Elektrikli otomobillerde termal konfor odaklı otonom iklimlendirmesistemi tasarımının enerji verimliliğine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of thermal comfort-focused autonomous air conditioning system design on energy efficiency in electric vehicles
Yazar: UĞURCAN YARDIMCI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRE TURGUT
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Elektrikli otomobillerin yaygınlaşmasının en büyük engellerinden birisi menzil anksiyetesidir.
Menzili azaltan en önemli faktörlerin başında da iklimlendirme ünitesi gelmektedir. Bu ünitelerin olması
gerekenden daha fazla soğutma yapması enerji kaybına yol açmaktadır. Bu çalışmada iklimlendirme ünitesi
kaynaklı oluşan enerji kaybını ortadan kaldırmak adına termal konfor odaklı otonom iklimlendirme ünitesi
tasarlanmıştır. Bu otonom iklimlendirme ünitesine ek olarak menfez konumlarının da termal konfora ve
enerji tasarrufuna olan katkıları araştırılmıştır. Termal konfor indeksi olarak PMV kullanılmıştır.
Bu çalışma deneysel ve sayısal olarak Renault Safrane marka aracın üzerinde gerçekleştirilmiştir.
Otonom iklimlendirme sistemi üç farklı menfez konumu ile beraber çalıştırılmıştır. Menfez konumları ile
otonom iklimlendirme sisteminin enerji tasarrufuna olan etkileri incelenmiştir. Ayrıca bu konumlarda
geleneksel olarak kabul edilen sabit kompresör ve fan seviyelerinde çalışan iklimlendirme ünitesi de
denenmiştir. Yapılan kıyaslamalarda geleneksele göre otonom iklimlendirme sisteminin %83.5 enerji
tasarrufu sağladığı görülmüştür.
Otonom iklimlendirme sistemi, menfez konumları, kompresör seviyesi ve fan seviyesi parametre
olarak kullanılmıştır. Deneylerde aynı sınır şartlarının sağlanması adına yapay ışınım standı kurulmuştur.
Sayısal analiz için ANSYS CFX programı kullanılmıştır. Sayısal analiz deneysel çalışma ile doğrulanmıştır.
Bu analiz, araç içindeki sıcaklık dağılımları, streamline grafikleri ve toplam kabin sıcaklığı gibi değerlerin
alınması için kullanılmıştır. Elde edilen sayısal ve deneysel sonuçlar detaylıca açıklanmış ve incelenmiştir.
Çalışmanın sonuçları doğrultusunda elektrikli otomobil üreticilerine çeşitli önerilerde bulunulmuştur.

Abstract:
One of the biggest obstacles to the widespread use of electric cars is range anxiety. One of the most important
factors that reduces range is the air conditioning unit. These units cooling more than necessary leads to energy
loss. In this study, an autonomous air conditioning unit focused on thermal comfort was designed in order to
eliminate the energy loss caused by the air conditioning unit. Additionally, the contributions of vent locations
to thermal comfort and energy savings were investigated. PMV was used as thermal comfort index.
This study was carried out experimentally and numerically on the Renault Safrane brand vehicle. The
autonomous air conditioning system was operated with three different vent positions. The effects of vent
locations and autonomous air conditioning system on energy saving were investigated. Additionally, the air
conditioning unit operating at fixed compressor and fan levels, which are traditionally accepted, was also
tested in these positions. In the comparisons made, it was seen that the autonomous air conditioning system
provides 83.5% energy savings compared to the traditional system.
Autonomous air conditioning system, vent positions, compressor level and fan level were used as parameters.
An artificial radiation stand was set up to ensure the same boundary conditions in the experiments. ANSYS
CFX program was used for numerical analysis. Numerical analysis was validated by experimental study. This
analysis was used to obtain values such as temperature contours, streamline graphics and cabin volume
temperature inside the vehicle. The numerical and experimental results obtained are explained and examined
in detail. Based on the results of the study, various recommendations have been made to electric vehicle
manufacturers.