Heizen und Kühlen von Fahrzeugen

Für zukünftige Fahrzeuge wird der Energiebedarf sowohl für Heizung als auch zum Kühlen erheblich an Bedeutung gewinnen. Durch die steigenden Komfortansprüche der Fahrzeugnutzer nimmt der Anteil der klimatisierten Fahrzeuge stetig zu. Gleichzeitig sinkt durch Verbesserung der Fahrzeugwirkungsgrade bzw. Reduzierung der Verbrauchswerte die nutzbare Kühlwasserabwärme in solchem Maße, dass der Heizbedarf nicht mehr in allen Betriebspunkten ausreichend gedeckt werden kann. Daher ist es wesentlich bei der Entwicklung von zukünftigen Fahrzeugen sowohl den Kühl- als auch den Heizbedarfs zu senken.

Der hohe Frischluftdurchsatz, der sehr stark vom Fahrzeug bzw. dessen Geschwindigkeit abhängig ist, beträgt im untersuchten Fall bis zu 500 m³/h (typisch etwa 250 m³/h), und verursacht somit einen hohen Leistungsbedarf für die Klimatisierung. Der stationäre Kältebedarf beträgt beispielsweise bei 32°C Außentemperatur, im Umluftbetrieb 1 bis 3 kW und im Frischluftbetrieb bis zu 8 kW (abhängig von der Luftfeuchte und der Einstrahlung). Der energiesparende Umluftbetrieb ist allerdings in einer dichten Fahrzeugkarosserie ohne Einbußen der Luftqualität nur für kurze Zeit möglich. In wieweit eine sensorisch gesteuerte Verringerung der Frischluftzufuhr auf das hygienisch notwendige Maß möglich ist muss noch geklärt werden.

Der Wärmedurchgang durch die Hüllfläche des Innenraums - insgesamt ca. 30 bis 60 W/K (ca. 50 % durch die Scheiben) - kann durch verbesserte Dämmtechniken und moderne Scheibenbeschichtungen gesenkt werden. Durch Scheibenbeschichtungen läßt sich der Strahlungshaushalt im Fahrzeug optimieren und somit kann sowohl der Energiebedarf für Heizung und Kühlung im Fahrzeug reduziert als auch die Behaglichkeit der Passagiere gesteigert werden.

Erst nach einer Reduktion des Wärmebedarfs ist es ökonomisch sowie energietechnisch sinnvoll, das Heizwärmedefizit mit Abgaswärmetauschern oder kleinen Zusatzheizgeräten - ggf. in Kombination mit einem Wärmespeicher zur kurzzeitigen Leistungssteigerung - zu decken. Für den Kältebedarf kommen optimierte konventionelle Kaltdampfprozesse, insbesondere mit elektrisch angetriebenen Verdichtern, in Frage. Alternativ erscheinen für kleine Kälteleistungen auch Sorptionsklimageräte mit dem Stoffpaar Wasser-Lauge interessant, die durch Abgaswärme und Zusatzbrenner angetrieben werden.

Derzeit werden diese Fragestellungen an Reisebussen in enger Zusammenarbeit mit Industriepartnern untersucht. Um eine gute Datenbasis für die Optimierung der Heiz- und Kühlaggregate modernster Busse zu schaffen, werden im Jahr 1999 Messungen unter extremen Einsatzbedingungen durchgeführt. Mehr Informationen

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