Klimamesssystem DressMAN

Insbesondere bei Elektrofahrzeugen stellt die Klimatisierung eine Herausforderung dar. Bei Außentemperaturen um den Gefrierpunkt ist im Vergleich zu 20 °C bei einem Elektroauto im Stadtverkehr mit einem Reichweitenverlust von bis zu 50 Prozent zu rechnen. Um den Energieverbrauch beim Kühlen und Heizen zu senken und damit die Reichweite zu erhöhen, werden derzeit verschiedene innovative Lösungen entwickelt. Deren Einfluss auf die thermische Behaglichkeit im Fahrzeuginnenraum kann jedoch mit vorhandenen Standardlufttemperatur- oder Luftgeschwindigkeitsmessungen kaum an allen Messpunkten erfasst werden. Das vom Fraunhofer IBP entwickelte Komfortmesssystem DressMAN ermöglicht die umfassende, objektive Komfortmessung von lokalen Wirkungen auf bestimmte Körpersegmente und auch auf den gesamten Körper durch flexibel platzierbare Sensoren. 

Das Sensorsystem des DressMAN besteht aus 16 bis 60 Sensoren. Diese werden entweder in einen tragbaren Anzug integriert oder an einer Person bzw. Messpuppe über den gesamten Körper verteilt mit Bändern befestigt. Während der Komfortmessung im Fahrzeug imitiert der DressMAN-Sensor den Wärmehaushalt der menschlichen Haut und misst an 28 definierten Punkten die sogenannte Äquivalenttemperatur, d. h. die fühlbare Wärme unter Berücksichtigung der Lufttemperatur und -strömung, Wärmestrahlung, Feuchte und Sonneneinstrahlung. Diese physikalisch bzw. »objektiv« gemessenen, lokalen Äquivalenttemperaturen werden mit dem Komfortdiagramm der Norm DIN EN ISO 14505-2 verglichen und so die thermische Behaglichkeit in Bezug auf einzelne Körpersegmente bewertet. Zur eingehenden wissenschaftlichen Evaluation der Fahrzeugklimatisierung werden auch die Kontaktbereiche untersucht. Am Rücken und im Oberschenkelbereich erfassen acht Sensoren den Wärmetransport und die Feuchte zwischen Mensch und Sitz. 

Unter Berücksichtigung der ermittelten Äquivalent- und Kontakttemperaturen wird über die sich ergebenden lokalen Wärmestromdichten und den Gesamtwärmehaushalt des Menschen die erweiterte Äquivalenttemperatur (Teq) bestimmt. Aus dieser wird ein Gesamtkomfortempfinden abgeleitet. Das Besondere an diesem Ansatz ist – im Gegensatz zur Definition der Äquivalenttemperatur nach DIN EN ISO 14505-2 – , dass hier die die Wärmeleitung zwischen Person und Sitz berücksichtig wird. Damit werden thermische Umgebungsbedingungen mit nur einem Zahlenwert beschreibbar und eine vergleichende Bewertung unterschiedlicher Klimaszenarien möglich.

Bereits 1990 entwickelte das Team des Fraunhofer IBP die erste Version des DressMAN. Seither optimieren unsere wissenschaftlichen Mitarbeiter*innen die thermische Komfortmesstechnik stetig weiter. In einem zentralen Schritt reduzierten sie die Größe und thermische Masse des Sensors deutlich, wodurch nun die Messung sich schnell ändernder Wirkungen in Abkühl- und Aufheizphasen im Fahrzeuginnenraum möglich ist. Erfasst werden können die Daten kabelbasiert oder über ein Wireless-Sensor-Netzwerk (Zigbee-Mesh). Letzteres gestattet die flexible Platzierung von Sensoren und damit die vielseitige, lokale Bewertung des thermischen Komforts. Zudem besitzt das Messsystem eine Schnittstelle zu gängigen Bus-Formaten (z. B. CAN-Bus).

Das DressMAN Messsystem unterstützte schon mehrere OEMs und Zulieferer der Automobilindustrie in Klimakammerversuchen dabei, deren neue Konzepte für den thermischen Komfort im Bereich Elektromobilität zu evaluieren. Neben der Fahrzeugbranche kommt das Sensorsystem zur Komfortmessung auch in Flugzeugen und Gebäuden zum Einsatz.