Erste integrierte Fahr- und Standklimaanlage in einem Nutzfahrzeug

Die Fahr- und Standklimaanlage der schweren Nutzfahrzeug-Baureihe TG-A wurden von MAN und der Behr GmbH & Co. gemeinsam entwickelt. Die Standklimaanlage ist vollständig in die Fahr-Klimaanlage integriert. Dadurch können die vorhandenen Elemente zur Regelung, Förderung, Verteilung, Temperierung und Reinigung der Luft auch im Standbetrieb genutzt werden. Die Klimatisierung der Kabine erfolgt in diesem Fall durch den Kältespeicher – bis zu acht Stunden lang! Im Sommer heißt das: angenehmes Klima bei Wartezeiten, im Stau, bei Pausen und anderen Unterbrechungen der Fahrt und auch nachts, wenn der Fahrer erholsam schlafen soll. Die kombinierte Fahr- und Standklimatisierung erhöht neben Komfort und Leistungsfähigkeit des Fahrers auch die Sicherheit und Wirtschaftlichkeit des Fahrbetriebes.

Durch die Nutzung der optimierten Luftführung der Fahrzeugklimaanlage auch für die Standfunktion wird eine bestmögliche Luftverteilung in der Kabine bei einem niedrigen Geräuschniveau erreicht. Die Bedienung ist einfach; Be- und Entladung des Speichers erfolgen durch simple Schalterbetätigung, der Standbetrieb wird durch einen Taster aktiviert. Der Taster ist zwischen Liege und Fahrersitz angebracht und kann aus beiden Positionen bequem bedient werden. Regelung und Einstellungen der Anlage werden dann vom Bediengerät übernommen.

Leistung der Standklimaanlage
Die Leistungen der neuen Klimaanlage wurden bei einem Sommer-Straßentest im Jahr 1999 geprüft. Dabei zeigte sich, dass mit dem neuen Klimasystem sowohl bei Fahrt als auch im Stand ein Komfort erreicht wird, wie er für eine gute herkömmliche Klimaanlage im Fahrbetrieb Standard ist.

Schnelle Abkühlung der aufgeheizten Kabine
Ein direkt von der Sonne bestrahltes Fahrerhaus kann sich im Sommer schnell auf 50 Grad Celsius und mehr aufheizen. Eine Abkühlung auf 30 Grad dauert bei dieser Temperatur – ohne Unterstützung durch den Kältespeicher – etwa 15 Minuten. Mit der Kälteleistung aus dem Speicher reduziert sich diese Zeit auf unter 10 Minuten.

Klimatisierung vor Fahrtbeginn
Ist das Fahrzeug abgestellt, z.B. für eine längere Beladung, so ist eine ständige Klimatisierung nicht sinnvoll; denn vor Fahrtbeginn kann die Kabine innerhalb kurzer Zeit klimatisiert werden. Zum Beispiel während der Prüfung der Ladung, dem Ausfüllen der Frachtpapiere oder der Tourenplanung

Klimatisierung in Pausen und Wartezeiten
Nach dem Abstellen des Motors kommt die Kälte aus dem Speicher, der während der Fahrt mit Überschusskälte aufgeladen wurde. Bei der Standklimatisierung bleiben das Gebläse und die Steuerungs- und Regelfunktionen der Klimaanlage im Betrieb; der Fahrer braucht nichts einzustellen oder zu verändern. Bei einer Pause von 90 Minuten beim Straßentest lag die Kopfraumtemperatur in der Kabine stets bei 22/23 °C. Die Außentemperatur stieg in dieser Zeit von 25 auf etwa 30 °C. Ohne Standklimatisierung wäre die Kopfraumtemperatur bei direkter Sonneneinstrahlung schon in den ersten 15 Minuten auf über 35 °C gestiegen; eine erholsame Pause im Fahrzeug somit nicht möglich gewesen.

Klimatisierung der Schlafkabine
Im Fahrzeug zu schlafen ist selbst in sehr warmen oder schwülen Nächten mit der Standklimaanlage, in der die Luft auch entfeuchtet wird, kein Problem mehr. Damit bei sinkenden Nachttemperaturen die Temperatur nicht zu weit sinkt, wird von der Regelung zuerst die Kältezufuhr verringert, dann – bei weiter sinkenden Temperaturen – der Speicher gänzlich abgeschaltet. Reicht das nicht aus, um eine zu starke Abkühlung zu verhindern, wird das Gebläse nur noch phasenweise betrieben. Ein ausreichende Frischluftzufuhr ist aber immer sicher gestellt. Ohne diese Regelung müsste der Fahrer die Kältezufuhr selbst drosseln oder abschalten, wodurch er im Schlaf gestört würde, vielleicht sogar mehrmals die Nacht.

Aufbau der integrierten Klimaanlage
Die integrierte Fahr- und Standklimaanlage besteht aus zwei Kreisläufen: einem konventionellen und einem neu entwickelten. Der konventionelle ist für das Kältemittel R 134a ausgelegt; seine Komponenten sind: Kompressor, Kondensator, Expansionsventil und ein neuartiger Verdampfer. In diesem Verdampfer wird aber nicht Luft, wie üblich, sondern ein Kälteträger, eine Wasser-Glysantin-Mischung, abgekühlt. Der Verdampfer ist die Schnittstelle zwischen den beiden Kreisläufen.

Der zweite Kreislauf setzt sich zusammen aus der erwähnten Verdampfer-Schnittstelle sowie einem Kältespeicher, Klimagerät und einer Verteil- und Regeleinheit für den Kälteträger. Das Klimagerät enthält einen Kühlkörper, in dem die Luft im Fahrerhaus abgekühlt und entfeuchtet wird. Der Kältespeicher besteht aus einem isolierten Gehäuse und einer Anzahl von Speicherelementen mit den dazwischen liegenden Strömungskanälen für den Kälteträger. Durch die guten Wärmeübertragungs-Eigenschaften von Speicher und Verdampfer kann der Speicher, der eine Kapazität von 5 kWh hat, in kurzer Zeit geladen werden: 75 – 90 Minuten bei der Schnellbeladung ohne Kabinen-Klimatisierung; 2 – 4 Stunden beim Fahrbetrieb mit Klimatisierung und normaler Einstellung der Anlage, d.h. ohne extreme Anforderung an die Kälteleistung.

Funktionsweise
Bei der Klimatisierung während der Fahrt zirkuliert der Kälteträger zwischen Verdampfer und Klimagerät. Im Kühlkörper des Klimageräts wird die Kabinenluft (Frischluft oder Umluft) abgekühlt und entfeuchtet. Bei dieser Betriebsart, der Erhaltungsklimatisierung (ohne das „Herunterkühlen“ des Fahrerhauses) liefert der kontinuierlich arbeitende Verdampfer stets mehr Kälteleistung als für die Klimatisierung der Kabine erforderlich. Der nicht benötigte Teil der Kälteleistung wird zur Beladung des Speichers genutzt. Das ist der normale Betriebsmodus, denn die volle Kälteleistung wird meist nur in den ersten Minuten des Betriebes benötigt. Bei extremen Anforderungen an die Klimatisierung – bei starker Aufheizung der Kabine – wird der Kältespeicher zur Erhöhung der Kühlleistung eingesetzt. Der Kälteträger wird dann nach Verdampfer im Kältespeicher weiter abgekühlt und erst dann zum Klimagerät im Fahrerhaus geleitet.

Belastungen des Fahrers
Nach einer verkehrspsychologischen Feldstudie stellen witterungsbedingte Temperaturunterschiede große Belastungen für die Fahrer dar. Viele der angesprochenen Fahrer klagten über die oft unerträgliche Hitze in der Kabine. Als psychisch besonders belastend werden lange Wartezeiten empfunden, die im Fernverkehr oft mehrere Stunden dauern. Wenn dann noch Hitze oder Kälte dazu kommt, werden Kondition und Leistungsfähigkeit des Fahrers empfindlich reduziert.

Die Feldstudie ist 1990 erschienen. Seitdem hat sich vieles verbessert, so hat insbesondere die Ausrüstung der Fahrzeuge mit Klimaanlagen stark zugenommen. Mit der integrierten Standklimaanlage werden Komfort und Fahrsicherheit im „MAN Trucknology-Programm“ TG-A auf ein bisher nicht gekanntes Maß erhöht.

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