Ocena stanu termicznego wnętrza kabiny samochodu

• Autorzy: Orzechowski T. , Skrobacki Z.

Warianty tytułu

EN

Evaluation of thermal interior of the passenger compartment

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zadaniem układu grzewczego i klimatyzacyjnego w samochodzie jest zapewnienie najkorzystniejszych warunków mikroklimatu wnętrza pojazdu, w którym człowiek czuje się dobrze, a funkcjonowanie jego organizmu przebiega najkorzystniej, czego obrazem jest stała temperatura wewnętrzna ciała (~37oC). Z czynników mających wpływ na częstość szkód w ruchu drogowym temperatura jest na trzecim miejscu po alkoholu i pasach bezpieczeństwa, co jest związane z wydajnością człowieka, która spada zarówno w zimnym jak i zbyt gorącym otoczeniu. Stan termiczny we wnętrzu pojazdu jest utrzymywany systemem klimatyzacji, który jest wysoce energochłonny. Szacuje się, że praca sprężarki powoduje 12-17% zwiększone zużycie paliwa w samochodach średniej wielkości. W pojazdach napędzanych silnikiem elektrycznym skutkuje to obniżeniem i tak przecież stosunkowo niedużego zasięgu. W pracy zaproponowano układ równań opisujących warunki termiczne wewnątrz kabiny samochodu, które są wynikiem odpowiednich bilansów energii dla powietrza, elementów wewnętrznych i szyb. Uwzględniono zmienne warunki transmisyjne materiałów przezroczystych dla promieniowania w zakresie krótko i długofalowym. Zamieszczono przykładowe obliczenia zmiany temperatury we wnętrzu pojazdu przy prędkości 0 i 50 km/h przy zadanym i obniżonym o połowę strumieniu masy powietrza nawiewanego przez układ klimatyzacyjny.

EN

The task of the heating and air-conditioning system in the car is to provide the best conditions microclimate inside the vehicle, that feels good, and the functioning of the organism occurs most preferably. Its image is a constant internal temperature of the body. On the factors influencing the road accidents the temperature is in third place after alcohol and seat belts. It is related to human motility, which decreases both in cold and too hot environments. The thermal comfort of the vehicle interior is maintained by the air conditioning system, which consumes high energy. It is estimated that the work of the compressor results in 12-17% increased fuel consumption in a mid-size cars. In case of vehicles powered by an electric motor it results in a lower range. The paper proposes a set of equations describing the thermal conditions inside the cabin of the car, which are the result of appropriate energy balances for air, internal components and glass. In case of transparent materials variable transmission conditions for radiation in the short and long wave length range are included. Is an example of the calculation of changes in temperature inside the vehicle at a speed of 0 and 50 km /h and at a given and reduced by half of the air mass flux of the supplied through the air conditioning system.

Słowa kluczowe

PL

warunki termiczne; klimatyzacja; bilans cieplny kabiny samochodu; AC w zmiennych warunkach klimatycznych

EN

thermal and air conditioning; heat balance; car cabin; AC in variable climate limits

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 4
• Strony: 5153--5160, CD 2
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., wz.

Twórcy

autor

Orzechowski T.

• Politechnika Świętokrzyska, Wydział Inżynierii Środowiska, EcoClimatica Assoc, 25-314 Kielce, Al. 1000-lecia Państwa Polskiego 7

autor

Skrobacki Z.

• Politechnika Świętokrzyska, Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn, Katedra Pojazdów Samochodowych i Transportu, 25-314 Kielce, Al. 1000-lecia Państwa Polskiego 7

Bibliografia

• 1. Alahmer A., Ahmed Mayyas, Abed A. Mayyas, M.A. Omar, Dongri Shan, Vehicular thermal comfort models; a comprehensive review, Applied Thermal Engineering 31 (2011) 995-1002.
• 2. Chiu C.-C, Tsai N.-C., Lin C,-C., Construction of thermodynamic model and temperature regulation by near-LQR for electric vehicle, International Journal of Thermal Sciences 81 (2014) 106-117.
• 3. Chiu C.-C, Tsai N.-C., Lin C,-C., Near-optimal order-reduced control for A/C (air-conditioning) system of EVs (electric vehicles), Energy 66 (2014) 342-353.
• 4. Hein A. M. Daanen, Evertvan de Vliertb, Huang X., Driving performance in cold, warm, and thermoneutral environments, Applied Ergonomics 34 (2003) 597–602.
• 5. Fanger P. O., Komfort cieplny, Arkady, Warszawa, 1974.
• 6. Farzaneh Y., Tootoonchi A. A., Controlling automobile thermal comfort using optimized fuzzy controller, Applied Thermal Engineering 28 (2008) 1906–1917.
• 7. Incropera F. P., DeWitt D. P., Bergman T. L., Lavine A. S., Fundamentals of Heat and Mass Transfers, sixth ed., John Wiley & Sons Inc., U.S.A, 2006.
• 8. Kambly K. R., Bradley T. H., Estimating the HVAC energy consumption of plug-in electric vehicles, Journal of Power Sources 259 (2014) 117-124.
• 9. Kambly K., Bradley T. H., Geographical and temporal differences in electric vehicle range due to cabin conditioning energy consumption, Journal of Power Sources 275 (2015) 468-475.
• 10. Khayyam H., Adaptive intelligent control of vehicle air conditioning system, Applied Thermal Engineering 51 (2013) 1154-1161.
• 11. Khayyam H., Kouzani A. Z., Hu E. J., Nahavandi S., Coordinated energy management of vehicle air conditioning system, Applied Thermal Engineering 31 (2011) 750-764.
• 12. Kulkarni M. R., Hong F., Energy optimal control of a residential space-conditioning system based on sensible heat transfer modeling, Building and Environment 39 (2004) 31 – 38.
• 13. Lambert M. A., Jones B. J., Automotive adsorption air conditioner powered by exhaust heat. Part1: conceptual and embodiment design, Journal of Automobile Engineering 220 (2006) 959-972.
• 14. Lee J. W., Jang E. Y., Lee S. H., Ryou H. S., Choi S., Kim Y., Influence of the spectral solar radiation on the air flow and temperature distributions in a passenger compartment, International Journal of Thermal Sciences 75 (2014) 36-44.
• 15. Liang Y. Y., Hu J. C., Chen J. P., Shen Y. G., Du J., A transient thermal model for full-size vehicle climate chamber, Energy and Buildings 85 (2014) 256–264.
• 16. Marcos D., Pino F. J., Bordons C., Guerra J. J., The development and validation of a thermal model for the cabin of a vehicle, Applied Thermal Engineering 66 (2014) 646-656.
• 17. Mezrhab A., Bouzidi M., Computation of thermal comfort inside a passenger car compartment, Applied Thermal Engineering 26 (2006) 1697–1704.
• 18. Orzechowski T., Ziętala K., Wpływ właściwości absorpcyjnych farb na komfort cieplny w pomieszczeniu, Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja, 45/8 (2014) 312-316.
• 19. Orzechowski T., Determining local values of the heat transfer coefficient on a fin surface, Experimental Thermal and Fluid Science (2007) 31, 947–955.
• 20. Pastuszko R., Pool boiling on micro-fin array with wire mesh structures, International Journal of Thermal Sciences (2010) 49, 2289-2298.
• 21. Skrobacki Z., Selected methods for the estimation of the logistic function parameters, Eksploatacja i Niezawodność 3 (2007) 52-56.
• 22. Zhu S., Demokritou P., Spengler J., Experimental and numerical investigation of micro-environmental conditions in public transportation buses, Building and Environment 45 (2010) 2077-2088.
• 23. Zlatoper, Th.-J., Determinants of motor vehicle deaths in the United States: a cross-sectional analysis. special issue: theoretical models for traffic safety, Accid. Anal. Prev. 23 (5) (1991) 431–436.