Kurzbeschreibung
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Zugehörige Dokumente
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Projektziele
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An einem Bus der Postauto AG soll die Auswirkung von Türluftschleiern auf den Heizenergiebedarf mit Messungen an einem Labormodell und an einem realen Fahrzeug in der Klimakammer geklärt werden.
- Wie beeinflussen die in den neuen Solarisbussen von Postauto AG installierten Luftschleier die thermische Behaglichkeit im Bus und den Heizenergiebedarf?
- Können die Luftschleier der Solarisbusse im Vergleich mit den besten kommerziell erhältlichen Systemen aus dem Gebäudebereich verbessert werden?
- Kann der Einfluss der Luftschleier auf den Heizenergiebedarf durch Optimierung der serienmässig eingebauten Luftschleier wesentlich verändert werden?
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Abstract
(Deutsch)
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Im Projekt «Messung Energieverlust durch Türöffnungen bei Linien-Bussen» [1] wurde am SwissTrolley Plus der Energiebedarf durch Türöffnungen gemessen. Die Messungen zeigten, dass bei geöffneten Türen und tiefen Aussenlufttemperaturen grosse Wärmeverluste auftreten und dabei der Komfort der Passagiere eingeschränkt wird. Zur Verbesserung des Komforts und zur Minimierung der Wärmeverluste werden in Gebäuden an Eingangstüren Türluftschleier eingesetzt. Der Einsatz von Türluftschleiern im Linienbus wird in dieser Studie mit folgenden Zielen untersucht:
• Wie beeinflussen Türluftschleier den Heizenergiebedarf und die Behaglichkeit?
• Der Türluftschleier im Solaris-Bus der Postauto AG ist mit anderen Türluftschleiern aus dem Gebäudebereich bezüglich Effizienz und Komfort zu vergleichen.
Nach der Einführung in die Thematik der Türluftschleier (TLS) wurden drei Systeme für experimentelle Untersuchungen ausgewählt. Das erste System ist ein Standard Türluftschleier aus der Gebäudetechnik mit einem kompakten Luftstrahl über die gesamte Türöffnung. Im zweiten System wurde ein schmaler Schlitz als Luftstrahl über die gesamte Türöffnung getestet. Und als drittes System wurde das serienmässig im Solaris-Bus eingesetzte System ohne durchgängigen Luftstrahl über der Türe überprüft.
Alle drei Systeme wurden zuerst im Labor an einem Busmodell an einer stets offenen Einzeltür gemessen. Mit unterschiedlichen Parametern wie der Temperaturdifferenz der Innen- und der Aussentemperatur, dem Volumenstrom, etc. wurden die Türluftschleier gemessen und miteinander verglichen. Die Messungen im Labor zeigen in Abbildung 1, dass mit steigender Temperaturdifferenz durch den Einsatz eines Türluftschleiers immer eine Reduktion der Heizleistung resultierte. Die grösste Einsparung wurde mit dem TLS Solaris erreicht. Der Komfort der Passagiere wurde durch den Einsatz eines TLS deutlich verbessert, indem die Temperaturschichtung kleiner wurde.
Da in den Labormessungen mit einem vereinfachten Busmodell aus Holz mit stets offener Tür die realen Bedingungen nicht vollständig nachgebildet werden können, wurden die TLS-Messungen im Bus auch in der Klimakammer durchgeführt. Die Wirkung der TLS wurde bei unterschiedlichen Aussentemperaturen analog dem Fahrbetrieb mit Türöffnungen durchgeführt. Die Resultate zeigen, dass auch im realen Betrieb bei allen gemessenen Aussentemperaturen durch den Einsatz eines TLS Heizenergie eingespart wird. Der Komfort wird mit eingeschaltetem TLS verbessert, indem die Temperaturschichtung kleiner wird. Bei negativen Aussentemperaturen wird mit dem TLS auch die Sicherheit erhöht, indem weniger Eisglätte das Ausrutschen der Passagiere reduziert (Abbildung 2).
In den Labormessungen wie auch in der Klimakammer wurde bei allen betrachteten Zuständen mit dem Betrieb eines Türluftschleiers der thermische Komfort bei geringerem Energiebedarf erhöht. Somit wird der Einbau von Türluftschleier in dieselbetrieben sowie auch in elektrisch betriebenen Fahrzeugen empfohlen. Die Unterschiede bei den Einsparungen im Labor und in der Klimakammer zeigen, dass noch Optimierungspotenzial vorhanden ist. Grosses Optimierungspotenzial wird bei der Geometrie des Luftauslasses und einer aussentemperaturgesteuerten Luftmenge erwartet.
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Abstract
(Englisch)
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In the project «Measurement of energy loss through door openings in public transport buses» [1], the energy requirement through door openings was measured on the SwissTrolley Plus. The measurements showed that large heat losses occur when doors are open and the outside air temperature is low, thus reducing passenger comfort. To improve comfort and minimise heat loss, air curtains are used at entrance doors in buildings. The use of air curtains in buses is investigated in this study with the following objectives:
• How do air curtains influence the heating energy demand and comfort?
• The air curtain in the Solaris bus of Postauto AG is to be compared with other air curtains in the building sector in terms of efficiency and comfort.
After the introduction of the topic of air curtains (TLS), three systems were selected for further investigation. The first system is a standard air curtain from the building technology with a compact air jet over the entire door opening. In the second system, a narrow slit was tested as an air jet over the door opening. And as the third system, the one used as a standard in the Solaris bus was tested without a continuous air jet over the door.
All three systems were first measured in the laboratory on a bus model on a single door that was always open. Using different parameters such as the temperature difference between the inside and outside temperature, the volume flow, etc., the air curtains were measured and compared. The measurements in the laboratory show in Figure 1 that the use of an air curtain always resulted in a reduction of the heating power with increasing temperature difference. The greatest savings were achieved by TLS Solaris. Passenger comfort was significantly improved by the use of a TLS, as the temperature stratification became smaller.
Since the laboratory measurements with a simplified bus model made of wood with the door always open cannot completely reproduce the real conditions, the TLS measurements in the bus were also carried out in the climate chamber. The effect of the TLS was carried out at different outside temperatures in the same way as driving with doors open. The results show that even in real operation at all measured outside temperatures, heating energy is saved by using a TLS. The comfort is improved with TLS switched on, as the temperature stratification becomes smaller. In the case of negative outside temperatures, the TLS also increases safety by reducing the risk of passengers slipping on slippery ice (Figure 2).
In the laboratory measurements as well as in the climatic chamber, the operation of an air curtain increased thermal comfort with lower energy consumption in all the conditions considered. Therefore, the installation of air curtains is recommended in diesel-powered as well as in electrically powered vehicles. The differences in the savings in the laboratory and in the climatic chamber show that there is still pozential for optimisation. Great optimisation potenzial is expected in the geometry of the air outlet and an outside temperature controlled air volume.
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Abstract
(Französisch)
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Dans le cadre du projet «Mesure de la perte d'énergie par les ouvertures de portes dans les bus de transport public» [1], le SwissTrolley Plus a été utilisé pour mesurer les besoins en énergie par les ouvertures de portes. Les mesures ont montré que d'importantes pertes de chaleur se produisent lorsque les portes sont ouvertes et que la température de l'air extérieur est basse, ce qui réduit le confort des passagers. Pour améliorer le confort et minimiser les pertes de chaleur, des rideaux d'air sont utilisés aux portes d'entrée des bâtiments. L'utilisation de rideaux d'air dans les autobus est étudiée dans cette étude avec les objectifs suivants :
• Comment les rideaux d'air influencent-ils la demande en énergie de chauffage et le confort ?
• Le rideau d'air dans le bus Solaris de Postauto AG doit être comparé à d'autres rideaux d'air dans le secteur du bâtiment en termes d'efficacité et de confort.
Après l'introduction au sujet des rideaux d'air pour les portes (TLS), trois systèmes ont été sélectionnés pour des études expérimentales. Le premier système est un rideau d'air standard de l'ingénierie des services du bâtiment avec un jet d'air compact sur toute l'ouverture de la porte. Dans le second système, une fente étroite a été testée sous forme de jet d'air sur toute l'ouverture de la porte. Et comme troisième système, le système utilisé en standard dans le bus Solaris a été testé sans jet d'air continu au-dessus de la porte. Les trois systèmes ont d'abord été mesurés en laboratoire sur un modèle de bus à une seule porte toujours ouverte. En utilisant différents paramètres tels que la différence de température entre la température intérieure et extérieure, le débit, etc., les rideaux d'air ont été mesurés et comparés. Les mesures effectuées en laboratoire montrent à la figure 1 qu'avec l'augmentation de la différence de température, l'utilisation d'un rideau d'air entraîne toujours une réduction de la puissance de chauffage. Les plus grandes économies ont été réalisées par TLS Solaris.
Le confort des passagers a été considérablement amélioré par l'utilisation d'un TLS, car la stratification des températures est devenue plus faible. Comme les mesures en laboratoire avec un modèle simplifié de bus en bois dont la porte est toujours ouverte ne peuvent pas reproduire complètement les conditions réelles, les mesures TLS dans le bus ont également été effectuées dans la chambre climatique. L'effet du TLS a été effectué à différentes températures extérieures, comme pour la conduite avec ouverture des portes. Les résultats montrent que même en fonctionnement réel à toutes les températures extérieures mesurées, l'énergie de chauffage est économisée grâce à un TLS. Le confort est amélioré avec le TLS activé en réduisant la stratification de la température. En cas de températures extérieures négatives, le TLS augmente également la sécurité en réduisant le risque que les passagers glissent sur la glace glissante (figure 2).
Dans les mesures de laboratoire ainsi que dans la chambre climatique, le fonctionnement d'un rideau d'air a permis d'augmenter le confort thermique avec une consommation d'énergie plus faible dans toutes les conditions considérées. Il est donc recommandé d'installer des rideaux d'air dans les véhicules à moteur diesel et électrique.
Les différences entre les économies réalisées dans le laboratoire et dans l'enceinte climatique montrent qu'il existe encore un potentiel d'optimisation. Un grand potentiel d'optimisation est attendu dans la géométrie de la sortie d'air et un volume d'air à température extérieure contrôlée.
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