XVIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2026

Введение

Электромобильность является одним из ключевых направлений развития транспорта в XXI веке. Электрокары становятся всё популярнее благодаря своим преимуществам перед автомобилями с двигателями внутреннего сгорания: низким уровнем шума, отсутствием выбросов CO₂ и возможностью эксплуатации вне зависимости от наличия заправочных станций. Однако развитие электромобилей сталкивается с проблемой оптимизации энергопотребления бортовых устройств, включая систему климат-контроля. Использование традиционных компрессионных кондиционеров создаёт значительную нагрузку на аккумуляторные батареи, снижая запас хода транспортного средства. Одним из возможных решений этой проблемы являются абсорбционные системы кондиционирования воздуха.

Абсорбционное кондиционирование: принцип работы

Абсорбционная система основана на физическом принципе поглощения жидкости жидкостью. Система состоит из генератора, конденсатора, испарителя и абсорбера. Одним из вариантов использования в качестве рабочих веществ могут быть вода и бромистый литий (LiBr). Вода используется в качестве хладагента, а LiBr играет роль абсорбента. Генератор выделяет водяной пар под воздействием тепла, которое поступает извне (например, от солнечных батарей). Водяной пар конденсируется в конденсаторе, откуда направляется в испаритель, где испаряясь, охлаждает салон автомобиля. Затем пары воды возвращаются обратно в абсорбер, соединяются с раствором LiBr и цикл повторяется заново. Также эффективно в качестве рабочей жидкости использовать пару вода-аммиак.

Преимущества абсорбционного кондиционера для электромобилей

Энергосберегающая эффективность. Главное преимущество абсорбционной системы заключается в её низком потреблении электрической энергии. Вместо компрессора, используемого в традиционной системе, применяется генератор пара, работающий на тепловом источнике. Например, солнечные панели могут обеспечить необходимое тепло, существенно снизив нагрузку на аккумуляторы электромобиля.

Экологичность. Поскольку работа абсорбционной системы не требует постоянного расхода электричества, заряд аккумулятора сохраняется дольше, увеличивая дальность хода электромобиля на одной зарядке. Таким образом, снижается общая загрязненность окружающей среды отработанными компонентами систем транспортных средств.

Простота обслуживания. Меньшее число подвижных элементов устройства сокращает вероятность поломок и продлевает срок службы оборудования электромобиля.

Возможность интеграции с солнечными панелями. Солнечные элементы идеально подходят для подачи тепловой энергии в абсорбционную систему, превращая энергию солнца непосредственно в холод, без промежуточного преобразования в электричество.

Недостатки и препятствия внедрения

Существуют некоторые технологические и экономические барьеры, препятствующие широкому распространению абсорбционных систем:

Высокая стоимость установки. Абсорбционные системы до недавнего времени были достаточно дороги в производстве и установке. Требуется выход на массовое производство, чтобы цена стала сопоставимой с ценой обычных широкоиспользуемых холодильных установок.

Большие габариты и вес. Из-за своего принципа работы абсорбционные устройства имеют большие объёмы и массу по сравнению с обычными компрессорными установками. Эта проблема также решается уменьшением габаритов и разработкой новых лёгких и прочных материалов и конструкций.

Зависимость от температуры наружного воздуха. Абсорбционные системы работают наиболее эффективно при высоких температурах окружающего воздуха. Их производительность резко падает при пониженных температурах, что делает их менее эффективными зимой.

Нуждаются в стабильном источнике тепла. Если источник тепла нестабильный (например, недостаточная инсоляция или перерывы в работе солнечной панели), система теряет свою работоспособность.

Практическое применение и перспективы

Перспективы использования абсорбционных систем кондиционирования воздуха на электромобилях зависят от успешного преодоления перечисленных недостатков. Возможные направления исследований включают:

• Разработка инновационных материалов, позволяющих создавать более легкие и компактные абсорбционные блоки и теплообменники.

• Оптимизацию тепловых схем и повышение эффективности процесса теплопередачи.

• Создание гибридных систем, объединяющих абсорбционный кондиционер с классическим компрессором для лучшей адаптации к различным погодным условиям.

Уже существует ряд успешных проектов, демонстрирующих возможности абсорбционного кондиционирования в сфере автомобильного транспорта. Например, проект исследовательского центра Nissan демонстрирует прототип электромобиля с интегрированной системой солнечного абсорбционного охлаждения салона.

Заключение

Развитие электромобильности диктует необходимость снижения потребления энергии всеми компонентами автомобиля, включая систему климат-контроля. Применение абсорбционных систем кондиционирования воздуха может существенно повысить автономность электромобилей и сократить их негативное воздействие на окружающую среду. Дальнейшие научные и инженерные исследования и разработки направлены на устранение существующих технологических преград и снижение себестоимости производства, что позволит внедрить абсорбционные системы на широкий рынок электротранспорта.

Используемая литература

1. Буланов Н.В., Авксентьева Е.И., Бондаренко В.Г. Перспективы развития техники кондиционирования воздуха на транспорте с двигателями внутреннего сгорания. Инновационный транспорт. 2020. № 4 (38). С. 67-71.

2. Буланов Н.В., Авксентьева Е.И., Бондаренко В.Г. Абсорбционный кондиционер автомобиля. Патент на изобретение RU 2758018 C1, 25.10.2021. Заявка № 2021108012 от 24.03.2021.

3. Буланов Н.В., Авксентьева Е.И., Бондаренко В.Г. Абсорбционный кондиционер автомобиля (варианты). Патент на изобретение RU 2787633 C1, 11.01.2023. Заявка № 2022124262 от 12.09.2022.

4. Буфетов Н.С., Дехтярь Р.А., Овчинников В.В. Исследование переходных режимов при абсорбции пара водным раствором бромида лития. Теплофизика и аэромеханика. 2021. Т. 28. № 1. С. 131-143.

5. A.P. Ilyin. A.N. Terentiev, F.R. Arslanov. Auto mobile Absorption Conditioner. Science and Technique. V. 20, No,5 (2021), р. 445-448. DOI: 10.21122/2227-1031-2021-20-5-445-448.