Airco systemen en brandstofverbruik

Inleiding en achtergrond

Zoals algemeen bekend heeft een ingeschakelde airconditioning een grote invloed op het brandstofverbruik van een auto. Minder bekend is dat dit meerverbruik van een airco de laatste jaren, door de toepassing van efficiëntere systemen, belangrijk lager is geworden. Omdat er echter door autofabrikanten geen informatie wordt gegeven over het meerverbruik van de airco, is het voor consumenten vrijwel ondoenlijk te herkennen of de auto van hun keuze beschikt over een moderne, relatief zuinige airco of nog is voorzien van een onzuiniger systeem van een vorige generatie. Wat de ANWB betreft is het daarom de hoogste tijd dat bij de informatie over het brandstofverbruik van de auto ook het meerverbruik van de airconditioning wordt opgenomen.

De huidige CO2 discussies en fiscale prikkels blijken een zeer effectieve drijfveer om auto's zuiniger te maken. Zoals gezegd, is er met de huidige generatie aircosystemen al een behoorlijke stap gezet. Ook in de nabije toekomst kan er naar verwachting (bijvoorbeeld met de komst van elektrisch aangedreven systemen) nog een flinke slag gemaakt worden. Zowel om fabrikanten te motiveren zuiniger systemen te ontwikkelen of toe te passen als om consumenten aan te sporen zuiniger systemen aan te schaffen, is het belangrijk meer te doen aan de informatie over het meerverbruik van airconditioningsystemen.

Aangespoord door onder andere de autoclubs in Fia-verband werkt de Europese Commissie aan een testprocedure om het meerverbruik van airco's te meten. Pas als er overeenstemming is over een goede en robuuste (d.w.z. minieme kans op meetfouten en goed reproduceerbaar) testprocedure, kan de volgende stap gezet worden, opname van de meting van het meerverbruik van de airco in de toelatingstest van de auto. Vervolgens kunnen fabrikanten verplicht worden de informatie op te nemen bij het brandstofverbruik van de auto in brochures en specificaties.

De autoclubs, betrokken bij de pilot fase van de Europese Commissie, doen in deze test de eerste ervaringen op met de nieuwe, voorgestelde testprocedure.

De airconditioning

Airco's koelen volgens het principe dat je om een vloeistof te verdampen warmte moet toevoegen en om een gas te condenseren (vloeibaar te maken) je warmte onttrekt, zie onderstaande cyclus.

De door de motor aangedreven compressor comprimeert het gasvormige koudemiddel waarbij druk en temperatuur sterk stijgen. Als gevolg hiervan komt het koudemiddel de condensor binnen als een heet gas. Daar koelt de rijwind het koudemiddel af zodat het de condensor weer als vloeistof (gecondenseerd) verlaat. Bij het condenseren komt warmte vrij die, net als de warmte van de motor, de buitenlucht in gaat (vandaar vaak extra koelradiateur airco). Stromend door het expansieventiel zet het koudemiddel uit zodat de druk daalt waarna het weer gasvormig kan worden. Dit gebeurt in de verdamper en voor het gasvormig maken is warmte nodig die uit de lucht in het interieur wordt gehaald. Nadat de warmte uit deze lucht is onttrokken gaat het vervolgens gekoeld en gedroogd het interieur weer in. Ook gedroogd omdat het water uit de lucht condenseert op de verdamper. De verdamper werkt dus als warmte wisselaar, warmte uit de lucht wordt gebruikt om een vloeistof gasvormig te maken waarbij de lucht sterk afkoelt. Het condenswater wordt afgevoerd onder de auto, vandaar dat hier bij stilstand een plas ontstaat.

Bij de oudere generatie systemen werkte de compressor met een vaste opbrengst, dus trok hij zodra ingeschakeld altijd vol vermogen van de motor. De nieuwe systemen hebben een (elektronisch) geregelde compressor met een variabele opbrengst. Dit wil zeggen dat de opbrengst van de compressor wordt bijgesteld afhankelijk van de gewenste koelcapaciteit. Via een regelventiel wordt de druk van het systeem afgeregeld en die druk bepaalt weer de verdampingstemperatuur van het koudemiddel en daarmee de koelcapaciteit. Deze geregelde systemen voel je dus niet meer inschakelen maar er is een traploze regeling, afhankelijk van de gevraagde koelcapaciteit. De verbruiksreductie is vooral een gevolg van het feit dat de compressor geen onnodige arbeid meer verricht. Een dergelijke besparing (dus moderne versus oude systemen) kan zomaar 50% bedragen.

In deze test hebben we alleen systemen van de nieuwste generatie, dus met een compressor met variabele opbrengst, beoordeeld. Binnen deze generatie zijn er 3 soorten systemen, elk met een eigen regelstrategie, leverbaar; de handbediende airco, de semi-automatische airco en de volautomatische airco. In deze ontwikkelingstest van de testprocedure hebben we deze 3 verschillende systemen naast elkaar gezet.

De handbediende airconditioning

Bij een handmatige airco moet de gebruiker parameters als temperatuur en blower intensiteit zelf instellen. Als de temperatuur in het interieur verandert en de inzittenden zich daar niet langer comfortabel bij voelen zijn handmatige wijzigingen van temperatuur- en blower instelling noodzakelijk.

De semi-automatische airco (ook wel climatic genoemd)

Bij de semi-automatische airco houdt het systeem de temperatuur van het interieur constant, maar moet de intensiteit van de blower door de gebruiker handmatig worden in- of bijgesteld. Het systeem controleert de temperatuur afhankelijk van externe factoren. Hiervoor wordt gebruikt gemaakt van een aantal sensoren die de temperatuur van het interieur en de uitstroomopeningen meten en vergelijken met de door de gebruiker ingesteld temperatuur.

De volautomatische airco of climate control (ook wel afgekort tot clima)

Met een breed scala aan sensoren verzorgen volautomatische airco's een optimale klimaathuishouding in het interieur. Onder andere voertuigsnelheid, motortoerental, luchtkwaliteit en zonne-instraling worden gesignaleerd en benut. De gebruiker hoeft alleen de gewenste interieurtemperatuur in te stellen. Het systeem berekent vervolgens doorlopend wat er nodig is aan luchtstroom en luchttemperatuur om die temperatuur van het interieur continu vast te houden. Dit betekent bijvoorbeeld dat bij een hogere voertuigsnelheid de hoeveelheid luchtstroom toeneemt, zodat de blower intensiteit minder kan. Lichtsensoren meter de hoek waarmee het zonlicht invalt en stellen vervolgens de luchtstroom bij zodat inzittenden niet gehinderd worden door een onevenwichtige verdeling van het zonlicht. In duurdere auto's wordt meestal een multi zone climate control toegepast waarbij de temperatuur voor iedere zone of zitplaats apart ingesteld en gecontroleerd wordt. Bij dit soort systemen worden ook de frisse lucht of recirculatie automatisch bediend om het interieur snel op te warmen of af te koelen en om inzittenden te beschermen tegen onplezierige luchten buiten de auto. 

De test

Van drie identieke auto's, één met een handbediende airco, één met een een semi-automatische en één met een volautomatische airco, wordt het meerverbruik van de airconditioning op de rollenbank gemeten.

• Skoda Octavia 1.6, handautomatische airco, 90 cc compressor (1)

• Skoda Octavia 1.6, semi-automatische airco (Climatic), 90 cc compressor (2)

• Skoda Octavia 1.6, volautomatische airco (Climatronic), 90 cc compressor (3)

Alle auto's zijn voorzien van geregelde compressoren met variabele opbrengst maar met een verschillende regelstrategie. Voor aanvang van de test worden de auto's eerst acht uur lang geconditioneerd in de klimaatkamer, op 25^oC en 45% relatieve luchtvochtigheid. De test op de rollenbank begint met een vaste instelling van de airco's. Denk hierbij aan de gebruikte uitstroomopeningen (alleen de bovenste) de temperatuur van de uitstomende lucht (15 ^oC) en de hoeveelheid uitgestroomde lucht (230 kg/h). Bij de auto met volautomatische airco wordt er getest in zowel een automatische instelling als in een handmatige instelling.

De gebruikte testcyclus is de door de werkgroep van de Europese Commissie voorgestelde "MAC Test Cycle". Deze cyclus bestaat uit een conditioneringfase waarin de benodigde instelling van de airco bereikt wordt (duurt 1800 sec maar de juiste instelling moet na maximaal 1500 sec bereikt zijn). Daarna wordt er in 3 fases gemeten, bij stationair draaien, bij 50 km/h constant en bij 100 km/h constant. In alle gevallen wordt eerst de meting uitgevoerd met de airco aan en daarna met de airco uit. Iedere meting is diverse malen uitgevoerd; de resultaten zijn het gemiddelde van de uitgevoerde metingen.

Testbevindingen

Onderstaand diagram toont het brandstofverbruik in liters per 100 km over de hele cyclus, met airco aan, zonder airco en het verschil (meerverbruik van het gebruik van de airco).

Kijkend naar de verschillende testcondities kwamen we tot de volgende gemiddelden;

* in handmatige modus

** in automatische modus

Voor een betere vergelijking is het makkelijker de absolute waarden om te zetten in percentages gebaseerd op het normale verbruik. In onderstaande figuur is dat gedaan;

Voor alle systemen geldt dat met deze nieuwste generaties airco's het meerverbruik gemiddeld zo'n 50% lager is dan we tijdens tests met oudere generatie airco's hebben vastgesteld. Tussen de verschillende soorten van de modernste generatie loopt het meerverbruik uiteen van ca 0,3 tot 0,5 liter per 100 km. Het meerverbruik van de airco blijkt normaal gesproken het hoogst in stadsverkeer. Met name bij stationair draaien is het meerverbruik zeer hoog, afhankelijk van het systeem zo'n 40 tot 65% wat overeenkomt met 0,26 tot 0,42 liter per uur. Ook bij deellast (50 km/h constant) is het meerverbruik fors, tot zo'n 14% ofwel 0,54 L/100. Op buitenwegen is de impact van airco gebruik eigenlijk maar marginaal, de maximale toename die wij vonden is zo'n 6% (0,3 L/100km). Bij deze cijfers is het goed om in het achterhoofd te houden dat de hoogte van het meerverbruik van een airco sterk afhankelijk is van het type auto (en airco). Wel zien we bij additionele tests met andere auto's ook steeds weer dezelfde verhouding van het meerverbruik bij stationairs draaien (zeer hoog), bij 50 km/h constant rijden (fors) en bij 100 km/h rijden (marginaal). Dat de verschillen in meerverbruik tussen afzonderlijke testauto's groot zijn wisten we natuurlijk wel, het is juist de reden om te pleiten voor verplichte informatie hierover bij het brandstofverbruik van de auto.

Opmerkelijk is verder nog het grote verschil in meerverbruik van de volautomatische airco tussen een handmatige instelling en de werking in de automatische modus. Bij juist gebruik (de knop "AUT" indrukken) is het meerverbruik van de volautomatische airco het laagst. Ten opzichte van een handbediende airco bespaar je met zo'n clima dus brandstof. Bij onjuist gebruik (in handmatige modus) werkt het systeem met een set vaste parameters. Hierbij wordt er niet geavanceerd geregeld (prestatie bijstelling) en daardoor neemt het verbruik toe.

Bij goed gebruik (in de automatische modus) biedt een vol-automatische airco dus niet alleen het meeste comfort, omdat er niet bijgesteld hoeft te worden, ook blijkt het (extra) brandstofverbruik dan lager dan in handmatige modus en dan van een handbediende airco. Overigens: ook het alternatief, rijden met open ramen, kost extra brandstof. 

Conclusies, aanbevelingen en tips

Afhankelijk van de motorbelasting en rijomstandigheden (bijvoorbeeld stadsverkeer of buitenwegen) zal een moderne airco een meerverbruik hebben van zo'n 5 tot 15%. Het is aannemelijk dat dit extra verbruik door nieuwe ontwikkelingen en technieken (bijvoorbeeld elektrisch aangedreven compressoren) in de nabije toekomst lager wordt. Bij oudere systemen (de vorige generatie) was het meerverbruik nog dubbel zo hoog als van de huidige generatie. Het is jammer potentiële kopers geen informatie over het meerverbruik van de airconditioning van een specifieke auto kunnen raadplegen. De ANWB pleit ervoor het extra brandstofverbruik van het gebruik van de airco te meten, net zoals dit bij de auto zelf gebeurt. De informatie kan dan opgenomen worden bij de verbruikscijfers van de auto zodat kopers de zuinigste systemen kunnen kiezen. Van de huidige generatie systemen blijken de vol-automatische airco's (ook wel climate control genoemd) het meest zuinig. Het is dan wel belangrijk dat de climate control ook in de volautomatische stand gebruikt wordt. In een handmatige instelling werkt de climate control veel minder zuinig. Bij een handmatige instelling gebruikt het systeem namelijk niet de geavanceerde controle strategie op basis van tal van sensoren maar een standaard instelling. Daarmee wordt de prestatie van de airco niet bijgeregeld en dat kost brandstof.

Aanbevelingen

• Meerverbruik van het gebruik van de airco zou vastgesteld moeten worden in een gestandaardiseerde test en de fabrikant zou dit ook op moeten nemen in de informatie over het brandstofverbruik van de auto.

• Fabrikanten moeten (bijvoorbeeld via consumentenvoorkeuren) gemotiveerd worden zo zuinig mogelijke airco's te ontwikkelen en toe te passen.

Tips voor de consument

• Open bij een opgewarmde auto eerst de ruiten zodat warme lucht kan worden afgevoerd. Dit voorkomt onnodig koelen van het interieur en bespaard brandstof.

• Gebruik bij een handmatige airco de bovenste uitstroomopeningen, dit zorgt voor de optimale warmte circulatie.

• Stel bij een volautomatische airco de temperatuur in (bijvoorbeeld tussen 21 en 23 graden Celsius) en activeer dan de automatische modus door het indrukken van de knop "AUTO".

• Het glasoppervlak van een auto kan een behoorlijke invloed op het brandstofverbruik hebben. Hoe meer glas, hoe meer opwarming door zonnestraling. Voor veel auto's is er optioneel een vorm van thermische isolatie leverbaar, bijvoorbeeld speciaal getinte ruiten (vanaf de B-stijl naar achter) waarmee zonlicht geabsorbeerd of gereflecteerd kan worden. Minder opwarming betekent dat er minder koelcapaciteit van de airco nodig is en dus bespaar je brandstof.