臺灣博碩士論文加值系統

本研究期望藉由電腦輔助工程，模擬檢視車輛貼設不同隔熱紙之隔熱效果。應用執行實車實驗取得之日曬數據，作為車輛熱負載模擬分析之用；建置實驗與模擬之標準作業流程，提升實車隔熱紙分析模型之準確性。
研究中，應用市售車用隔熱紙，鋪設於實車，進行連續性日曬實驗，量測車內溫度，並比較不同隔熱紙之效能。應用量測所得數據，提供作為模擬分析之用，分析結果並與實車測試結果比較，並探討不同天候、時間、不同隔熱紙之效能表現。
由研究結果顯示，實車模擬的熱傳分析結果，與實車實驗數據在溫度升降趨勢上吻合，驗證此分析模擬之合理與準確性。隔熱紙於晴天有較佳隔熱效果。實驗結果顯示，未貼隔熱紙即可降低36.4%的日照輻射量，貼有入門款隔熱紙之車輛則可降低69.6%的日照輻射量，而貼有高階隔熱紙更可降低82.5%的日照輻射量。隔熱紙對儀表板影響最大，無貼隔熱紙之儀表板溫度最高值可達74.41℃，貼有入門款隔熱紙降低至64.21℃，貼設高階隔熱紙則可降低至60.05℃。而車輛隔熱紙對於其他區域的影響則較小。隔熱紙差異確實對車內溫降有顯著影響。

This research aims to establish standard testing procedures and simulation model for the actual vehicle with window films. The insolation data obtained from the actual vehicle test was used as input data for the simulation analyses.
Two different types of vehicle window film were used. Setting vehicles exposed to sun continuously for days. Solar radiation and internal temperature were measured and compared. Simulation model was built. The results of simulation and those of the hardware testing were compared.
The research results show that the trend between analysis and hardware testing data model are very consistent. Experiments were done on real vehicles, measuring solar radiation, temperature differences for different types of films, at different times, and weather (sunny and cloudy), etc., to analyze the effectiveness of the films. The experimental results show that the solar radiation can be reduced by 36.4% in the baseline vehicle, which did not apply any extra window films. The vehicle with the entry-level window films can further reduce 69.6% solar radiation, and the high-end window films can reduce 82.5% solar radiation compared to the baseline vehicle. The dashboard area shows significant effects by the window films. The temperature of the baseline dashboard achieved to 74.41℃ The vehicle with entry level window films was reduced to 64.21℃. And the high-end window films was reduced to 60.05℃. However, the front windshield and the driver's seat are less affected. The study results show different window films do have a significant impact on the temperature drop inside the vehicles.

摘要 i
ABSTRACT ii
誌 謝 iv
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 1
1.3 文獻回顧 2
1.4 研究方法與研究範疇 4
1.5 研究創新性與貢獻度 6
1.6 論文架構 6
第二章 隔熱紙介紹 7
2.1 隔熱紙概述 7
2.2 市場現況分析 8
2.3 市場趨勢與技術 8
2.4 各國政策 9
第三章 理論概述 10
3.1 太陽增益 10
3.2 熱輻射之關係 12
3.3 熱傳導之關係 12
3.4 有限元素分析 13
3.5 日照輻射 13
第四章 實車日曬實驗 14
4.1 實驗設定 14
4.1.1 實驗時間與日期 14
4.1.2 實驗場地 14
4.1.3 實驗設備 15
4.2 實驗方法 18
4.3 實驗結果 19
4.3.1 晴天數據 20
4.3.1.1 晴天引擎室溫度(T1)數據 20
4.3.1.2 晴天日照輻射量(RAD)數據 21
4.3.1.3 晴天儀錶板溫度(T2)數據 21
4.3.1.4 晴天前擋風玻璃溫度(T3)數據 22
4.3.1.5 晴天後擋風玻璃溫度(T4)數據 23
4.3.1.6 晴天駕駛座座椅溫度(T5)數據 23
4.3.1.7 晴天後座座椅溫度(T6)數據 24
4.3.1.8 晴天後車廂溫度(T7)數據 25
4.3.2 陰天數據 25
4.3.2.1 陰天引擎室溫度(T1)數據 25
4.3.2.2 陰天日照輻射量(RAD)數據 26
4.3.2.3 陰天儀錶板溫度(T2)數據 28
4.3.2.4 陰天前擋風玻璃溫度(T3)數據 29
4.3.2.5 陰天後擋風玻璃溫度(T4)數據 30
4.3.2.6 陰天駕駛座座椅溫度(T5)數據 31
4.3.1.7 陰天後座座椅溫度(T6)數據 32
4.3.1.8 陰天後車廂溫度(T7)數據 33
4.4 實驗結果與討論 34
第五章 有限元素分析模型 36
5.1 分析流程 36
5.2 車輛模型建置 37
5.3 有限元素模型建置設定 45
5.3.1 網格化設定 45
5.3.2 邊界條件設定 47
5.3.3 材料參數設定 48
5.4 分析方法 50
5.5 有限元素分析結果與討論 50
5.5.1 晴天無貼隔熱紙車輛之分析數據 50
5.5.1.1 儀表板表面溫度分析結果與討論 50
5.5.1.2 前擋風玻璃表面溫度分析結果與討論 52
5.5.1.3 後擋風玻璃表面溫度分析結果與討論 53
5.5.1.4 駕駛座座椅表面溫度分析結果與討論 54
5.5.1.5 後座座椅表面溫度分析結果與討論 56
5.5.1.6 行李廂表面溫度分析結果與討論 57
5.5.2 陰天無貼隔熱紙車輛之分析數據 58
5.5.2.1 儀表板表面溫度分析結果與討論 58
5.5.2.2 前擋風玻璃表面溫度分析結果與討論 60
5.5.2.3 後擋風玻璃表面溫度分析結果與討論 61
5.5.2.4 駕駛座座椅表面溫度分析結果與討論 62
5.5.2.5 後座座椅表面溫度分析結果與討論 64
5.5.2.6 行李廂表面溫度分析結果與討論 65
5.5.3 晴天貼設高階隔熱紙車輛之分析數據 66
5.5.3.1 儀表板表面溫度分析結果與討論 66
5.5.3.2 前擋風玻璃表面溫度分析結果與討論 68
5.5.3.3 後擋風玻璃表面溫度分析結果與討論 69
5.5.3.4 駕駛座座椅表面溫度分析結果與討論 70
5.5.3.5 後座座椅表面溫度分析結果與討論 72
5.5.3.6 行李廂表面溫度分析結果與討論 73
5.5.4 陰天貼設高階隔熱紙車輛之分析數據 74
5.5.4.1 儀表板表面溫度分析結果與討論 74
5.5.4.2 前擋風玻璃表面溫度分析結果與討論 76
5.5.4.3 後擋風玻璃表面溫度分析結果與討論 77
5.5.4.4 駕駛座座椅表面溫度分析結果與討論 79
5.5.4.5 後座座椅表面溫度分析結果與討論 80
5.5.4.6 行李廂表面溫度分析結果與討論 81
第六章 結論與未來展望 83
6.1 結論 83
6.2 未來展望 86
符號彙編 87
參考文獻 89

1.維基百科：全球暖化，https://zh.wikipedia.org/wiki/全球变暖。
2.維基百科：熱島效應，https://zh.wikipedia.org/wiki/熱島效應。
3.D. L. Antonson and G. A. Berger, Transparent and reflecting articles, U.S. Patent No. 3290203A, 1965.
4.C.Y. Li, J.Y. Tan, T.T. Chow and Z.Z. Qiu, " Experimental and theoretical study on the effect of window films on building energy consumption ", Energy and Buildings, Vol. 102, 2015, p. 129–138.
5.M.A. Jasni and F.M. Nasir, " Experimental Comparison Study of the Passive Methods in Reducing Car Cabin Interior Temperature", International Conference on Mechanical, Automobile and Robotics Engineering. Penang. Malaysia, ICMAR, 2012.
6.維基百科：溫室氣體，https://zh.wikipedia.org/wiki/温室气体。
7.維基百科：溫室效應，https://zh.wikipedia.org/wiki/温室效应。
8.維基百科：靜電屏蔽，https://zh.wikipedia.org/wiki/静电屏蔽。
9.International Window Film Association, Definition of Terms, https://iwfa.com/consumers/Home/ArtMID/1387/ArticleID/309/Definition-of-Terms, 02/01/2018.
10.International Window Film Association, Calculated Solar properties for fenestration systems, https://iwfa.com/professionals/Resources/ArtMID/1527/ArticleID/556/Calculated-Solar-properties-for-fenestration-systems, 08/21/2018.
11.ASTM E903-20, Standard Test Method for Solar Absorptance, Reflectance, and Transmittance of Materials Using Integrating Spheres, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2020, www.astm.org.
12.ASTM D1044-19, Standard Test Method for Resistance of Transparent Plastics to Surface Abrasion by the Taber Abraser, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2019, www.astm.org.
13.JIS-S-3107:2013, 自動車窓ガラス用フィルム, JISC, 11/20/2013.
14.J.W. Lee, J.H. Kim, J.S. Park and C.S. Bae, " Effect of the air-conditioning system on the fuel economy in a gasoline engine vehicle ", Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D, Volume 227 Issue 1, January 2013, p. 66–77.
15.Wikipedia: Window film, https://en.wikipedia.org/wiki/Window_film.
16.維基百科：聚對苯二甲酸乙二酯，https://zh.wikipedia.org/wiki/聚对苯二甲酸乙二酯。
17.Wikipedia: Global Positioning System, https://en.wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_System.
18.Wikipedia: Advanced driver-assistance systems, https://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_driver-assistance_systems.
19.ANSI Z97.1, Safety Glazing Materials Used in Buildings, ANSI, 2015.
20.BS EN 12600:2002, Glass in building. Pendulum test. Impact test method and classification for flat glass, BSI, 2002.
21.Wikipedia: Solar gain, https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_gain.
22.維基百科：電磁波譜，https://zh.wikipedia.org/wiki/電磁波譜。
23.維基百科：紅外線，https://zh.wikipedia.org/wiki/红外线。
24.維基百科：紫外線，https://zh.wikipedia.org/wiki/紫外线。
25.Wikipedia: Emissivity, https://en.wikipedia.org/wiki/Emissivity.
26.維基百科：熱輻射，https://zh.wikipedia.org/wiki/熱輻射。
27.維基百科：熱傳導，https://zh.wikipedia.org/wiki/熱传导。
28.維基百科：有限元素分析，https://zh.wikipedia.org/wiki/有限元分析。
29.張洪才，ANSYS 14.0/FLOTRAN理論解析與工程應用實例，機械工業出版社，2012。
30.D. L. Logan, A First Course in the Finite Element Method 6th Edition, Cengage Learning, 2017.
31.M. Isobe and S. Emori, Car door structure, U.S. Patent No. 6979048B2, 2003.
32.「車輛安全檢測基準-二十五之三 安全玻璃」，財團法人車輛安全審驗中心。
33.Wikipedia: Volkswagen Tiguan, https://en.wikipedia.org/wiki/Volkswagen_Tiguan.
34.Comparison of the Skoda Kodiaq and the new Volkswagen Tiguan, https://globusks.ru/en/sravnenie-skoda-kodiaq-i-novogo-volkswagen-tiguan-udlinennyi-tiguan-testiruem/, 09/22/2019.
35.賴文森，超級測試！9部SUV全台最完整實測-Part.3空間測試，https://c.8891.com.tw/trialrun/toyota/rav4/1430，08/08/2019。
36.V-KOOL-USA, https://v-kool-usa.com/specs/.
37.SOLIDWORKS說明 – 版本2010 – 熱對流係數，http://help.solidworks.com/2010/chinese/solidworks/cworks/LegacyHelp/Simulation/AnalysisBackground/ThermalAnalysis/Convection_Topics/Convection_Heat_Coefficient.htm。
38.Engineering Tool Box - Emissivity Coefficient Materials, https://www.engineeringtoolbox.com/emissivity-coefficients-d_447.html.
39.J. T. Selvan, S. Thanabalan, J. Mervin and S. Anish, " Design and Analysis of SUPRA AISI 1018 Carbon Steel Car Frame Using ANSYS ", Advanced Materials Research, Volumes 984-985, July 2014, p. 666–674.
40.MatWeb: AISI 1018 Steel, as cold drawn, 16-22 mm (0.625-0.875 in) round, http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=bade359a83e447418433d0eb5cae3123.
41.汽車部件使用材料總覽，台塑企業，第24-25頁。
42.MatWeb: Overview of materials for Polypropylene, Flame Retardant, http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=4c2bd986726e4d969fa34452d2da865c&ckck=1.
43.Goodfellow: Polypropylene(PP) Material Information, http://www.goodfellow.com/E/Polypropylene.html.
44.維基百科：聚酯，https://zh.wikipedia.org/wiki/聚酯。
45.MatWeb: Overview of materials for Polyethylene Terephthalate (PET), Unreinforced, http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=a696bdcdff6f41dd98f8eec3599eaa20.