Energy Efficiency and Climate Comfort

Die Forschungsgruppe Energieeffizienz und Klimakomfort beschäftigt sich mit energieeffizienten Konzepten zur Klimatisierung. Für die Konditionierung von Räumen wird heutzutage viel Energie aufgewendet. Schätzungsweise werden jährlich in den USA 26 Mrd. Liter, in Europa 6,9 Mrd. Liter und in Japan werden 1,7 Mrd. Liter Kraftstoff nur zum Kühlen der Fahrzeugkabine verbraucht [1]. Während beim Verbrennungsmotor ausreichend Abwärme genutzt werden kann, stellt der Antriebsstrang eines Elektronfahrzeugs nicht mehr ausreichend Energie zum Heizen des Innenraums zu Verfügung. Die Energie zum Klimatisieren wird der Batterie entnommen und verringert somit die Reichweite. Auch im Gebäudesektor steigt der jährliche Energiebedarf für Klimaanlagen in Wohn- und Bürogebäuden. Mit 2.021 TWh ist der Verbrauch von 2016 gegenüber 1990 um 232% gestiegen und entspricht schätzungsweise 10% des weltweiten Energiebedarfs [2].

Innovationen wie autonomes Fahren und Klimatisierungstechnologien erfordern neue Denkweisen und Ansätze der Klimatisierung um Anforderungen an Nachhaltigkeit und der Innenraumgestaltung gerecht zu werden.

Der thermische Komfort ist dabei eine wesentliche Auslegungsgröße, die über Akzeptanz und Zufriedenheit neuer Konzepte entscheidet. Komfortbeurteilungen stellen zudem die Grundlage für Energiebetrachtungen dar. Neue Klimatisierungskonzepte für Fahrzeuge in Räume müssen im Vergleich zu etablierten Ansätzen thermischen Komfort gewährleisten und zugleich den Energieverbrauch für Heizen und Kühlen deutlich reduzieren. Neben dem Komfortaspekt ist die thermische Behaglichkeit des Menschen eng mit seiner Leistungsfähigkeit verknüpft. Ungünstige thermische Bedingungen haben starken Einfluss auf Konzentration und Reaktionszeit [3]. Für eine ganzheitliche Betrachtung von Entwicklung, Analyse und Bewertung neuer Konzepte stellt die Modellierung von Klimakomfort einen großen Aufgabenbereich der Forschungsgruppe Energieeffizienz und Klimakomfort dar. Das Ziel ist ergonomische Klimatisierung und Verringerung des Energiebedarfs für Heizen und Kühlen.

Ziele:

Energie- und Effizienzbewertung neuer Klimakonzepte im Fahrzeug- und Gebäudesektor.

Schwerpunkte:

• Effizienzsteigerung und CO2-Reduktion
• Reichweitensteigerung E-Fahrzeuge
• Objektive Bewertung thermischer Komfort

Methoden:

• Studien: Klimakammer (-30°C bis +60°C), Generische Fahrzeugkabine zur variablen und automatisierten Versuchsdurchführung
• CFD-Simulation