرد الوضع الراهن HFC-134a ، الذي تبلغ قدرته على إحداث الاحترار العالمي 1300 - إنه هو أيضًا أنه في المناخات الحارة والرطبة ، يقلل من الوقود المستخدم في تكييف هواء السيارة ، والذي يمكن أن يستهلك ما يصل إلى 20٪ من الوقود الذي يضعه السائق في السيارة. وبالتالي ، فإن SL-MACs مع HFC-152a هي أكثر كفاءة في استهلاك الوقود من أنظمة تكييف الهواء HFC-134a الحالية ، مما أدى إلى وفورات كبيرة في التكاليف للسائقين. على سبيل المثال ، أدى نظام SL-MAC المثبت في Tata SUV إلى توفير إجمالي في وقود السيارة بنسبة 1.9 ٪ إلى 2.6 ٪. من شأن ذلك أن يوفر لسائق سيارات الدفع الرباعي النموذجي في الهند 23-31 لترًا سنويًا بناءً على قيادة السيارة 15,000 كم سنويًا.
بالإضافة إلى ذلك ، يعمل نظام تكييف الهواء الجديد على خفض تسرب المبردات إلى النصف ، مما يقلل من الانبعاثات وتكاليف الخدمة والصيانة لمالك السيارة. كيف يحقق SL-MAC هذه المدخرات الرائعة؟ بحسب ال وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) والإدارة الوطنية لسلامة المرور على الطرق السريعة (NHTSA) ، يكمن سر كفاءة SL-MAC في قدرتها على التخزين البارد: "أنظمة الحلقة الثانوية لها قيمة مضافة من حيث أن لديها القدرة على تخزين التبريد داخل الحلقة ، والتي بدورها تسمح للحصول على تبريد "مجاني" أثناء أحداث التباطؤ ، ثم [يتم] تسليمه إلى المقصورة أثناء توقف المحرك عن العمل (مع ميزة تشغيل / إيقاف المحرك) أو أثناء التسارع. "
في النموذج الأولي لـ TATA ، يحدد برنامج الكمبيوتر وقت تشغيل ضاغط MAC. تعد التعديلات التي يتم إجراؤها بواسطة هذا البرنامج أثناء تحرك السيارة مفتاحًا لتحسين كفاءة طاقة MAC. إنها ميزة رائعة في نموذج TATA الأولي. الضاغط مسؤول عن معظم استهلاك الوقود الزائد المرتبط بتكييف هواء السيارة في الأنظمة الحالية. لكن TATA صممت نظامًا ، من حيث مفهومه ، يشبه الكبح المتجدد - حيث يتم تخزين وإعادة استخدام الطاقة التي كانت ستُهدر لولا ذلك.
بطريقة مماثلة ، يعمل الضاغط في النموذج الأولي عندما تتباطأ السيارة أو تنزل من المنحدرات وينفصل عندما تتسارع أو تتسلق ، مما يزيد من كفاءة الطاقة. يتم تخزين الطاقة الموفرة في سائل التبريد المقاوم للتجمد. هذه الميزة ممكنة في أي مركبة مجهزة بحلقة ثانوية أو أي جهاز تخزين بارد آخر ، لكن العينة التي أنتجها فريق TATA هي الأفضل دقة وهندسة للغاية حتى الآن. كما أظهرت نتائج الاختبار ، فإن توفير الطاقة الذي حققته هذه الميزة يعوض عن وزن الأجزاء الإضافية المطلوبة أسفل غطاء محرك السيارة لاستيعاب المبرد والحلقة الثانوية.
إن التوفير في تكلفة الخدمة والوقود يسدد بسهولة التكلفة الإضافية الطفيفة التي تبلغ حوالي 35 دولارًا لنظام SL-MAC. "يقدر شركاؤنا في مجال السيارات أنه في الهند ، تحتاج إلى خدمة أنظمة تكييف الهواء المتنقلة القديمة HFC-134a مرتين أو ثلاث مرات في عمر السيارة. في SL-MAC الجديد ، يمكنك خدمته مرة واحدة فقط "، كما تشير كريستين إن. وهذا يعني عددًا أقل من الرحلات إلى المرآب ، وإزعاجًا أقل عند حجز موعد والانتظار. بالنسبة لبعض الأساطيل التجارية ، يمكن أن تخفض التكاليف بشكل كبير.
ثم هناك عامل الراحة. في معظم السيارات ، يستغرق تكييف الهواء 60 ثانية في كل مرة تبدأ فيها تشغيل السيارة. في SL-MAC ، يبدأ التبريد فورًا بعد التوقفات القصيرة بشرط أن يكون المبرد باردًا بدرجة كافية. مع خزان الطاقة في سائل التبريد المقاوم للتجمد البارد ، يظل ركاب السيارة مرتاحين لفترة أطول حتى إذا تركوا المحرك مغلقًا.
لكن دعونا نضع في اعتبارنا السبب الكامل وراء الاختراع في المقام الأول - المناخ. إذا استبدلت شركات صناعة السيارات جميع أجهزة HFC-134a MACs بـ HFC-152a SL-MACs في السيارات في جميع أنحاء العالم اعتبارًا من عام 2020 ، فسنوفر مليارات الأطنان من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري بحلول عام 2050.
كمية المبرد اللازمة لتبريد السيارة المجهزة بـ SL-MAC أقل من تلك الخاصة بأجهزة MAC التقليدية. تتمتع سيارات SL-MAC أيضًا بمعدل تسرب أقل بسبب قلة الوصلات في دائرة التبريد الأولية. هذا هو السبب في أن SL-MAC المستخدم مع HFC-152a يحقق انبعاثات منخفضة للغاية من المبرد ، وكذلك من الوقود المستخدم لتشغيل MAC.
هذا اعتبار رئيسي ، بالنظر إلى المساهمة الهائلة التي تقدمها المبردات حاليًا في ظاهرة الاحتباس الحراري. وفقًا لعلماء المناخ ، فإن مركبات الكربون الهيدروفلورية ستسبب زيادة في الاحترار العالمي تصل إلى 0.5 درجة مئوية إذا لم يتم اتخاذ أي إجراء - وهو جزء كبير من الحد الأقصى 1.5 أو 2 درجة مئوية من الاحترار الإضافي الذي يمكن أن يتحمله الكوكب. من هذه المساهمة في مركبات الكربون الهيدروفلورية ، يأتي 25٪ إلى 35٪ من السيارات.
الحلقة الثانوية تضيف تعقيدًا. من خلال هندسة ab initio لـ SL-MAC ، بما في ذلك الهندسة المعمارية والتكامل مع أنظمة إدارة المحرك والمبادلات الحرارية والتجهيزات عالية الجودة ، من الممكن التغلب على أي عيب.
"يبحث مصنعو السيارات عن كل ميزة تنافسية فيما يتعلق بتحسين كفاءة الوقود وخفض التكاليف ، لذا فإن SL-MAC يمثل فرصة مثيرة" ، كما تقول الدكتورة نانسي ج. شيرمان ، مدير التقييم الفني ، IGSD. تؤثر الاعتبارات البيئية أيضًا بشكل كبير على مصنعي السيارات والعلامات التجارية بسبب اللوائح المعمول بها أو في الأفق. وبطبيعة الحال ، فإن أي منتج رئيسي للسيارات سوف يفكر في تركيب أنظمة مماثلة للسيارات الكهربائية أيضًا. في الوقت الحاضر ، يجب أن تتضمن أي علامة تجارية تدعي التصميم المتطور والمتطور معدات صديقة للمناخ.
كيف تعمل تقنية SL-MAC؟
تعمل حلقة التبريد الموجودة في حجرة المحرك والتي تحتوي على HFC-152a على تبريد سائل تبريد يشبه مضاد التجمد في حلقة ثانوية منفصلة تتصل بمقصورة الركاب ، مما يؤدي إلى تبريد الركاب. يتم نقل الحرارة من المقصورة عبر المبرد إلى مكثف في حجرة المحرك ، حيث يتم طرد الحرارة إلى الهواء. أثناء دورة التسخين والتبريد ، تقوم المكونات المعروفة بالمبادلات الحرارية إما بتبخر السائل وتحويله إلى غاز بارد أو غاز مكثف وتحويله مرة أخرى إلى سائل ساخن. عند حدوث التحويل ، تنتقل الحرارة من الغاز إلى السائل أو العكس.
تم إجراء الاختبار التجريبي والتصميم بدعم ودعم من الأمم المتحدة للبيئة. تلقت شركة تصنيع قطع غيار السيارات MAHLE و Tata Motors ، جنبًا إلى جنب مع IGSD ، تمويلًا لتطوير نظام SL-MAC من Climate and Clean Air Coalition.
يمكن العثور على الأوراق ذات الصلة من الدراسة أدناه.