Innovative Technologien zur Energieeinsparung und Verbesserung des thermischen Komforts
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Auswirkung NIR reflektierender Materialien und verschiedener Gläser Teil 2 Gerd Hugo IPS An der Point 7 86938 Schondorf, Februar 2010 Im vorliegenden Bericht werden die Ergebnisse weiterer Messreihen zur Simulation der Aufheizung eines Fahrzeuginnenraumes bei Sonneneinstrahlung dargestellt. Die Versuche sollen die Temperaturentwicklung im Innenraum aufzeigen, wenn ein Fahrzeug eine Zeit lang in der Sonne steht. Dabei werden sowohl unterschiedliche Materialien im Innenraum der Boxen eingesetzt, wie auch die Ausführung der Verglasung variiert. Der Versuchsaufbau und die eingesetzten Materialien des Innenraumes und die verschiedenen Gläser wurden im Teil 1 des Berichtes ausführlich beschrieben.
Es gibt Automobilhersteller, die davon ausgehen, dass in Zukunft nur noch getönte bzw. NIR reflektierende Scheiben eingesetzt werden, um eine Erwärmung des Fahrzeuginnenraumes durch Sonneneinstrahlung zu verringern. Generell ist dieser Ansatz richtig, da durch eine geringere Erwärmung des Innenraumes weniger Kraftstoff für den Betrieb einer Klimaanlage benötigt wird. Zwei Systeme zur Reduzierung der Temperatur im Innenraum stehen nun in Konkurrenz, bzw. warten darauf, sinnvoll miteinander kombiniert zu werden. Bei dem einen System werden alle dunklen Oberflächen im Fahrzeug mit anderen Pigmenten eingefärbt (Cool Color System) als mit den bislang üblichen und haben damit eine hohe Reflexion im nahen Infrarotbereich. Das bedeutet sie reflektieren einen Teil des Sonnenlichtes im nicht sichtbaren NIR Bereich durch die Scheiben nach draußen und bleiben damit deutlich kühler als Standardmaterialien. Bei dem anderen System soll die Sonneneinstrahlung in den Fahrzeuginnenraum durch getönte oder auch im NIR reflektierende Scheiben, verhindert werden. Aufgabe dieser weiteren Versuchsreihen war es nun herauszufinden, welchen Einfluss die unterschiedlichen Gläser in Kombination mit einer solar reflektierenden Innenausstattung (Cool Color) im Vergleich zu einer Standardausstattung, bei der Erwärmung des Innenraumes haben. Beim ersten Versuch wurden beide Glasboxen, also die mit „cooler“ Innenausstattung und die mit Standardausrüstung rundherum mit grün getönten Gläsern versehen. Die in den Versuchen eingesetzten Gläser wurden von einem Automobilhersteller bereitgestellt. Die Glasboxen wurden wieder mit 1000 W Halogenstrahlern beleuchtet. Die Beleuchtungsstärke wurde an den Boxen mit einem Luxmeter kontrolliert.
Nach etwa 2 Stunden sind die Systeme im Gleichgewicht und die Lufttemperatur in der Glasbox mit Standardausstattung war 4,5°C höher als in der Glasbox mit „cooler“ Ausstattung. Wenn man nun diese Ergebnisse mit der ersten Messung aus Teil 1 dieses Berichtes vergleicht, bei der beide Glasboxen mit Normalglas ausgestattet waren sieht man jedoch, dass die absolute Erwärmung der Glasbox mit Standardausstattung statt 57°C nur noch 54°C ist, bei der Glasbox mit „cooler“ Ausstattung liegt die Erwärmung mit 49°C gegenüber 44,5°C höher als bei dem Versuch mit Normalglas. Die grün getönten Gläser absorbieren Sonnenlicht, insbesondere auch im nahen Infrarot und heizen sich stark auf und strahlen dann ihr Wärme auch in den Innenraum ab. Bei diesen Versuchen haben sie sich über 75°C aufgeheizt. Natürlich wird der Fahrtwind diese Wärme abtragen und auf Umgebungstemperatur bringen, aber im zäh fließenden Stadtverkehr mit vielen Stopps, im Stau oder insbesondere bei einem geparkten Fahrzeug, können dunkel getönte Gläser eigentlich nicht die Lösung sein. Im nächsten Versuch wurden beide Boxen vorne mit NIR Reflexglas ausgestattet, alle anderen Scheiben mit dem grün getönten Glas. Die Messungen zeigen, dass es in dieser Konfiguration kaum noch Unterschiede zwischen der „coolen“ und der Standardausstattung gibt. Allerdings sind die absoluten Endtemperaturen auch nicht besser, als beim Normalglas mit „cooler“ Innenausstattung, wie in der ersten Messung im Teil 1 des Berichtes dargestellt.
Diese Versuchsanordnung setzt implizit voraus, dass beide Fahrzeuge mit der Frontscheibe zur Sonne ausgerichtet sind. Scheint die Sonne von der Seite auf die Fahrzeuge, gelten eher die Messergebnisse der Vollausstattung mit grün getöntem Glas. Beim nächsten Versuch wurde dem Umstand, dass die Sonne nicht zwangsläufig nur die Frontscheibe bestrahlt, Rechnung getragen. Es wurden bei beiden Glasboxen die Frontscheiben jeweils mit 50% NIR Reflexglas und grün getöntem Glas belegt.
Die Endtemperaturen lagen bei diesem Versuch auch wieder über der Endtemperatur des ersten Versuches mit „cooler“ Ausstattung und Normalglas (Bericht Teil 1). Die starke Absorption für Sonnenlicht des grün getönten Glases und die dadurch bedingte Erwärmung heizt unter den vorher genannten Bedingungen den Innenraum eines Fahrzeuges stark auf. Es wurde deshalb eine weitere Versuchsvariante gewählt, die auch den derzeitigen Gegebenheiten bei Fahrzeugen nahe kommt. Viele Fahrzeuge haben mittlerweile eine Frontscheibe mit NIR Reflexglas. Die Glasbox mit der „coolen“ Innenausstattung wurde vorne zu 50% mit einer NIR Reflexscheibe ausgestattet und der Rest der Box war Normalglas. Wie beim vorhergehenden Versuch wurde also auch hier dem Umstand Rechnung getragen, dass ein Fahrzeug nicht zwangsläufig mit der Frontscheibe zur Sonne ausgerichtet ist. Die Glasbox mit standardmäßiger Innenausrüstung blieb wie beim vorhergehenden Versuch, also vorne 50% NIR Reflexglas, 50% Grünglas und der Rest auch Grünglas.
Dieser Versuch brachte das eindeutig beste Ergebnis. Bedingt durch die 50% Ausstattung der Frontscheibe mit NIR Reflexglas und die restliche Ausstattung mit Normalglas, das kaum Sonnenlicht absorbiert, lag die Endtemperatur der Box mit „cooler“ Innenausstattung bei 43°C. Neben der Absenkung der Lufttemperatur im Innenraum durch eine NIR reflektierende, „coole“ Innenausstattung eines Fahrzeuges, wird auch die Strahlungstemperatur der Frontablage deutlich gesenkt. Diese Wärmestrahlung, die direkt auf den Kopf von Fahrer und Beifahrer trifft, kann man auch durch die Klimaanlage nicht eliminieren, man kann sie nur mit kalter Luft kompensieren. Das ist nicht sonderlich gesund und führt im schlimmsten Fall zu Nebenoder Stirnhöhlenentzündungen.
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