Vorwort - Expert

Vorwort
Der vorliegende Tagungsband der sechsten Veranstaltung “PKW-Klimatisierung“ bietet einen Überblick über technische Lösungen, Trends und aktuelle Forschungsergebnisse rund um das Thema der Fahrzeugklimatisierung.
Im ersten Beitrag wird umfassend der aktuelle Stand der Technik und der Entwicklungsmethoden am Beispiel eines aktuellen Oberklassefahrzeuges mit Vier-ZonenKlimatisierung, moderner Sensor-, Bedienungs- und Regelungstechnologie, sowie
Strategien zur Klimatisierung in Fahrzeugen mit Start-Stopp-Funktion erläutert.
Der folgende Artikel beschäftigt sich mit einem neuen Ansatz, den Bauraumbedarf
von Absorbtionskälteanlagen durch die Anwendung der Membrantechnologie soweit
zu reduzieren, dass diese für den Einsatz von mobilen Kälteanlagen eine interessante Alternative darstellen. Im Anschluss wird ein Überblick über den Stand der Entwicklung zum Thema Luftfiltration mit besonderem Fokus auf die Abscheidung von
Feinstäuben und der Umluftfiltration gegeben.
Ein wesentlicher Entwicklungsschwerpunkt im Bereich der Fahrzeugklimatisierung ist
die Reduzierung des Kraftstoffverbrauches ohne wesentliche Einschränkungen des
thermischen Komforts der Insassen. Mit dieser Thematik befassen sich mehrere Autoren im Rahmen der Tagung. Eine repräsentative Erfassung des Mehrverbrauches
ist in diesem Zusammenhang sowohl rechnerisch als auch messtechnisch nur
schwer zu ermitteln und eng verknüpft mit dem Nutzungsprofil des Fahrzeuges. Neben einer optimierten Regelungsstrategie und einem effizienteren Betrieb des Kältekreislaufes ist der Einsatz von passiven Maßnahmen zur Reduzierung des Wärmeaustausches der Fahrgastzelle mit der Umgebung eine weitere Möglichkeit den
Kraftstoffeinsatz für die Klimatisierung zu verringern.
Das Heizleistungsdefizit effizienter Verbrennungsmotoren hat in den vergangenen
Jahren den Einsatz von Zuheizmaßnahmen erfordert. Eine intelligente Gestaltung
und Regelung der Stoff- und Energieströme während des Heizbetriebes kann auch
im Winter den Kraftstoffmehrverbrauch reduzieren.
Ein signifikanter Kraftstoffmehrverbrauch wird durch den Klimaanlagenbetrieb im
Sommerfall verursacht. Eine Möglichkeit, die Effizienz des Kältekreislaufes zu steigern, ist die Umsetzung einer zweistufigen Entspannung des Kältemittels mit Hilfe
eines Ejektor-Verdampfers. Entscheidend für den Mehrverbrauch durch die Klimatisierung ist in der Regel der stationäre Betrieb des Kältekreislaufes, bei dem der Kältemittelverdichter in Teillast betrieben wird. Ein Beitrag beschäftigt sich daher intensiv
mit der rechnergestützten, optimalen Auslegung des Kreislaufes für diesen Betriebspunkt.
Berechnung und Simulation der Temperaturverteilung und Strömungsverhältnisse im
Fahrzeug sind ein fester Bestandteil der Entwicklung der Fahrzeugklimatisierung geworden. Die korrekte, durch Wärmestrahlung und freie Konvektion getriebene Erfassung der Temperaturverteilung während der passiven Aufheizung der Fahrgastzelle
konnte bisher jedoch nur sehr grob oder mit erheblichem Aufwand wiedergegeben
werden. Ein neuer Simulationsansatz liefert hier innerhalb akzeptabler Rechenzeiten
hinreichend genaue Ergebnisse.
Die Auslegung und Konstruktion der Komponenten des Kältekreislaufes wird ebenfalls immer intensiver mit Hilfe von Berechnungsprogrammen unterstützt. Am Beispiel
von Untersuchungen zum Betriebsverhalten von Verflüssigern wird vermittelt, wie
experimentelle Ergebnisse und rechnergestützte Simulation sich sinnvoll ergänzen
und zur Optimierung dieser Komponente beitragen können.
Der abschließende Themenblock beschäftigt sich umfassend mit den Herausforderungen der Fahrzeugklimatisierung von Hybrid-Fahrzeugen. Be- und Entladezyklen
der Batterie von Hybrid- oder Elektrofahrzeugen generieren eine nicht zu vernachlässigende Verlustleistung in Form von Wärme. Daher muss der Elektrospeicher in der
Regel gekühlt werden, um dessen Betriebssicherheit und Dauerfestigkeit sicherstellen zu können. Insbesondere unter Heißlandbedingungen ist dabei die von der Fahrzeugklimaanlage erzeugte Kälte die einzig sinnvoll nutzbare Wärmesenke, um die
Verlustleistung abführen zu können. Zwei Beiträge befassen sich daher mit der Problematik, einen sinnvollen Kompromiss zwischen Klimakomfort und Batterielebensdauer zu finden. Auf der anderen Seite bietet ein unabhängig steuerbarer elektrischer
Kältemittelverdichter neue Möglichkeiten den Klimakomfort gegenüber konventionellen Fahrzeugarchitekturen zu optimieren.
Während bei verbrennungsmotorisch angetriebenen Automobilen zumindest im stationären Betrieb Abwärme in der Regel ausreichend zur Verfügung gestellt werden
kann, ist die Heizung rein elektrisch betriebener Fahrzeuge eine Funktion, die sich
unmittelbar auf die Reichweite des Fahrzeuges auswirkt. Bei einer elektrisch betriebenen Heizung ist darüber hinaus zu entscheiden, ob diese über einen Wasserkreislauf und einen konventionellen Wärmetauscher der Heiz-Klimaanlage, oder direkt auf
die zu klimatisierende Luft wirken soll.
Auch brennstoffbetriebene Heizaggregate sind eine wirksame Alternative für die Beheizung von Elektrofahrzeugen. Zur Vermeidung der Belastung durch fossile Brennstoffe wird ein effizientes, emissionsneutrales Brennverfahren vorgestellt. Die Optimierung solcher Heizaggregate und deren Komponenten, wie z.B. Membranpumpen
zur Kraftstoffförderung, tragen ebenfalls zur Reduzierung des Energiebedarfes zur
Fahrzeugklimatisierung bei.
Mein Dank gilt an erster Stelle den Autoren, die mit ihren Beiträgen wieder eine interessante und attraktive Tagung ermöglicht haben. Den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern vom Haus der Technik danke ich für die Organisation der Tagung, sowie dem
Expert Verlag für die Erstellung des Tagungsbandes.
München, im Oktober 2009
Dr.-Ing. Jörn Hofhaus