Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4531
Main Title: Optimierung des Heiz- und Klimakonzepts zur Reduktion der Wärme- und Kälteleistung im Fahrzeug
Translated Title: Optimisation of the HVAC-Concept to reduce the energy amount for heating and cooling the vehicle cabin
Author(s): Schüppel, Fabian
Advisor(s): Schindler, Volker
Referee(s): Friedrich, Horst E.
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät V - Verkehrs- und Maschinensysteme
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Bei sehr niedrigen Temperaturen tritt bei batterieelektrischen Fahrzeugen eine erhebliche Reichweitenreduktion durch die Heizung und Klimatisierung des Innenraums auf. In dieser Arbeit wird ein Ansatz zur Entspannung des Zielkonflikts zwischen Reichweite und thermischem Komfort vorgestellt. Dafür werden Auslegungskriterien für das Heating, Ventilation and Air Conditioning System (HVAC-System) von Kraftfahrzeugen mit Hilfe statistischer Wetter- und Fahrzeugbewegungsdaten erarbeitet. Es werden Heiz- und Kühlsysteme für Fahrzeuge und Möglichkeiten zur Reduktion von Wärmeübertragung in und aus dem Fahrgastraum vorgestellt. Der Leistungs- und Energiebedarf wird anhand der erarbeiteten Auslegungskriterien und mit Hilfe eines Fahrgastraumsimulationsmodells ermittelt. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt dabei auf der Reduktion der Energiemenge bei konstantem Komfort gegenüber dem Serienstand. Dabei werden die Wärmeströme der einzelnen Wärmetransportmechanismen, Zuluft, Abluft, Wärme- und Wasserdampfabgabe der Insassen sowie die Aufheizung und Abkühlung der thermischen Massen ermittelt, um daraus die Verbesserungsmaßnahmen mit dem größten Nutzen abzuleiten. Darauf aufbauend werden Konzepte zur Optimierung des HVAC-Systems und der Fahrzeugkabine für ein Fahrzeug des A- und C-Segments erstellt und die Reduktion im Leistungs- bzw. Energiebedarf ermittelt. Durch die Maßnahmen Wärmepumpe, direkte Beheizung und Kühlung, Wärmedämmung, Umluftbetrieb, Vorkonditionierung und reduzierte thermische Massen ergeben sich Energieeinsparungen gegenüber einem Standardfahrzeug mit einer elektrischen Widerstandsheizung zwischen 70 und 80%.
Battery electric vehicles (BEV) have a strongly reduced driving range at both very low und very high temperatures due to cabin heating and cooling. The main focus of this study was to identify solutions to the conflict of objectives between driving range and thermal comfort in battery electric vehicles. The study introduces new criteria for the design of heating, ventilation and air conditioning systems (HVAC) with the aim of exploring possibilities to reduce heat transmission, using statistic weather and real vehicle movement data. Based on these novel HVAC design criteria, the energy and power demand for heating and cooling are determined with the aid of a passenger cabin simulation model. The main goal was to reduce the energy amount of HVAC systems while at the same time maintaining a constant level of thermal comfort. For this purpose, the particular impacts of heat transmission mechanisms, such as inlet air, exhaust air, heat and humidity released by car occupants, as well as heating and cooling of the thermal mass, were assessed to identify the most effective measures for energy demand reduction. Based on these findings, concepts for the optimisation of HVAC systems were developed as well as improved passenger compartment designs for segment A and B vehicles, whose energy demands were then simulated. The study has shown that with the help of heat pumps and by using the effects of measures such as direct heating and cooling, insulation, recirculation air, preconditioning, and reduced thermal masses significant energy savings of between 70% and 80% can be achieved compared with a standard vehicle with PTC heating.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus4-68197
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/4828
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4531
Exam Date: 19-Feb-2015
Issue Date: 24-Aug-2015
Date Available: 24-Aug-2015
DDC Class: 629 Andere Fachrichtungen der Ingenieurwissenschaften
Subject(s): Heizung
Klimatisierung
Fahrzeug
Effizienz
PKW
Heating
airconditioning
ventilation
vehicle
efficiency
Usage rights: Terms of German Copyright Law
ISBN: 978-3-7369-9029-6
Appears in Collections:Technische Universität Berlin » Fakultäten & Zentralinstitute » Fakultät 5 Verkehrs- und Maschinensysteme » Institut für Land- und Seeverkehr (ILS) » Publications

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
schueppel_fabian.pdf18.51 MBAdobe PDFThumbnail
View/Open


Items in DepositOnce are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.