BOREALIS. Die innovative E-Bus Klimatisierung. Dr. Ir. R.J. (Rob) van Benthum GRUPPENLEITER ENTWICKLUNG UND PROJEKTE HEAVAC BV - NIEDERLANDE
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- Cathrin Weber
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1 BOREALIS Die innovative E-Bus Klimatisierung Dr. Ir. R.J. (Rob) van Benthum GRUPPENLEITER ENTWICKLUNG UND PROJEKTE HEAVAC BV - NIEDERLANDE
2 7. Dezember 2017 / Page 2 Überblick E-Bus Klimaproblematik Systemanforderungen Kältemittel und Systemleistung Borealis Wärmepumpe System Versuchsergebnisse Klimahalle Schlussfolgerung und Roadmap
3 7. Dezember 2017 / Page 3 E-Bus Klimaproblematik E-Busse ZERO EMISSION! Kein Verbrennungsmotor Keine Brennstoffheizer Keine große Restwärmequelle! Heizung soll von Batterie kommen
4 7. Dezember 2017 / Page 4 E-Bus Klimaproblematik 100% Reichweite ist limitiert! 10% Reichweite km
5 7. Dezember 2017 / Page 5 E-Bus Klimaproblematik Heizbetrieb: 100% Antrieb Klima STAND HEUTE MARKT 10% elektrische Direktheizung COP = 1 1 kw ELEC 1 kw HEAT Reichweite km
6 7. Dezember 2017 / Page 6 E-Bus Klimaproblematik Heizbetrieb: 100% Antrieb ZIEL AURORA Wärmepumpe COP = 2 1 kw ELEC 2 kw HEAT Klima 10% Reichweite km
7 E-Bus Klimaproblematik 7. Dezember 2017 / Page 7 Elektrisches Energieverbrauch Klimaanlage + PTC Heizung vs. Wärmepumpe Energiebedarf Wärmepumpe vs. PTC Heizung ( ) - Ganzjahres-Simulation E-Bus Niederlande COP für Kühlbetrieb (AC) ist gleich (egal PTC oder Wärmepumpe) - COP für Heizbetrieb PTC Heizung = 1.0 (Referenz) Wärmepumpe = >2.0; nach Versuchsergebnisse - Wärmepumpe wird jährlichen Energiebedarf um 50 bis 60% reduzieren! Energiebedarf Temperatur (C o ) Tag (01.01) (31.12) Tagestemperatur ( ) Tag (01.01) (31.12)
![Systemanforderungen Wärmepumpe Leistung BY DESIGN OHNE Zusatzheizung! Innentemperatur [ o C] 35 30 25 20 15 10 5 7.](/docs-images/76/73216642/images/8-0.jpg "Dezember 2017 / Page 8 VDV 236 Komfort Kennlinien maximum minimum -15-10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Aussentemperatur [ o C] Anlage Leistung und Farhzeug Bedarf Heiz / Kühl - Leistung Wärmepumpe")
8 Systemanforderungen Wärmepumpe Leistung BY DESIGN OHNE Zusatzheizung! Innentemperatur [ o C] Dezember 2017 / Page 8 VDV 236 Komfort Kennlinien maximum minimum Aussentemperatur [ o C] Anlage Leistung und Farhzeug Bedarf Heiz / Kühl - Leistung Wärmepumpe Leistung WINTER SOMMER Fahrzeug Bedarf Außentemperatur [ o C]
9 7. Dezember 2017 / Page 9 BOREALIS Wärmepumpe Modul Eigenschaften Wasser-Wasser Wärmepumpensystem Immer warmes und kaltes Wasser verfügbar Kompakter Kältemittelkreislauf Momentan R407C (nur 3.0 kg!) Geeignet für alternative Kältemittel Kältemittel komplett getrennt von Innenraum durch Wasserkreislauf Optimierte Wärmeübertragung Durch Konfiguration den Wärmetauschern zwischen Wasser und Kältemittel Heat Pump Water-Station Waste heat coolant connection Heat exchanger Heat Pump Water-Station Ambient HX 8 22 evaporator climate evaporator waste heat condenserclimate X Kühl-Modus COP 2,5 Cooling Capacity 22 kw Cooling fluid interior 4 o C Ambient 35 o C / 70% r.h. Heiz-Modus (Umgebungsluft) COP 2,6 Heating Capacity 11 kw Cooling fluid interior 40 o C Ambient -15 o C / 30% r.h. Heiz-Modus (Antrieb Restwärme) COP 3,5 Heating Capacity 18 kw Cooling fluid interior 45 o C Cooling fluid waste 20 o C
10 7. Dezember 2017 / Page 10 BOREALIS Wärmepumpe System Wärmepumpe Komplettsystem roof top 8,8kW-Q20 heat pump module roof top 8,8kW-Q20 entrance air curtains Front box 8kW-Q20 Teddy 1,8kW-Q20 Aranea 2 controller HVAC intelligence + HMI Puma 2 2kW-Q20 Teddy 1,8kW-Q20
11 7. Dezember 2017 / Page 11 BOREALIS Wärmepumpe System KÜHLBETRIEB heat pump module roof top 8,8kW-Q20 roof top 8,8kW-Q20 Teddy 1,8kW-Q20 Front box 8kW-Q20 Teddy 1,8kW-Q20 Puma 2 2kW-Q20 Warme Luft Kalte Luft Wasserkreislauf (kalt) Wasserkreislauf (warm)
12 BOREALIS Wärmepumpe System HEIZBETRIEB (Wärmequelle Umgebung ) 7. Dezember 2017 / Page 12 heat pump module roof top 8,8kW-Q20 roof top 8,8kW-Q20 Teddy 1,8kW-Q20 Front box 8kW-Q20 Teddy 1,8kW-Q20 Puma 2 2kW-Q20 Warme Luft Kalte Luft Wasserkreislauf (kalt) Wasserkreislauf (warm)
13 BOREALIS Wärmepumpe System HEIZBETRIEB (Wärmequelle Antriebe )!!! Effizienz und Leistungssteigerung!!! heat pump module roof top 8,8kW-Q20 7. Dezember 2017 / Page 13 roof top 8,8kW-Q20 M Teddy 1,8kW-Q20 M Front box 8kW-Q20 Teddy 1,8kW-Q20 Puma 2 2kW-Q20 Warme Luft Wasserkreislauf (Restwärme) Wasserkreislauf (warm)
14 7. Dezember 2017 / Page 14 BOREALIS Modulares Konzept 12m 18m 25m
![7. Dezember 2017 / Page 15 Versuchsergebnisse Klimahalle COP [ - ] 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 COP](/docs-images/76/73216642/images/15-0.jpg "der Wärmepumpe -10 C -5 C 0 C 5 C 10 C 15 C 20 C 25 C 30 C 35 C 40 C 45 C Leistung [ kw ] 25 20")
15 7. Dezember 2017 / Page 15 Versuchsergebnisse Klimahalle COP [ - ] 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 COP der Wärmepumpe -10 C -5 C 0 C 5 C 10 C 15 C 20 C 25 C 30 C 35 C 40 C 45 C Leistung [ kw ] Heiz- /Kühlleistung der Wärmepumpe 18 o C Innentemperatur erreicht: 27 o C Innentemperatur erreicht: 0-10 C -5 C 0 C 5 C 10 C 15 C 20 C 25 C 30 C 35 C 40 C 45 C Aussentemperatur [ o C]
16 7. Dezember 2017 / Page 16 Schlussfolgerung und Roadmap Funktionsfähiges Komplettsystem von -15 o C bis +45 o C Energie-effiziente Lösung, selbst bei tiefen und hohen Außentemperaturen (COP >2.8 ) Wasser-Wasser Wärmepumpeprinzip; bietet Möglichkeiten für alternative Kältemittel Modulares Systemkonzept, geeignet für verschiedene Fahrzeugvarianten Kühlbetrieb: bewiesene Leistung nach Design Heizbetrieb: Kleine Leistungsverluste unter -5 o C. Weiterentwicklung (Roadmap) Gewicht Verdichterleistung Optimierung von Strömung und Wärmeübergängen Alternative Kältemittel
17 7. Dezember 2017 / Page 17 Thank you
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