Sistema Climático

Los sistemas climáticos en automóviles se refieren a los sistemas HVAC (calefacción, ventilación y aire acondicionado) que están diseñados para regular la temperatura, la humedad y la calidad del aire dentro de la cabina del vehículo para la comodidad de los pasajeros.

Estos sistemas suelen constar de varios componentes, incluida una bomba de calor, que desempeñan un papel crucial a la hora de proporcionar un ambiente confortable en la cabina.

Número de zonas

Los sistemas climáticos de los automóviles modernos suelen tener múltiples zonas, normalmente denominadas “zonas” o “zonas duales”. Un sistema de zona única proporciona la misma temperatura y flujo de aire para toda la cabina, mientras que un sistema multizona permite el control individual de la temperatura y el flujo de aire para diferentes secciones del vehículo, generalmente los lados del conductor y del pasajero delantero. En algunos sistemas avanzados, también puede haber zonas adicionales para los pasajeros traseros, lo que proporciona una mayor personalización y comodidad.

Las configuraciones de zona típicas disponibles son

• 1 zona (cabaña completa como una sola)
• 2 zonas (frontal izquierdo y derecho)
• 3 zonas (delantera izquierda y derecha + segunda fila)
• 4 zonas (delantera izquierda y derecha + segunda fila izquierda y derecha)

Ventilaciones

Las rejillas de ventilación HVAC de los automóviles son una parte importante del sistema de control de clima del vehículo. Están diseñados para distribuir aire acondicionado, ya sea calentado o refrigerado, a varias partes de la cabina de pasajeros para proporcionar un ambiente confortable para los ocupantes. A continuación se presentan algunos puntos clave sobre las rejillas de ventilación para HVAC en automóviles:

Tipos de ventilaciones: La mayoría de los automóviles modernos tienen una variedad de ventilaciones ubicadas en toda la cabina de pasajeros. Estos pueden incluir ventilaciones en el tablero, ventilaciones en el piso, ventilaciones en los asientos traseros y ventilaciones para descongelar. Las rejillas de ventilación generalmente están ubicadas en el tablero y dirigen el flujo de aire hacia la cara del conductor y del pasajero delantero. Las rejillas de ventilación del piso generalmente están ubicadas en la base del tablero y dirigen el flujo de aire hacia los pies de los pasajeros. Las ventilaciones de los asientos traseros generalmente están ubicadas en la parte trasera de la consola central o en la parte trasera del vehículo y brindan flujo de aire a los pasajeros de los asientos traseros. Las rejillas de descongelación generalmente están ubicadas en el tablero cerca del parabrisas y se usan para descongelar o desempañar el parabrisas.

Control del flujo de aire: La mayoría de las rejillas de ventilación HVAC de los automóviles tienen rejillas ajustables o aletas direccionales que permiten a los ocupantes controlar la dirección del flujo de aire. Estos se pueden ajustar manualmente para dirigir el flujo de aire hacia las áreas deseadas, como la cara, los pies o el parabrisas, según las preferencias del conductor y los pasajeros. Algunos vehículos también pueden tener control automático del flujo de aire, donde la dirección y la intensidad del flujo de aire se ajustan automáticamente según la configuración del control del clima.

Modos de funcionamiento: Las rejillas de ventilación HVAC de los automóviles pueden funcionar en diferentes modos según la configuración del control del clima. Estos pueden incluir el modo de calefacción, el modo de refrigeración, el modo de solo ventilador o una combinación de estos modos. En el modo de calefacción, el aire caliente del refrigerante del motor se dirige a través de las rejillas de ventilación para calentar la cabina de pasajeros. En el modo de refrigeración, el aire del sistema de aire acondicionado se dirige a través de las rejillas de ventilación para enfriar la cabina de pasajeros. El modo de solo ventilador hace circular el aire desde la cabina sin calentarlo ni enfriarlo, lo que puede resultar útil para fines de circulación de aire o ventilación.

Control

El control HVAC (calefacción, ventilación y aire acondicionado) en los automóviles se refiere al sistema que permite al conductor y a los pasajeros ajustar y regular la temperatura, el flujo de aire y otras configuraciones de control del clima dentro del vehículo. A continuación se detallan algunos puntos clave sobre el control de HVAC en automóviles:

Panel de control: La mayoría de los automóviles modernos tienen un panel de control generalmente ubicado en el tablero o en la consola central que permite al conductor y a los pasajeros ajustar la configuración de HVAC. El panel de control suele incluir varias perillas, botones o pantallas táctiles que permiten controlar la temperatura, la velocidad del ventilador, la distribución del aire y otras configuraciones.

Control de temperatura: El control de temperatura permite al conductor y a los pasajeros ajustar la temperatura deseada dentro del vehículo. Se puede ajustar mediante un dial de temperatura, botones o una pantalla táctil. El control de temperatura también puede tener capacidad de zona dual o multizona, lo que permite diferentes ajustes de temperatura para el conductor y los pasajeros en diferentes áreas del vehículo.

Control de velocidad del ventilador: El control de velocidad del ventilador permite al conductor y a los pasajeros ajustar la velocidad del motor del ventilador, que determina el flujo de aire dentro del vehículo. Por lo general, se puede ajustar mediante un dial de velocidad del ventilador, botones o una pantalla táctil. La velocidad del ventilador se puede configurar en diferentes niveles, de bajo a alto, para controlar la intensidad del flujo de aire.

Control de distribución de aire: El control de distribución de aire permite al conductor y a los pasajeros controlar hacia dónde se dirige el aire acondicionado dentro del vehículo. Por lo general, se puede ajustar mediante botones, perillas o una pantalla táctil. Las opciones de distribución de aire pueden incluir rejillas de ventilación en el tablero, rejillas de piso, rejillas de ventilación de los asientos traseros y rejillas de descongelación, que pueden ajustarse individualmente o configurarse en modo automático.

Selección de modo: El control de selección de modo permite al conductor y a los pasajeros elegir entre diferentes modos de operación para el sistema HVAC. Los modos comunes pueden incluir el modo de calefacción, el modo de refrigeración, el modo de solo ventilador o una combinación de estos modos. Estos modos determinan cómo funciona el sistema HVAC y el tipo de aire acondicionado que llega a la cabina.

Otros controles: Algunos vehículos pueden tener controles adicionales para funciones como el modo de recirculación (que controla si el sistema recircula el aire de la cabina o aspira aire fresco del exterior), el modo de descongelación (que dirige el aire para descongelar o desempañar el parabrisas), y desempañador de la ventana trasera (que activa la rejilla del desempañador de la ventana trasera para eliminar la niebla o la escarcha).

Control de clima automático: La mayoría de los vehículos modernos también cuentan con control de clima automático, que utiliza sensores y algoritmos para ajustar automáticamente la configuración de HVAC según la temperatura deseada, la temperatura exterior, la humedad y otros factores. El control de clima automático puede proporcionar una experiencia de confort en la cabina más conveniente y consistente, ya que puede ajustar automáticamente la configuración de HVAC para mantener la temperatura deseada sin ajustes manuales constantes.

Bomba de calor

Algunos vehículos eléctricos tienen sistemas de bomba de calor. No es un componente específico del sistema climático de un automóvil, sino una colección de varios componentes que juntos hacen que un sistema de bomba de calor sea responsable de calentar o enfriar el aire que circula dentro de la cabina.

Utiliza los principios de la termodinámica para transferir calor de un lugar a otro, ya sea desde el ambiente exterior para calentar la cabina durante el clima frío (modo de calefacción), o desde el interior de la cabina al ambiente exterior para enfriar la cabina durante el clima cálido (modo de refrigeración). modo).

Las bombas de calor son más eficientes energéticamente que los métodos tradicionales de calefacción resistiva, ya que pueden transferir calor en lugar de generarlo, lo que las convierte en una opción más ecológica.

Las bombas de calor funcionan mediante el uso de un refrigerante, que es un tipo de fluido que puede cambiar de estado de líquido a gas y viceversa, para absorber calor de un lugar y liberarlo en otro.

En el modo calefacción, el refrigerante absorbe calor del aire exterior, incluso en temperaturas frías, y luego lo comprime para aumentar su temperatura antes de liberarlo al habitáculo como aire caliente. En el modo de refrigeración, la bomba de calor absorbe calor del aire de la cabina, comprime el refrigerante para aumentar su temperatura y luego lo libera al ambiente exterior como aire caliente, enfriando eficazmente la cabina.

En los vehículos eléctricos, algunos fabricantes aprovechan el calor residual del accionamiento eléctrico (inversor y motor eléctrico) y también pueden utilizar la batería de alto voltaje para calentar el interior. Esto reduce drásticamente el consumo de energía de la batería para el sistema de calefacción, aumentando así la autonomía.

Los componentes que se utilizan para extraer calor son

• Motor(es)
• Inversor(es)
• Convertidor CC a CC
• Convertidor de CA a CC
• Batería

Las bombas de calor en los sistemas climáticos de los automóviles están diseñadas para ser eficientes y efectivas en diversas condiciones climáticas, proporcionando un rendimiento confiable de calefacción y refrigeración independientemente de la temperatura exterior. Se utilizan habitualmente en vehículos eléctricos e híbridos debido a su funcionamiento energéticamente eficiente, lo que ayuda a ampliar la autonomía al reducir la carga de la batería.

Calefacción por infrarrojos

Los fabricantes de vehículos eléctricos como BWM y Lexus han introducido la calefacción por infrarrojos para reducir la necesidad de consumo de HVAC habitual.

En los paneles del Lexus RZ450 instalados debajo de la columna de dirección y en el lado izquierdo del panel de instrumentos se utiliza calefacción por infrarrojos para calentar directamente las piernas del conductor y del acompañante. Proporcionar calor sólo donde es necesario reduce la carga sobre el sistema de aire acondicionado y ayuda a preservar la autonomía del vehículo. En comparación con un sistema de climatización estándar, el consumo de energía se reduce en aproximadamente un ocho por ciento.

Calefacción de superficie

Calefacción del cinturón de seguridad

El proveedor de automóviles ZF ha creado un cinturón de seguridad con calefacción que podría reducir el consumo de energía.

Consumo de energía y efecto en la autonomía de los vehículos eléctricos

El consumo de energía del sistema climático de un automóvil depende de varios factores, incluido el tipo de sistema, las condiciones climáticas exteriores, los ajustes de temperatura deseados y la eficiencia general del sistema. Generalmente, el sistema climático es uno de los principales consumidores de energía de un vehículo y su consumo de energía puede variar ampliamente.

En los vehículos eléctricos (EV) y los vehículos eléctricos híbridos enchufables (PHEV), el sistema climático funciona con la batería del vehículo, que proporciona energía eléctrica para calefacción, refrigeración y ventilación. El consumo de energía del sistema climático en los vehículos eléctricos y PHEV puede tener un impacto significativo en la autonomía del vehículo, ya que extrae energía de la misma batería que alimenta el motor eléctrico. El consumo de energía del sistema climático en vehículos eléctricos y PHEV depende de factores como la temperatura exterior, los ajustes de temperatura deseados, la velocidad del ventilador y la eficiencia general del sistema.

Los sistemas climáticos avanzados con características como control de temperatura multizona, calefacción/refrigeración de asientos y descongelación pueden consumir más energía en comparación con los sistemas básicos con control de zona única y características estándar. Además, hacer funcionar el sistema climático a velocidades de ventilador más altas o temperaturas más bajas también puede aumentar el consumo de energía.

Entonces, ¿cuánto puede afectar la autonomía de un vehículo eléctrico?

El sistema HVAC más potente puede generar hasta 10 KW de potencia. Este tiempo de consumo de energía es típico y sólo es necesario para un corto período de tiempo al calentar un automóvil frío a una temperatura confortable. Cuando un coche se calienta, el consumo típico varía entre 1 y 5 kW de media, dependiendo de la temperatura.

Entonces, ¿cuánto afecta eso al alcance?