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2013 | OriginalPaper | Buchkapitel

2. Klimaphysiologie

verfasst von : Dipl.–Ing. Holger Großmann

Erschienen in: Pkw-Klimatisierung

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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Zusammenfassung

In dieser Abhandlung werden die Unterschiede zwischen der Klimatisierung von Gebäuden und Pkw beschrieben. Zur Bewertung des Komforts wird das Modell nach Fanger erklärt, durch die direkte Sonneneinstrahlung erweitert und das Prinzip durch Diagramme veranschaulicht. Für Pkw ohne Klimaanlage (AC) ist bei sommerlichen Bedingungen die Schweißbildung der Insassen erheblich. Daher wird auf den Stofftransport des Schweißes und dessen Speicherung in der Kleidung und im Sitz hingewiesen. Messungen in einem Pkw zeigen bei Sonneneinstrahlung, dass beim Einsatz einer AC primär die Lufttemperatur in den Düsen abgesenkt und sekundär die Gebläsestufe nur geringfügig angehoben wird. Gezeigt wird die Herzfrequenz mit und ohne AC vs. Zeit nach dem Einsteigen in einem von der Sonne aufgeheizten Pkw. Ohne Klimaanlage steigt die Herzfrequenz kontinuierlich an. Mit AC sinkt die Herzfrequenz, bis nach etwa 20 Minuten nahezu die Ruhefrequenz erreicht wird. Weiterhin wird auf den Einsatz von Klima-Messpuppen hingewiesen.

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Fußnoten
1
Siehe z. B. Rákóczy u. Schädlich (2007), Recknagel et al. (2000), Recknagel et al. (2013).
 
2
Seit 1991 bietet die Audi AG, beginnend mit dem Audi Coupé, Solardächer als Sonderausstattung an, s. Großmann (1992). Bei entsprechender Sonneneinstrahlung erzeugen Solarzellen, die sich auf dem Schiebe-/Ausstelldach (SAD) befinden, eine elektrische Leistung und treiben das serienmäßig vorhandene Lüftungsgebläse an. Dabei werden nicht nur die Luft- und Bauteiltemperaturen abgesenkt, sondern es werden Luftinhaltsstoffe, die aus Bauteilen bei Sonneneinstrahlung emittieren und als unangenehm empfunden werden, deutlich reduziert.
 
3
Über „Hygienische und physiologische Grundlagen der Pkw-Klimatisierung“ berichtet Temming (1984). Er beschreibt die wesentlichen Gesichtspunkte mit Ausnahme der direkten Sonneneinstrahlung. Temming (2003) hat eine gründliche Literaturstudie über „Auswirkungen sommerlichen Klimas in Kfz auf die Leistungsfähigkeit der Fahrer“ durchgeführt. Mayer et al. (2007) berichten über die thermische Behaglichkeit im Fahrzeug. Beschrieben werden Äquivalenttemperaturen, lokale Bewertungen mit Hilfe eines Messinstruments (RST-Meter). Der DIN 1946–3 (2006) „Klimatisierung von Pkw und Lkw“ können wertvolle Informationen entnommen werden.
 
4
Siehe z. B.: Fanger (1972), Olesen (1982), DIN EN ISO 7730 (1995).
 
5
nach Mayer (2007, S. 4) fühlen sich die meisten Menschen bei einem PMV = 0,5 wohl. Dabei sind 18 % der Personen unzufrieden.
 
6
Ähnliche Gleichungen haben Mayer u. Ifrim (1997) zur Berechnung des Hautbenetzungsgrads von Schweiß verwendet. Die Ergebnisse wurden mit experimentell gefundenen Werten verglichen. Hierzu wurde ein Raumklimamessgerät mit einer „trockenen künstlichen Haut“ verwendet.
 
7
Der Gültigkeitsbereich für die Formel des Sättigungsdrucks ist zwischen 0 und 30 °C nach DIN 4108–5:1981. Diese Näherung kann hinreichend genau bis 50 °C verwendet werden. Der Fehler beträgt bei 50 °C etwa 0,5 %. Eine genauere Approximation lieferte Glück (1991), siehe auch Recknagel et al. (2013, S. 166).
 
8
Mit dem Mollier-h, x-Diagramm für feuchte Luft kann bei einem konstant gehaltenen Wasserdampfgehalt die Korrelation zwischen der Lufttemperatur und der relativen Feuchte ermittelt werden.
 
9
Die Buchstaben A bis D geben einen Anhalt für die Größe eines Pkw.. B entspricht einem Mittelklassefahrzeug (z. B. Audi A4), D entspricht einem Oberklassefahrzeug (z. B. Audi A8).
 
10
Dies gilt insbesondere, wenn nassgeschwitzte Kleidung durch Verdunstung stark abgekühlt wird (plötzliches Öffnen der Seitenscheiben bei höheren Fahrgeschwindigkeiten). Dies belegen eigene Versuche, die ohne AC durchgeführt wurden (1982): Am teilweise nassen Overall des Fahrers (mit Thermoelementen versehener Fallschirmspringeranzug mit 2 durchgehenden Reißverschlüssen) wurden bei einer Außenlufttemperatur von 27 °C und einer Sonneneinstrahlung von 800 W/m2 an der linken Nierengegend 20 °C gemessen.
 
11
Mayer (2007) gibt z. B. für die Wärmestromdichte der Stirn 120 W/m2 an.
 
12
vgl. hierzu Schwab (1994).
 
Literatur
DIN 1946-3 (2006) Klimatisierung von Pkw und Lkw. Beuth, Berlin
DIN 4108-5 (1981) Wärmeschutz im Hochbau, Berechnungsverfahren. Beuth, Berlin
DIN EN ISO 7730 (1995) Gemäßigtes Umgebungsklima – Ermittlung des PMV und PPD und Beschreibung der Bedingungen für thermische Behaglichkeit. Beuth, Berlin
DIN EN 563 (2000) Sicherheit von Maschinen- Temperatur berührbarer Oberflächen – ergonomische Daten zur Festlegung von Temperaturgrenzwerten für heiße Oberflächen. Beuth, Berlin
DIN EN 13202 (2000) Ergonomie der thermischen Umwelt- Temperaturen berührbarer Oberflächen – Leitfaden der Temperaturgrenzwerte von heißen Oberflächen in Produktnormen unter Anwendung von DIN EN 563. Beuth, Berlin
DIN EN ISO 13732-3 (2008) Ergonomie der thermischen Umgebung – Bewertungsmethoden für Reaktionen des Menschen bei Kontakt mit Oberflächen – Teil 3 kalte Oberflächen
Fanger PO (1972) Thermal comfort, analysis and applications in environment engineering. McGraw-Hill, USA
Fernandes JF (1969) Mass transfer. In: SAE aerospace applied hermodynamics manual, 2. Aufl. SAE, New York
Glück B (1991) Zustands-und Stoffwerte (Wasser, Dampf, Luft), Verbrennungsrechnung. Verlag für Bauwesen, Berlin
Großmann H (1992) Solarzellenbetriebene Standbelüftung für Pkw. Entwicklungs- und Markterfahrungen. In: Reichelt J (Hrsg) Pkw-Klimatisierung. C.F. Müller, Karlsruhe
Großmann H (2005) Heizung, Lüftung, Klimatisierung von Pkw. In: Hucho WH (Hrsg) Aerodynamik des Automobils. Vieweg, Wiesbaden
Györög T, Ito H (2002) Heating, ventilation, airconditioning – state of art. In: Wiedemann J, Hucho WH (Hrsg). Progress in vehicle aerodynamics II. Thermomanagement. Expert, Renningen, S 52 ff
Mayer E, Ifrim C (1997) Messung der feuchten Wärmeabgabe mit einer trockenen künstlichen Haut. Ki Luft- und Kältetechnik 2/1997
Mayer E, Hellwig R, Holm A (2007) Thermische Behaglichkeit im Fahrzeug. In: Hofhaus J (Hrsg). Pkw-Klimatisierung V. Expert, Renningen
Michejew MA (1964) Grundlagen der Wärmeübertragung, 3. Aufl. VEB Verlag Technik, Berlin
Oleson BW (1982) Thermal comfort. Technical review. Brüel & Kjær, Denmark
Parakenings A (2004) Erweiterung der Komfortgleichung von P.O. Fanger und Ergänzung durch die direkte Sonnenstrahlung. Semesterarbeit bei der Audi AG in Ingolstadt, unveröffentlicht
Rákóczy T, Schädlich S (2007) Klimatechnik. In: Grote KH, Feldhusen J (Hrsg). Dubbel Taschenbuch für den Maschinenbau, 22. Aufl. Springer, Berlin
Recknagel H, Hönmann W, Sprenger E (1985) Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik, 63. Aufl. Oldenbourg, München
Recknagel H, Sprenger E, Schrameck ER (2000) Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik, 69. Aufl. Oldenbourg, München
Recknagel H, Sprenger E, Schramek ER (2009) Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik, 74. Aufl. Oldenbourg-Industrieverlag, München
Recknagel H et al. (2013) Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik. Schramek E R (Hrsg). 76. Aufl. Oldenbourg Industrieverlag, München
Schwab R (1994) Einfluss der Sonneneinstrahlung auf die thermische Behaglichkeit in Kraftfahrzeugen. FAT Schriftenreihe Nr. 109 Frankfurt a. M.
Temming J (1984) Hygienische und physiologische Grundlagen der Fahrzeugklimatisierung. In: J Reichelt, H Schlepper (Hrsg). Kältetechnik im Kraftfahrzeug. C.F. Müller, Karlsruhe
Temming J (2003) Fahrzeugklimatisierung und Verkehrssicherheit; Auswirkungen sommerlichen Klimas auf die Leistungsfähigkeit der Fahrer. FAT Schriftenreihe Nr. 177 Frankfurt a. M.
Wenzel HG, Piekarski C (1984) Klima und Arbeit. Bayerisches Staatsministerium für Arbeit und Sozialordnung, München
Metadaten
Titel
Klimaphysiologie
verfasst von
Dipl.–Ing. Holger Großmann
Copyright-Jahr
2013
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Buch
Pkw-Klimatisierung

Print ISBN: 978-3-642-39840-7

Electronic ISBN: 978-3-642-39841-4

Copyright-Jahr: 2013

DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-642-39841-4_2

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