Implementering av passivhusteknik i bilar - Chalmers tekniska ...

Tryckfallet, som vid denna temperatur är 63.15 N/m 2 , anses även i detta fall vara ett lågt tryckfall
vilket är inom fläktarnas kapacitet.
5.2.2 Effektbesparing värmeväxlare
Då de genomförda beräkningarna anses robusta kan det minskade effektbehovet nu räknas ut med
den givna verkningsgraden. För att kunna göra detta behövs det tas fram hur mycket effekt som
ventileras ut i dagsläget och på så sätt hur mycket som kan återanvändas. Detta beräknas som
tidigare med en genomsnittlig utomhustemperatur för Stockholm. Genom att sedan multiplicera
detta värde med verkningsgraden fås den totala besparingen, enligt ekvation 13.
̇ ( ) [ ] [13]
Med samma beräkning för extremfallet, med en utomhustemperatur på -20 °C, fås en
effektminskning på 2 022 W. En implementering av värmeväxlaren innebär också en ökad totalvikt av
bilen vilket i sin tur leder till ökat rullningsmotstånd. Värmeväxlaren och dess hölje konstrueras i
aluminium, totalvikten blir därmed 1.91 kg. Det ökade rullmotståndet beräknas till 3.76 W.
För att luften i värmeväxlaren ska kunna flöda på önskat vis tillsätts ytterligare en fläkt till systemet.
Den nya fläkten implementeras efter värmeväxlaren, i kanalsystemet som leder ut ur bilen, med
uppgift att dra ut kupéluften. Enligt Stefan Svedhem förbrukar en integrerad fläkt i sin tänka miljö,
det vill säga med hänsyn tagen till exempelvis mottryck från kanaler, cirka 275 W vid maximalt
flöde(120 l/min). Antaget att fläkten arbetar linjärt förbrukar den vid det aktuella flödet, 46.3 l/min,
cirka 106 W.
Kostnaden för att implementera värmeväxlaren är svår att uppskatta då den behöver konstrueras
specifikt enligt den dimensionering som gjorts. Om en jämförelse ändå görs med existerande
värmeväxlare på marknaden ses att dessa kostar ett par tusen kronor. Då den värmeväxlare som
kommer att implementeras i bilen tillverkas i stor skala, samt att den har mindre dimensioner än de
flesta andra, bör priset vara lägre än de som existerar på marknaden.
5.3 Luftvärmepump
Användningen av värmepumpar i fordon är ingen ny tanke, år 1965 lämnades en patentansökan in till
United States Patentoffice för en värmepump som skulle värma upp kupén i en personbil(Alexander,
1967). Värmepumpen skulle även användas för att kyla kupén. Toyota använde en värmepump i
elbilen RAV4 EV år 1997 och ett antal andra biltillverkare har på senare år infört värmepumpar i sina
elbilsmodeller. Att inte bilar med förbränningsmotor använder värmepump för att generera värme
under drift beror på att den positiva värmeeffekt värmepumpen ger försvinner när bränslet ska
omvandlas till rörelseenergi som sedan överförs till värmepumpens kompressor. I en elbil drivs
kompressorn av el direkt från batteriet.
5.3.1 Luftvärmepumpens konstruktion
Konstruktionen bygger på kylprocessen där värme överförs från ett lågtemperaturområde till ett
högtemperaturområde(Ҫengel, 2007), det är därför möjligt att utnyttja en värmepump både till att
kyla och värma ett utrymme. Värmepumpar delas in i olika kategorier beroende på mellan vilka
medium värmeöverföringen sker. Exempelvis kan värme hämtas ur berggrunden, jordlagret, havet,
sjöar och vattendrag samt ur luften(Energimyndigheten, 2012). För ett fordon som befinner sig i
rörelse vid användning så är luften det enda rimliga alternativet att hämta värme ifrån. En
värmepump består av förångare, kompressor, kondensor, expansionsventil samt ett cirkulerande
42