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  • | TEXTE | 64/2011

    Unterstützung der Markteinführung von Pkw- Klimaanlagen mit dem Kältemittel CO2 (R744)

    Prüfstandsmessungen und Praxistest

  • Unterstützung der Markteinführung von

    Pkw- Klimaanlagen mit dem Kältemittel

    CO2 (R744)

    Prüfstandsmessungen und Praxistest

    von

    Dr. Nicholas Lemke, Julia Mildenberger

    Technische Universität Braunschweig, Braunschweig

    Martin Graz

    Obrist Engineering GmbH, Lustenau (Österreich)

    Im Auftrag des Umweltbundesamtes

    UMWELTBUNDESAMT

    | TEXTE | 64/2011

    UMWELTFORSCHUNGSPLAN DES BUNDESMINISTERIUMS FÜR UMWELT, NATURSCHUTZ UND REAKTORSICHERHEIT

    Forschungskennzahl 3707 46 102 UBA-FB 001508

  • Diese Publikation ist ausschließlich als Download unter http://www.uba.de/uba-info-medien/4184.html verfügbar.

    Die in der Studie geäußerten Ansichten und Meinungen müssen nicht mit denen des Herausgebers übereinstimmen.

    ISSN 1862-4804

    Durchführung Institut für Thermodynamik OBRIST Engineering GmbH der Studie: Technische Universität Braunschweig Rheinstr. 26-27 Hans-Sommer-Str. 5 6890 Lustenau (Österreich)

    38106 Braunschweig

    Abschlussdatum: Januar 2010

    Herausgeber: Umweltbundesamt Wörlitzer Platz 1 06844 Dessau-Roßlau Tel.: 0340/2103-0 Telefax: 0340/2103 2285

    E-Mail: info@umweltbundesamt.de Internet: http://www.umweltbundesamt.de

    http://fuer-mensch-und-umwelt.de/

    Redaktion: Fachgebiet III 1.4 Stoffbezogene Produktfragen Gabriele Hoffmann

    Dessau-Roßlau, Oktober 2011

  • 1 Berichts-Kennblatt

    1. Berichtsnummer UBA-FB 001508

    2. 3.

    4. Titel des Berichts

    Prüfstandsmessungen und Praxistest - Unterstützung der Markteinführung

    von Pkw- Klimaanlagen mit dem Kältemittel CO2 (R744)

    5. Autor(en), Name(n), Vorname(n) 8. Abschlussdatum Dr. Nicholas Lemke (Technische Universität Braunschweig) 28. Februar 2009 Julia Mildenberger (Technische Universität Braunschweig) Martin Graz (Obrist Engineering GmbH) 9. Veröffentli chungs-

    datum 6. Durchführende Institution (Name, Anschrift) 11.10.2011 Institut für Thermodynamik 10. UFOPLAN-Nr. Technische Universität Braunschweig 3707 46 102 Hans-Sommer-Str. 5 38106 Braunschweig 11. Seitenzahl 56 7. Fördernde Institution (Name, Anschrift) 12. Literaturangaben Umweltbundesamt, Postfach 14 06, 06813 Dessau-Roßlau 6 13. Tabellen und

    Diagramme 10 14. Abbildungen 40 15. Zusätzliche Angaben 16. Kurzfassung Im vorliegenden Forschungsvorhaben wurden zwei Pkw-Klimaanlagen hinsichtlich Leistungsfähigkeit und Effizienz untersucht und die Ergebnisse miteinander verglichen. Bei den beiden Anlagen handelt es sich um eine Serienklimaanlage mit dem Kältemittel R134a und um eine Prototypenanlage mit dem Kältemittel CO2 (R744). Die Untersuchungen erfolgten für beide Anlagen jeweils unabhängig voneinander im Fahrzeug auf einem Rollenprüfstand durch die Firma Obrist Engineering GmbH und auf einem Kalorimeterprüfstand durch das Institut für Thermodynamik der Technischen Universität Braunschweig. Während die Kalorimetermessungen vergleichbare Leistungen und Effizienzen für beide Anlagen ergaben, wurden im Fahrzeugeinbau Verbrauchsvorteile für die R744- Anlage durch die Firma Obrist ermittelt. Mit CO2 (R744) als Kältemittel für Klimaanlagen in Pkw steht damit eine insgesamt klimafreundliche Lösung zur Verfügung. 17. Schlagwörter Fahrzeugklimatisierung, CO2, R744, natürliches Kältemittel 18. Preis 19. 20.

  • 2 Report Cover Sheet

    1. Report No. UBA-FB 001508

    2. 3.

    4. Report Title

    Prüfstandsmessungen und Praxistest - Unterstützung der Markteinführung

    von Pkw- Klimaanlagen mit dem Kältemittel CO2 (R744)

    5. Autor(s), Family Name(s), First Name(s) 8. Report Date Dr. Nicholas Lemke (Technische Universität Braunschweig) Februar 28th, 2009 Julia Mildenberger (Technische Universität Braunschweig) Martin Graz (Obrist Engineering GmbH) 9. Publication Date 6. Performing Organisation (Name, Address) October 11th, 2011 Institut für Thermodynamik 10. UFOPLAN-Ref. No. Technische Universität Braunschweig 3707 46 102 Hans-Sommer-Str. 5 38106 Braunschweig 11. No. of Pages 564 7. Sponsoring Agency (Name, Address) 12. No. of Reference Umweltbundesamt, Postfach 14 06, 06813 Dessau-Roßlau 6 13. No. of Tables, Diagrams 10 14. No. of Figures 40 15. Supplementary Notes 16. Abstract

    In the research project two passenger car air-conditioning systems were analyzed with regard to cooling capacity and efficiency. The results were compared with one another. The first system was a standard air-conditioning unit using R134a as a refrigerant. As a second system a CO2 (R744) prototype HVAC unit was used. Both units were investigated on one hand installed in a car on a dynamometer by Obrist Engineering GmbH and on the other hand installed in a calorimetric test rig by Technische Universität Braunschweig, Institut für Thermodynamik. While the tests in the calorimetric test rig showed comparable efficiencies and cooling capacities for both setups, consumption advantages were determined for the R744- air-conditioning unit installed in the vehicle by the company Obrist. With CO2 (R744) as a refrigerant for mobile air-conditioning systems an environmental friendly solu- tion is available.

    17. Keywords mobile air conditioning, CO2, R744, natural refrigerant 18. Price 19. 20.

  • Inhaltsverzeichnis

    4

    Inhaltsverzeichnis

    1 Berichts-Kennblatt ................................................................................................ 2

    2 Report Cover Sheet.............................................................................................. 3

    3 Nomenklatur ......................................................................................................... 6

    4 Vorwort ................................................................................................................. 8

    5 Motivation ............................................................................................................. 9

    5.1 Ausgangssituation .......................................................................................... 9

    5.2 Ziel ................................................................................................................ 10

    5.3 Aufgabenstellung und Lösungsweg .............................................................. 11

    6 Teil A: Ausrüstung des Fahrzeuges und Messungen am Rollenprüfstand durch

    OBRIST Engineering GmbH .............................................................................. 13

    6.1 Projektbeschreibung ..................................................................................... 13

    6.2 R744 Klimasystem ........................................................................................ 14

    6.2.1 R744 Verdichter ...................................................................................... 15 6.2.2 R744 Gaskühler ...................................................................................... 15 6.2.3 R744 Verdampfer .................................................................................. 15 6.2.4 R744 Akkumulator ................................................................................. 16 6.2.5 R744 Interner Wärmetauscher “IHX” ..................................................... 16 6.2.6 R744 Expansionseinheit ......................................................................... 16 6.2.7 R744 Verbindungstechnik ...................................................................... 17

    6.3 Testbedingungen .......................................................................................... 18

    6.3.1 Pull Down Test ........................................................................................ 18 6.3.2 Kraftstoffverbrauchstest .......................................................................... 18

    6.4 Testergebnisse ............................................................................................. 24

    6.4.1 Pull Down Test ........................................................................................ 24 6.4.2 Kraftstoffverbrauchstest .......................................................................... 25

    6.5 Zusammenfassung Teil A ............................................................................. 27

  • Inhaltsverzeichnis

    5

    7 Teil B: Prüfstandsmessungen des Instituts für Thermodynamik ......................... 29

    7.1 Aufbau der Versuchseinrichtung ................................................................... 29

    7.1.1 Kältemittelseite ....................................................................................... 30 7.1.2 Messtechnik ............................................................................................ 32 7.1.3 Messverfahren ........................................................................................ 33

    7.2 Auswahl geeigneter Messpunkte .................................................................. 3