Aktuell forskning | 7 jul 2023

Så ska vi få bättre luft i bilkupéerna

Dixin Wei, Chalmers tekniska högskola, studerar i sin doktorsavhandling energieffektiva lösningar som kan förbättra luftkvaliteten inne i fordon.

God luftkvalitet är viktigt, kanske avgörande, för att minska hälsoriskerna. Det gäller inte minst i bilar och andra fordon som många av oss tillbringar mycket tid i och som är en miljö där många utsätts för föroreningar, till exempel små partiklar som PM2,5 och UFP (ultrafina partiklar), från omgivande trafik.

Att med energieffektiva lösningar effektivt minska eller avlägsna föro­reningarna från inkommande luft bör vara ett viktigt fokus vid utveckling av framtida fordon

Det är partiklar som bland annat kan påverka människors andningsorgan och hjärt- och kärlsystem negativt.

Trots att utsläppen från inrikes transporter har minskat i Sverige har utsläppen av små partiklar som uppkommer vid slitage av däck, bromsar och vägbana ökat som ett resultat av ökad trafikmängd, enligt Naturvårdsverket.

2021 stod slitagepartiklar för cirka 20 procent av de totala utsläppen. I många andra länder är situationen dock betydligt sämre.

”Att med energieffektiva lösningar effektivt minska eller avlägsna föro­reningarna från inkommande luft bör vara ett viktigt fokus vid utveckling av framtida fordon”, skriver Dixin Wei i sin avhandling samtidigt som hon konstaterar att sambandet mellan luftkvalitet och energieffektivitet inte är speciellt väl utforskat.

Detta trots att klimatsystemet är en av de största extra belastningarna på ett fordon och kan öka bränsleförbrukningen avsevärt eller minska räckvidden om det gäller elfordon.

Efter universitetsstudier i Shanghai – energisystem – flyttade Dixin Wei för några år sedan till Göteborg och Chalmers för först masterstudier och därefter doktorandstudier.

– Jag är anställd på Volvo Cars – var industridoktorand på Chalmers – och arbetar i ett team som sysslar med luftkvaliteten i bilarnas kupéer, det innebär allt från filter och sensorer till funktioner.

I sin avhandling granskar och undersöker hon bland annat energi­effektiva lösningar som kan förbättra luftkvaliteten i bilkupéer och som kan användas i samband med utveckling av nya fordonsklimatsystem.

• I dag svarar filtren i fordonens värme-, ventilations och luftkonditioneringssystem för det huvudsakliga skyddet mot att utomhusföroreningar tränger in i kupéerna.
• Luftkvaliteten i kupén påverkas i hög grad av partikelkoncentrationerna utomhus, filtrets utformning och status samt i viss mån av ventilationsinställningarna.
• Luftkvaliteten kan förbättras med hjälp av ett Epa/Hepa-förfilter.
• De största begränsningarna kommer från utrymmet och acceptabelt tryckfall i den relativt kompakta miljön.
• Ett åldrat filter kan öka PM 2,5 i kupén med ungefär det dubbla, medan förjonisering kan halvera förekomsten. Filterbyte vid serviceintervall är mycket viktigt.
• Filtreringseffektiviteten hos nyare filtertyper är i allmänhet hög. Kombinationen av två filter i serie kan uppnå mycket hög effektivitet med rimligt tryckfall.
• Ökad återcirkulation av luften i kupén kan ge en betydande minskning av både energianvändning och partiklar.

Hur har du gjort din studie?

– Bland annat genom mätningar i fordon. Jag har även byggt en simuleringsmodell som gör det möjligt att samtidigt undersöka luftkvalitet, energianvändning och klimatkomfort. Jag har även identifierat och testat ny teknik som kan förbättra luftkvaliteten.

Vad har varit svårast?

– Bland annat att utföra fordonsmätningar med flera instrument samtidigt. Att styra bärbara datorer i baksätet i ett körande fordon kräver mycket energi. På grund av den rena stadsluften i Göteborg har vi dess­utom ofta fått ge oss in i tunnlar för att kunna nå förhöjda föroreningsnivåer.

Vilka är de stora utmaningarna?

– Ett fordon är en relativt kompakt miljö, vilket innebär begränsningar när det gäller filterdimension och tryckfall vilket i sin tur påverkar filtereffektiviteten.

– Att förbättra effektiviteten utan att offra andra faktorer är dessutom ofta knepigt. Till exempel kan högre tryckfall orsaka problem som högre energianvändning eller buller. Vissa lösningar som fungerar bra i byggnader kan vara svåra att implementera i fordon.

Text: Mikael Bergling