EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNG DES EINFLUSSES DER OBERFLÄCHENBESCHAFFENHEIT VON SCHEIBEN AUF DIE KONDENSATBILDUNG

Kurzfassung

Für das Enttauen von Scheiben ist eine nicht unwesentliche Menge an Wärmeenergie notwendig. Aufgrund des starken Dipolmoments von Wasser, benötigt man für den Phasenübergang des Verdunstens fast eine Magnitude mehr an Energie, im Vergleich zur Energie die nötig ist um Wasser von 0 $^o$C auf 100 $^o$C zu erhitzen. Daher ist das Thema der Enttauung und Enteisung von Scheiben bei Elektrofahrzeugen von grundlegender Bedeutung. Da hier im Gegensatz zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor die nötige Wärmeenergie nicht inhärent zur Verfügung steht, muss diese mithilfe elektrischer Energie erzeugt werden. Berücksichtigt man, dass zur Enttauung einer beschlagenen Frontscheibe, auf der sich ca. 20 g Wasser angelagert haben innerhalb von 30 Sekunden eine Heizleistung von mehr als 3000 Watt allein für die Verdunstung nötigt ist (wobei noch keine Verlustleistung an die umgebene Luft berücksichtigt ist), so belastet dies die Batterien nicht unwesentlich. Dies wiederum kann einen signifikanten Einfluss auf die Reichweite des Fahrzeugs haben. Passive Beschlagvermeidung durch Oberflächeneigenschaften sowie eine energieeffizientes Enttauen sind daher wünschenswerte Ziele bei der Konstruktion von Fahrzeugscheiben und der Entwicklung effektiver Klimatisierungskonzepte für Fahrzeuge. Um den Einfluss der Oberflächenbeschaffenheit auf das Beschalgsverhalten unter definierten Bedingungen zu verifizieren wurde im Rahmen eines Forschungsvorhabens am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Göttingen der Beschlag und die Enttauung an Scheiben mit unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften und einer reale Fahrzeugscheibe bei verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten und definierten Randbedingungen untersucht. Hierzu wurden die Wärmeströme und der Massentransfer durch Phasentransition sowie der Beschlagfortschritt untersucht und analysiert. Auf Basis der gewonnen Erkenntnisse wurden dann die Einflussgrößen auf den Beschlag und die Enttauung an einer Fahrzeugscheiben identifiziert und bewertet. Die ermittelten Messdaten dienen in erster Linie der Erfassung und Analyse des Einflusses der Oberflächenbeschaffenheit auf die Kondensatbildung, können aber auch als Datenbasis zur Validierung von CFD-Vorhersagewerkzeugen verwendet werden.