Feedback

Untersuchungen zur Effizienz- und Leistungssteigerung von Omnibusklimaanlagen

Kaiser, Christian

Die Klimaanlage im Omnibus ist der Nebenverbraucher mit dem größten Einfluss auf den Kraftstoffverbrauch und, dadurch bedingt, größter Verursacher zusätzlicher Emissionen des Fahrzeugantriebs. Daneben entweichen aus Omnibusklimaanlagen erhebliche Mengen von Kältemittel, welche in vielen Fällen den klimaschädlichen Stoffen zugehören. Die vorliegende Arbeit untersucht Maßnahmen und Konzepte zur Effizienz-und Leistungsverbesserung von Omnibusklimaanlagen. Mit Hilfe dieser Verbesserungsmaßnahmen und -konzepte sollen Möglichkeiten für eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs aufgezeigt werden. Weiterhin werden in diesen Untersuchungen verschiedene Kältemittel betrachtet und evaluiert, da die Verwendung alternativer oder natürlicher Kältemittel das Treibhausgaspotenzial verringert. Das im Rahmen dieser Arbeit entworfene und implementierte Gesamtfahrzeugmodell wird im ersten Teil der Arbeit vorgestellt. Hierbei werden ebenso die klimatisch unterschiedlichen Fahrszenarien mit transienten Randbedingungen auf Basis realer Fahrstrecken definiert. Im anschließenden zweiten Teil der Arbeit werden mit Hilfe des Gesamtfahrzeugmodells und auf Grundlage der unterschiedlich definierten klimatischen Einsatzszenarien die folgenden Schwerpunkte für Verbesserungsmaßnahmen und -konzepte untersucht: •Verbesserung der Förderleistungsvariabilität des Kältemittelverdichters •Reduktion des Verdampferleistungsbedarfs durch raumluftgüteorientierte Umluftratenführung •Strategien für eine energetisch günstige Kältemittelunterkühlung •Strategien zur dynamischen Adaption des Kältemittelhochdrucks •Kältemittelentspannung mit Ejektor •Maßnahmen-und Konzeptsynthesen aus den vorangegangenen Untersuchungen Im Rahmen dieser Untersuchungen werden einerseits das derzeit in Omnibusklimaanlagen konventionell eingesetzte Kältemittel R-134a und andererseits die alternativen Ersatzkältemittel R-445A und R-1234yf eingesetzt und bewertet. Zusätzlich wird neben den synthetischen Kältemitteln der Einsatz eines natürlichen Kältemittels anhand von R-744 (CO2) untersucht. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen dabei auf, dass der aktuelle Stand der Technik im Bereich der Omnibusklimatisierung bedeutende Potenziale zur Reduktion des Kraftstoffverbrauchs sowie zur weiteren Leistungsoptimierung aufweist. Mit Hilfe der durchgeführten Gesamtfahrzeuguntersuchungen werden Kraftstoffeinsparungen von bis zu 7% und Verbesserungen der Verdampferleistung von bis zu 21% ermittelt.

The air-conditioning system in buses and coaches is the auxiliary consumer with the most significant influence on fuel consumption and, as a result, it is the cause of additional emissions from the vehicle-propulsion system. In addition, considerable quantities of refrigerants, which are, in many cases, climate-damaging substances, leak from bus air-conditioning systems. The present thesis examines strategies and concepts for improving the effciency and performance of bus air-conditioning systems. By examining these strategies and concepts, it aims to identify possibilities for reducing fuel consumption. Various refrigerants are also considered and evaluated, since the use of alternative or natural refrigerants reduces the greenhouse-gas potential. The first part of the thesis presents the designed and implemented total-vehicle model as well as the defined climatically different test-drive scenarios with transient boundary conditions based on real driving routes. The second part of the thesis examines the following key areas with the aid of the total-vehicle model and the defined climatic differently test scenarios: •Capacity control of the refrigerant compressor •Reduction of cooling capacity based on recirculation air-rate control •High-pressure side refrigerant sub-cooling for efficient refrigerant-cycle operation •Dynamic adaption of high pressure for efficient refrigerant-cycle operation •Integration of an ejector as an expansion device •Syntheses of best strategies and concepts Within the scope of these investigations, R-134a the refrigerant currently used in bus air conditioning systems as well as the alternative replacement refrigerants R-445A and R-1234yf are considered and evaluated. In addition to these synthetic refrigerants, the use of a natural refrigerant is investigated using R-744 (CO2). The results of the present thesis show that the current state-of-the-art in bus air-conditioning has significant potential for reducing fuel consumption as well as further performance improvements. Fuel savings of up to 7% and cooling capacity improvements of up to 21% are identified with the help of the total-vehicle simulation.

Cite

Citation style:
Could not load citation form.

Access Statistic

Total:
Downloads:
Abtractviews:
Last 12 Month:
Downloads:
Abtractviews:

Rights

Use and reproduction:
All rights reserved

Export