Электрокары в России эксплуатируются в условиях суровой зимы, поэтому эффективность системы отопления напрямую влияет на практичность. В мороз запас хода электромобиля сокращается на 20-30% из-за работы электрического обогревателя. За каждый час поездки с включенной печкой батарея теряет энергию, которой хватило бы на дополнительные 20-30 км пути.
Тепловой насос не генерирует тепло напрямую из электричества, а переносит его из внешней среды в салон. Так расход энергии на обогрев снижается с 5 кВт до 1-1,5 кВт – экономия достигает 30%. В статье рассказываем, как работает тепловой насос и какими признаками сопровождается его неисправность.
Как устроен тепловой насос и чем он отличается от обычной печки
Стандартный нагреватель (ТЭН) превращает электричество в тепло напрямую. Печка в электромобиле расходует значительную часть заряда батареи: 1 кВт электроэнергии дает 1 кВт тепла. Тепловой насос тратит электричество только на работу компрессора и вентиляторов.
Принцип работы теплового насоса напоминает кондиционер: хладагент превращается в газ и вытягивает тепло из уличного воздуха. Затем компрессор сжимает газ, и он нагревается до 50-60°C. Горячий газ поступает в салон, отдает свое тепло и снова становится жидкостью.
Откуда тепловой насос электромобиля забирает тепло
Тепловой насос в электромобиле работает не только с наружным воздухом. Система интегрированы в общий термальный контур и собирают тепло сразу из нескольких источников:
- Окружающая среда. Хладагент испаряется в наружном теплообменнике, забирая энергию из воздушного потока.
- Высоковольтная тяговая батарея. При разряде и заряде ячейки выделяют тепло. Контур охлаждения передает эту энергию хладагенту.
- Электродвигатель и силовой инвертор. Компоненты нагреваются при работе. Система охлаждения отводит тепло, которое тепловой насос перенаправляет в салон.
Тепловая энергия, которая раньше рассеивалась через радиаторы в атмосферу, теперь используется повторно. Так тепловой насос в электромобиле сокращает нагрузку на батарею при обогреве зимой.
Сколько энергии экономит тепловой насос в реальных условиях
Электромобиль с батареей 60 кВт·ч без включенного обогрева проезжает около 330 км. Если включить ТЭН на полную мощность, машина тратит заметно больше энергии, и запас хода падает до 243 км. Тепловой насос в тех же условиях потребляет меньше электричества, поэтому запас хода снижается лишь до 300 км.
Тепловой насос лучше всего работает при температуре от –10°C до +15°C. Когда на улице холоднее –20°C, система уже не справляется и подключает электрический нагреватель. Поэтому обогрев электромобиля зимой в регионах с экстремальными морозами требует взвешенного подхода к выбору модели и планированию маршрутов.
Если на улице температура ниже –25°C, тепловой насос все еще работает, но больше половины тепла дает обычный электронагреватель. В мороз ниже –30°C насос отключается полностью, и машина греется исключительно за счет ТЭНа.
Какие неисправности характерны для теплового насоса
На дефекты указывают следующие признаки:
- салон прогревается в 2-3 раза дольше обычного;
- компрессор гудит, стучит и вибрирует при работе климатической системы;
- на приборной панели появляются ошибки, связанные с контуром хладагента;
- из дефлекторов при включенном обогреве идет холодный или едва теплый воздух;
- расход энергии на обогрев заметно растет при той же температуре на улице.
При появлении любого из этих симптомов нужна диагностика теплового насоса. Он устроен схоже с автомобильным кондиционером, поэтому у него характерный список поломок:
- Утечка хладагента. Давление в контуре падает, и компрессор отключается по сигналу датчика.
- Отказ компрессора. Изнашивается механически или выходит из строя из-за проблем с обмоткой.
- Неисправность расширительного клапана. Клапан регулирует подачу хладагента в испаритель. Если он заклинит, то система не может поддерживать рабочее давление.
- Засорение теплообменников. Наружный теплообменник забивается пылью, листьями и грязью. Внутренние пластинчатые теплообменники могут засоряться ржавчиной из контура охлаждения.
Ремонтировать тепловой насос электромобиля могут только специалисты с подтвержденной квалификацией. В процессе понадобится станция для откачки и заправки хладагента, диагностический сканер, манометрический коллектор. Поэтому в случае неисправности лучше обратиться в сервисный центр, который специализируется на электромобилях.
Заключение
От наличия теплового насоса зависит практичность электромобиля в регионах с продолжительной зимой. Экономия 2-3,5 кВт·ч на каждый час обогрева влияет на запас хода: при ежедневных поездках авто сохраняет 40-70 км пробега на одном заряде.
Перед покупкой нового электрокара в России стоит уточнить, есть ли в комплектации тепловой насос. При выборе электромобиля с пробегом важно проверить его состояние, потому что замена компрессора обойдется в 80 000-150 000 ₽.
Ответы на частые вопросы
Во всех электромобилях есть тепловой насос?
Нет, в бюджетных моделях салон греет обычный электрический нагреватель. Тепловой насос входит в стандартное оснащение электромобилей Tesla Model Y, BMW iX, Hyundai Ioniq 5, Kia EV6.
Сколько будет стоить установка теплового насоса, если его нет в комплектации?
Установка требует прокладки нового контура хладагента, монтажа совместимого компрессора, интеграции с блоком управления климатической системой. Еще модификация автоматически лишает гарантии на штатную климатическую систему. Проще и выгоднее сразу покупать автомобиль в расширенной комплектации.
Тепловой насос работает только зимой или летом тоже?
У теплового насоса и системы один контур хладагента: зимой он забирает тепло снаружи, летом выводит тепло из салона на улицу. Переключение между режимами происходит автоматически.