ANALIZA TERMODYNAMICZNA UKŁADU KLIMATYZACJI

MODELOWANIE INśYNIERSKIE
Gliwice 2010
ANALIZA TERMODYNAMICZNA UKŁADU KLIMATYZACJI
SAMOCHODOWEJ
DANIEL TRZEBIŃSKI, IRENEUSZ SZCZYGIEŁ
Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska
e-mail: [email protected],ireneusz.szczygiel@ polsl.pl
Streszczenie.
W publikacji przeanalizowano pracę układu klimatyzacji samochodowej. Wraz z
rozwojem społeczeństwa coraz większą uwagę zwraca się na poczucie komfortu
w pomieszczeniach. Ostatnio coraz większą wagę przywiązuje się do komfortu
cieplnego w czasie podróŜy w samochodach, autobusach czy pociągach. Związane
jest to przede wszystkimi z faktem, Ŝe w pojazdach spędza się coraz więcej czasu
oraz ze wzrostem średnich temperatur powietrza w miesiącach letnich. Problem
jest tym większy, iŜ w upalne dni temperatura wewnątrz pojazdu moŜe wynosić
nawet powyŜej 40°C, a to przekłada się na obniŜenie sprawności psychoruchowej,
co z kolei ma bezpośredni wpływ na bezpieczeństwo. Jedynym sposobem na
Ŝądanej temperatury wewnątrz pojazdu jest zastosowanie
utrzymanie
klimatyzacji. Jak pokazują dane Instytutu Badań Rynku Motoryzacyjnego
SAMAR, z roku na rok jest ona coraz popularniejsza w nowych pojazdach.
Problemem, z jakim wiąŜe się zastosowanie klimatyzacji, jest konieczność
dodatkowego obciąŜenia silnika samochodu mocą spręŜarki układu klimatyzacji,
co ma znaczący wpływ na zuŜycie paliwa. RozwaŜono dwa warianty systemu: z
zaworem termostatycznym i zmienną pojemnością skokową spręŜarki oraz z
dławikiem i stała pojemnością skokową spręŜarki. Przeanalizowano takŜe wpływ
ubytku czynnika roboczego oraz zmianę temperatury powietrza dopływającego do
wymienników na wydajność chłodniczą układu, jego efektywność, oraz moc
niezbędną do napędu spręŜarki. Analizę wykonano zarówno dla czynnika R134a,
szeroko stosowanego w klimatyzacji samochodowej, a takŜe dla R744.
MODELOWANIE INśYNIERSKIE
Gliwice 2010
THERMODYNAMIC ANALYSIS OF CAR AIR CONDITIONING SYSTEM
DANIEL TRZEBIŃSKI, IRENEUSZ SZCZYGIEŁ
Institute of Thermal Technology, Silesian University of Technology
e-mail: [email protected],ireneusz.szczygiel@ polsl.pl
Summary. In this paper thermodynamic analysis of car air conditioning system
was investigated. The problem of proper thermal comfort inside the compartments
is seriously treated nowadays. The techniques of achieving quite good effects of
thermal comfort are well recognized in the habitats, but in mobile spaces, like
cars, trains and buses are still under development. Temperature in an vehicle cabin
is closely related with the occurrence of traffic accidents. In hot summer days
internal temperature often exceeds +40°C. So it is obvious, that the thermal
conditions in the vehicles' cabins directly influences on the driver's and passengers
safety.An optimum A/C unit should assure thermal comfort under time varying
thermal loads with minimal energy consumption. Compressor in the unit is driven
by the vehicle engine and therefore considerably increases the fuel consumption.
In the paper thermodynamic analysis of car air cooler is presented. Two kinds of
refrigerants are considered: R134a - widely used in automotive air condition
systems, and R744 - new refrigerant for air conditioning. Typical refrigerator
cycles are studied. One with uncontrolled orifice and non controlled compressor,
second with thermostatic controlled expansion valve and externally controlled
compressor. The influence of refrigerant charge and the inlet air temperature on
the coefficient of performance, exergy efficiency, heat flux and temperature in
evaporator and compressor net power was investigated. The impact of improper
refrigerant charge on the performance of A/C systems was also checked.