Effect of Solar Radiation on Thermal Comfort in an Automobile Cabin

Abstract

The aim of this study is to evaluate effect of solar radiation on thermal comfort in an automobile during cooling period with experiments. High cabin interior temperature, especially in summer months, causes discomfort for driver and the passengers. In the study, ambient temperature, relative humidity, mean radiant temperature and mean skin temperature of the driver inside the automobile cabin during cooling period for same ventair velocities with different solar radiation values were measured in a parked car. Subjective survey was performed during the experiments to the driver. Experiments were held under real conditions and the results were compared with answers taken from the subject and discussed. Adequate thermal comfort conditions were not obtained for high solar radiation values but it was found that thermal comfort conditions inside the cabin were quite acceptable for low solar radiation values.

Keywords

• Thermal comfort, Automobile cabin, Cooling period.

Güneş Işınımının Otomobil Kabinindeki Isıl Konfora Etkisinin İncelenmesi

Öz

Bu çalışmanın amacı güneş ışınımının soğutma sürecinde otomobil kabini içerisindeki ısıl konfor koşullarına olan etkisinin deneysel olarak incelenmesidir. Özellikle yaz aylarında güneş ışınımından kaynaklanan yüksek kabin iç ortam sıcaklığı sürücü ve yolcuların kendilerini rahatsız hissetmelerine neden olmaktadır. Çalışmada, soğutma sürecinde park edilmiş bir araba içerisinde aynı menfez hız düzeyinde değişik güneş ışınımı değerleri için yapılan deneylerde, kabin iç ortam sıcaklığı, bağıl nem, ortalama ışınım sıcaklığı ve sürücüvücut ortalama sıcaklığı değerleri ölçülmüştür. Deney sırasında sürücüye nesnel anket uygulanmıştır. Deneyler gerçek koşullar altında gerçekleştirilmiş olup, elde edilen sonuçlar sürücünün nesnel anket sorularına verdiği cevaplar ile karşılaştırılmış ve tartışılmıştır. Yüksek güneş ışınımı değerlerinde otomobil içerisinde uygun ısıl konfor koşulları sağlanamamış ancak düşük güneş ışınımı değerlerinde kabin içi ısıl konfor koşulları açısından oldukça uygun bulunmuştur.

Anahtar Kelimeler

• Isıl konfor, Otomobil kabini, Soğutma süreci.

References

1. Blazejczyk, K., Nilsson, H. and Holmér, I. 1993. Solar heat load on man (review of different methods of estimation), Int J Biometeorol. (37), 125–132.
2. Chakroun, C. and Al-Fahed, S. 1997. Thermal comfort analysis inside a car, International Journal of Energy Research. (21), 327-340.
3. Devonshire, J. M and Sayer, J. R. 2005. Radiant heat and thermal comfort in vehicles, Human Factors, 47, 4, Health and Medical Complete. pp. 827.
4. Givoni, B. 1976. Man, climate and architecture, Van Nostrand Reinhold, New York.
5. Hodder, S. and K. Parsons. 2006. The effects of solar radiation on thermal comfort. International Journal of Biometeorology, 10.1007/s00484-006-0050-y.
6. Hymore, R. R., Tweady R. F. and Wozniak, D. F. 1991. Development of a test procedure for quantifying performance benefits of solar control glazings on occupant comfort, SAE Tech. Paper Series, No 910536, Warrandale PA, Society of Automotive Engineers.
7. ISO 9920. 1993. Ergonomics: Estimation of the Thermal Characteristics of a Clothing Ensemble, International Standards Organisation, Geneva.
8. ISO 7726. 1998. Ergonomics of the thermal environment -Instruments for measuring physical Quantities, International Organization for Standardization.

9. Moyer, K. L. 1995. Analytical and empirical evaluation of the impact of solar control glazing on the thermal environment in vans, SAE Tech. Paper Series, No 950052, Warrandale PA, Society of Automotive Engineers.
10. Moran, D., Shapiro, Y., Epstein, Y., Burstein, R., Stroschein, L. and Pandolf, K. B. 1995. Validation and adjustment of the mathematical prediction model for human rectal temperature responses to outdoor environmental conditions, Ergonomics. 38 (5),1011–1018.
11. Nielsen, B., Kassow, K. and Aschengreen, F. E. 1988. Heat balance during exercise in the sun, Eur J Appl Physiol. 58 (1–2),189–196.
12. Roessler, D. M. and Heckmann, T. 1992. Which automobile glazing makes me feel more comfortable, SAE Tech. Paper Series, No. 920263, Warrandale PA, Society of Automotive Engineers.
13. Shapiro, Y., Moran, D., Epstein, Y., Stroschein, L. and Pandolf, K. B. 1995. Validation and adjustment of the mathematical prediction model for human sweat rate responses to outdoor environmental condition, Ergonomics. 38 (5),981–986.
14. Temming, J. 1980. Comfort requirements for heating, ventilation and air conditioning in motor vehicles, Research and Development Division, Volkswagenwerk A.G.
15. Ueda, M., Taniguchi, Y., Asano, A., Mochizuki, M., Ikegami, T. and Kawai, T. 1997. An automobile heating, ventilating and air conditioning system with a neural network for controlling the thermal sensation felt by a passenger, JSME. 40 (3), 469-477.