Innovative Technologien zur Energieeinsparung und Verbesserung des thermischen Komforts
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Vermessung der Temperaturerhöhung eines Displays, dass auf der Frontablage montiert wird Im vorliegenden Bericht werden die Ergebnisse von zwei 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. Der Versuchsaufbau besteht aus zwei großen Glasboxen, bei denen innen Kunstleder auf Sty-ropor ausgelegt wurde. Durch die geringere Größe der Glaskästen im Vergleich zu einem Au-to, erwärmt sich der Innenraum schneller als in einem realen Fahrzeug, aber der Effekt ist letztlich der gleiche. Die beiden Fotos zeigen den Versuchsaufbau. In der linken Glasbox wurde ein normales schwarzes Kunstleder und im rechten ein schwarzes Kunstleder der Cool Color Serie von Hornschuch ausgelegt. Die beiden Halogenstrahler haben eine Leistung von je 1000 W. Der Abstand der Halogenstrahler vor den Glasboxen wurde mit einem Luxmeter so eingestellt, dass beide Boxen die gleiche Lichtleistung erhalten. Gemessen wird jeweils die Lufttemperatur TL im Glaskasten und die Oberflächentemperatur der schwarzen Kunstleder. Die Oberflächentemperatur der schwarzen Kunstleder wird berührungslos mit IR Strahlungs-thermometern gemessen, die im Wellenlängenbereich 8 – 12 µm arbeiten. In den Messdia-grammen ist sie als TS dargestellt.
Das Diagramm auf der folgenden Seite zeigt die spektrale Reflexion der beiden Kunstleder im Wellenlängenbereich 400 bis 980 nm. Im sichtbaren Bereich bis etwa 700 nm sind beide Materialien mit einer Reflexion unter 10% optisch schwarz. Das normale schwarze Kunstleder bleibt auch darüber hinaus schwarz, also absorbierend. Das schwarze Kunstleder aus der Cool Color Serie von Hornschuch hat ab einer Wellenlänge von 720 nm eine Reflexion von etwa 80% und ist damit weiß bzw. reflektierend.
In einem ersten Versuch wurden die Halogenstrahler so ausgerichtet, dass sich auf der norma-len schwarzen Kunstlederoberfläche eine Oberflächentemperatur von 80°C ausbildete. Diese Temperatur wird auf dunklen oder schwarzen Frontablagen im Auto unter Sonneneinstrahlung üblicherweise erreicht. Die folgende Messung zeigt, dass sich die Temperaturunterschiede zwischen den beiden Glasboxen relativ schnell einstellen. Nach etwa einer Stunde sind die Systeme im Gleichge-wicht und es stellt sich keine weitere Veränderung ein. Die Lufttemperatur TL der Glasbox mit dem Cool Color Kunstleder ist 12,3 °C geringer als in der Glasbox mit normaler Oberfläche. Bei den Oberflächentemperaturen TS, also z. B. der Temperatur der Frontablage, ist der Unterschied noch größer. Während die Oberflächentem-peratur des Standardkunstleders bei 80°C liegt, ist die Cool Color Oberfläche nur 57°C warm. Diese deutlich geringere Temperatur wirkt sich auch positiv auf die Lebensdauer der einge-setzten Materialien aus.
In einem zweiten, sehr speziellen Versuch, soll untersucht werden, wie sich ein schwarzes Display, dass auf der Frontablage montiert wird, auf einer standardmäßig schwarzen Frontab-lage im Vergleich zu einer schwarzen, NIR reflektierenden Frontablage erwärmt. Hierzu wurden zwei Versuchskörper zur Simulation des Displays aus einem Styrodurkern, der mit einem schwarzen NIR reflektierenden Kunstleder (Cool Color Serie) der Firma Horn-schuch beklebt war, in den Versuchen eingesetzt. Annahme ist, dass obwohl die beiden Displays absolut identisch sind und beide eine NIR re-flektierende Oberfläche haben, das Display auf der standardmäßig schwarzen Frontablage deutlich wärmer wird. Der vorhergehende Versuch zeigt, dass die normale schwarze Frontablage eine Temperatur von 80°C annimmt. Die Oberflächentemperatur der NIR reflektierenden, schwarzen Frontab-lage erreicht jedoch nur 57°C, was bedeutet, ihre Wärmeabstrahlung, also im langwelligen thermischen Infrarotbereich (mittlere Wellenlänge 10 µm) ist deutlich geringer. Statt 836 W/m2 bei der normalen schwarzen Frontablage ist das Display auf der NIR reflektierenden Frontablage nur einer Wärmestrahlung von 639 W/m2 ausgesetzt. Das folgende Foto zeigt die beiden Glasboxen mit den eingesetzten, simulierten Displays. Die Displays wurden dabei analog zur realen Situation im Auto so eingeklebt, dass sie dem Son-nenlicht überwiegend von oben ausgesetzt sind und der langwelligen Wärmestrahlung von den Seiten. Gemessen wurde in diesem Versuch nur die Kontakttemperatur der Displayoberflächen.
Das folgende Diagramm zeigt, dass die Oberflächentemperatur (T1) des Displays auf der NIR reflektierenden Fronablage, wie zu erwarten, deutlich geringer ist.
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