Zusammenfassung
Einige Prüfstände der Audi AG und deren Spezifikationen sowie Aufgaben werden beschrieben. Diese sind ein Klimawindkanal (Bj. 2007) und eine Klimakammer (Bj. 1971). Für einen Prüfstand zur Messung der Heizung, Lüftung und Klimaanlage werden Hinweise zur Auswertung von Messungen gegeben. Dies betrifft insbesondere die Ermittlung von Massen- und Wärmeströmen an Heizungswärmeübertragern und Verdampfern. Hierzu werden Beispiele aus der Praxis genannt. Ein Prüfstand für komplette Kältemittel-Kreisläufe mit alternativen Kältemitteln ist ähnlich aufgebaut und wurde erweitert. Mit einem sehr einfachen Prüfstand können mit der Innendruckmethode die Luftmassenströme durch den Fahrgastraum ermittelt werden. Die Möglichkeiten der Innendruckmethode werden dargestellt. Eine Beregnungsanlage mit einer schwenkbaren Hebebühne wird gezeigt und die Prüfvorschriften werden genannt.
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Hucho WH (2005) Windkanäle. In: Hucho WH (Hrsg). Aerodynamik des Automobils. Vieweg Verlag, Wiesbaden. Nachdruck (2008) Vieweg + Teubner GWV Fachverlage GmbH.
Nachdruck (2008) Vieweg + Teubner GWV Fachverlage GmbH.
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Über Fehlermöglichkeiten bei der Auswertung thermodynamischer Messungen an Wärmeaustauschern zur Pkw-Klimatisierung berichtete Großmann (2006).
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Gemäß der ICAO (International Civil Aviation Organization) gibt es Normbedingungen für NN (Normal Null). Diese sind p0 = 1013,25 hPa und T0 = 288,15 K entsprechend 15 °C. Dabei wird eine Schichtung der Lufttemperatur von − 0,65 K für 100 m berücksichtigt.
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Das Äthylenglykol-Wassergemisch muss kontrolliert und rechtzeitig ausgewechselt werden. Hinweis: Der Prüfstand sollte, bevor er mit einem Äthylenglykol-Wassergemisch betrieben wird, mit destilliertem Wasser kalibriert werden, da die Stoffwerte von Wasser sehr genau bekannt sind.
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Diese Darstellung ist heute Standard. Das Wort wahr bedeutet aber nicht, dass die Messergebnisse korrekt sind.
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Gelegentlich wird die mittlere spezifische Wärmekapazität von Kühlmitteln noch in Labors mit älteren Methoden ermittelt. Die mittlere spezifische Wärmekapazität wird hauptsächlich bei Gasen, insbesondere bei der feuchten Luft angewendet (Mollier-h, x-Diagramm und dazugehörige Formeln).
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Zusammenhang: Um die Temperatur des Kühlmittelmassenstroms von ϑ 1 auf ϑ 2 abzusenken, ist der Wärmestrom \( \dot{Q}={{\dot{m}}_{Fluid}}\cdot\int\limits_{{{\vartheta}_{2}}}^{{{\vartheta }_{1}}} {c(\vartheta)}\cdot d\vartheta = {{\dot{m}}_{Fluid}}\cdot \left(\int\limits_{0}^{{{\vartheta}_{1}}}{c(\vartheta)}\cdot d\vartheta-\int\limits_{0}^{{{\vartheta}_{2}}}{c( \vartheta )}\cdot d\vartheta \right)\) erforderlich. Mit der mittleren spezifischen Wärmekapazität\({{c}_{m}}=[ c ]_{0}^{\vartheta }=\ \frac{1}{\vartheta }\ \cdot \int\limits_{0}^{\vartheta }{c( \vartheta)}\cdot d\vartheta \) wird \(\dot{Q}={{\dot{m}}_{Fluid}}\cdot ( {{c}_{m,1}}\cdot {{\vartheta }_{1}}-{{c}_{m,2}}\cdot {{\vartheta }_{2}} )\). Hinweis: Die mittlere spezifische Wärmekapazität c m darf nicht mit \(\frac{{{c}_{1}}+{{c}_{2}}}{2}\) verwechselt werden.
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Siehe Abschn. 8.3.3.1 „Ableitung des Enthalpiestroms“.
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Die gesamte Menge besteht aus der Summe der Luftmenge und der Wassermenge\(m={{m}_{L}}+{{m}_{W}}\). Mit \(x=\frac{{{m}_{W}}}{{{m}_{L}}}\) folgt \({{m}_{L}}=\frac{m}{1+x}\). \(x=0,622\cdot \frac{{{p}_{sat}}\cdot \varphi }{{{p}_{amb}}-{{p}_{sat}}\cdot \varphi }\) [kgWasser/kgLuft] Wassergehalt bzw. absolute Feuchte. \({{p}_{sat}}={{\left( \frac{\vartheta }{100}+1,098 \right)}^{8,02}}\cdot 288,68\) [Pa] Sättigungspartialdruck nach DIN 4108–5:1981. Gültigkeitsbereich 0 °C < ϑ < 30 °C, verwendbar bis 50 °C. Eine genauere Approximation liefert Glück (1991), s. auch Recknagel et al. (2013, S. 166).
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Reichelt J (1974) Unverdampfte Flüssigkeitsanteile im überhitzten Kältemittelsaugdampf und ihr Einfluss auf den Kältemittelkreisprozess. Dissertation, Universität Stuttgart.
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Um diese Nachteile zu umgehen, können Luftproben entnommen werden. Diese werden z.B. auf Raumtemperatur erwärmt. Bei gleichem Wassergehalt befindet sich dann die r. F. in einem genauen Messbereich. Siehe hierzu Böttcher (2007), S. 72.
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Hinweis: In der Vorrichtung zur Messung des Luftmassenstroms strömt trockene Luft, aber auch ein Anteil an Wasserdampf. Der trockene Luftmassenstrom kann berechnet werden. Dieser strömt durch den Prüfstand und den Verdampfer. Vor dem Verdampfer wird diesem so viel Wasser zugefügt, bis der gewünschte Zustand der r. F. erreicht ist. Die Summe aus dem trockenen Luftmassenstrom und dem mitgeführten Wasserdampfstrom ist dann der feuchte Luftmassenstrom vor dem Verdampfer.
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Siehe Abschn. 3.4 „Ermittlung des Belüftungsstroms“.
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Entlüftungssystem ist geschlossen bzw. abgedichtet.
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Diese entstehen aus dem Zusammenspiel des Gebläses mit den Druckverlusten der durchströmten Komponenten vom Lufteintritt an der Motorhaube bis zum Fahrgastraum.
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In der EN ISO 5167–1: 1995 wird mit der Stolz-Gleichung (S. 18) der Durchflusskoeffizient mit der Reynoldszahl und dem Durchmesserverhältnis der Blenden sehr genau erfasst. Die alte DIN 1956 ist dagegen unkomfortabel.
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Zur Ermittlung gibt es u. a. folgende Methoden: Mess ung des gesamten ausgebauten Belüftungssystems mit speziellen Prüfständen. Die Beschaffung der einzelnen Komponenten und der korrekte Aufbau sind zeitraubend und arbeitsintensiv. In vielen Fällen können die Komponenten, wie Bauteile des Wasserkastens etc., überhaupt nicht beschafft werden (Fahrzeuge der Wettbewerber).
Messung durch Erweiterung der Innendruckmethode. Großmann (2005, S. 766 und 767) erweiterte die Innendruckmethode wie folgt: Für den Betrieb des Belüftungssystems werden bei geschlossenem Entlüftungssystem (z.B. mit Klebebänder abgedichtet) definierte Luftmassenströme dem Fahrgastraum zu- bzw. abgeführt. Die Belüftungslinie wird mittels Rechnung ermittelt. Nachteilig ist, dass das Entlüftungssystem meistens nur durch aufwändige Montagearbeiten geschlossen werden kann. Hierzu muss in vielen Fällen der hintere Stoßfänger und die inneren Seitenverkleidungen im Kofferraum demontiert und später wieder montiert werden.
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Die Kombination kann bei der Prüfung kritischer sein als die extremen Einstellungen.
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Siehe Abschn. 11.4 „Prüfstand zur Messung des Luftstroms durch den Fahrgastraum“.
Literatur
78/317/EEC European Commission (1977) Defrosting and demisting systems of glazed surfaces of motor vehicles (Scheibenenteisung und Trocknung)
ADR 15 Australian Design Rule, Demisting of Windscreen (Scheibenentfeuchtung)
Böttcher C (2007) Wasserspeicherung in einem Klimagerät. Dissertation, VDM Verlag Dr. Müller, Saarbrücken, S. 72
Burger R, Stalter M (2007) Einfluss von Öl im Kältemittelkreislauf. In: Hofhaus J (Hrsg). Pkw-Klimatisierung V. Expert Verlag, Renningen, S 102
FMVSS 103 Federal MotorVehicle Safety Standards, Windshield defrosting and defogging systems (Windschutzscheibenentfeuchtung und Beschlagentfernung)
EN ISO 5167-1 (1995) Durchflussmessung von Fluiden mit Drosselgeräten
DIN 1946-3 (2006–07) Raumlufttechnik – Klimatisierung von Personenkraftwagen und Lastkraftwagen
DIN 4108-5 (1981) Wärmeschutz im Hochbau, Berechnungsverfahren
Glück B (1991) Zustands-und Stoffwerte (Wasser, Dampf, Luft), Verbrennungsrechnung, Verlag für Bauwesen, Berlin
Großmann H (2005) Heizung, Lüftung, Klimatisierung von Pkw. In: Hucho WH (Hrsg). Aerodynamik des Automobils, Vieweg Verlag, Wiesbaden, S 766, 767
Großmann H (2006) Fehlermöglichkeiten bei der Auswertung thermodynamischer Messungen an Wärmeaustauschern zur Pkw-Klimatisierung. In: Reichelt J (Hrsg). Messen und Messtechnik bei Kfz-Klimaanlagen und deren Komponenten – im Labor u d auf der Strasse. 8. Karlsruher Fahrzeugklima-Symposium am 11. Mai 2006, Karlsruhe
Hucho WH (2005) Windkanäle. In: Hucho WH (Hrsg). Aerodynamik des Automobils. Vieweg Verlag, Wiesbaden
Nachdruck (2008) Vieweg u. Teubner GWV Fachverlage GmbH
ICAO International Civil Aviation Organization, Standardatmosphäre (ISA)
Recknagel H et al (2013) Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik. In: Schramek ER (Hrsg). Oldenbourg Industrieverlag, München, S. 166
Reichelt J (1974) Unverdampfte Flüssigkeitsanteile im überhitzten Kältemittelsaugdampf und ihr Einfluss auf den Kältemittelkreisprozess. Dissertation, Universität Stuttgart
Senkpiel K, Korthues M (2006) Lufthygienische Beurteilung von Pkw-Innenraumfiltern. FAT – Schriftenreihe Nr. 201, Frankfurt am Main, S 99 ff.
Stalter M (2006) Ölzirkulationsmessungen in Kfz- Kältemittel -kreisläufen. In: Reichelt J (Hrsg). Messen und Messtechnik bei Kfz-Klimaanlagen und deren Komponenten – im Labor und auf der Strasse. 8. Karlsruher Fahrzeugklima-Symposium am 11. Mai 2006, Karlsruhe
VDI 6032 (2004) Hygienische Anforderungen an die Lüftungstechnik in Fahrzeugen zur Personenbeförderung, Beuth Verlag
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Großmann, H. (2013). Prüfstände. In: Pkw-Klimatisierung. VDI-Buch. Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-39841-4_11
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