Was ist besser, Alukühler lackieren oder nicht?

[Gast]

Es wurde aus optischen Gründen empfohlen, meinen neuen Alukühler des Jarama schwarz zu lackieren. Der Originalkühler war/ist schwarz lackiert.

 

Der Jarama, zumindest der Serie I, bei dem die heiße Luft nirgends aus dem Motorraum entweichen kann (außer nach unten), hat oft thermische Probleme. Daher sollte der Kühler optimale Kühlwirkung haben.

 

Eine Lackschicht auf einem Kühler hat 2 unterschiedliche Gesichtspunkte, Kühlleistung aufgrund konvektiver Prozesse (und der Wärmeleitung zur Oberfläche) und Kühlleistung aufgrund von thermischen Strahlungsprozessen. Damits nicht einfach wird, stehen beide auch noch in Wechselwirkung.

 

Zum ersten ist die Wärmeleitfähigkeit einer Lackschicht klein. Dies bedeutet, dass die Oberflächentemperatur deutlich kleiner wird, als bei der unlackierten Oberfläche. Dies wiederum führt zu einer insgesamt reduzierten Kühlleistung des gesamten Kühlers. Salopp gesagt, das ist wie wenn man den Kühler in wärmende Decken hüllt.

 

Auf der anderen Seite hat eine schwarze Oberfläche einen erheblich besseren Emissionsgrad. Dies betrifft die Abstrahlung von Wärme. Beispielsweise Kühlkörper im Elektronikbereich sind deshalb schwarz lackiert. Es sei angemerkt, dass dabei die Farbe nicht notwendigerweise eine Rolle spielt, auch helle Oberflächen können hohe Emisssionsgrade haben, abhängig vom Material. Ein hoher Emissionsgrad erhöht die Kühlleistung, weil die thermische Strahlungsleistung höher ist. Hinzu kommt, Reinaluminium hat einen sehr geringen Emissionsgrad, der von oxidiertem Aluminium (also der Normalzustand der protektiven Oxidschicht) ist demgegenüber schon massiv erhöht.

 

Also wäre eine Lackierung eine zweischneidige Sache, zwei gegenläufige Effekte.

 

Ich habe ein bissl gesucht und dabei nichts wirklich Belastbares gefunden. Belastbar im Sinne von begründet nachvollziehbar. Vielleicht habe ich auch nicht richtig gesucht.

 

Daher meine Frage, ist es unter Berücksichtigung beider Effekte nun insgesamt besser (unter dem Gesichtspunkt der Kühlleistung) einen Alukühler zu lackieren, oder nicht? Und warum? Müßte doch jemand schon einmal durchgerechnet oder einfach gemessen haben?

[fridolin_pt CO]

Ob es Farben mit unterschiedlicher Isolationswirkung gibt kann ich nicht sagen. Da ist wohl eher die Dicke der Schicht von Bedeutung. Die Oxidation des Alluminiums sollte sich ja von selbst einstellen. Ich denke in diesem Fall ist die Farbe wohl eher Optik. Ich frag aber mal den Kühlerbauer meines Vertrauens. Das interessiert mich auch. Schwarz kenne ich eigentlich nur als positiv zur Wärmeaufnahme, nicht unbedingt zur Wärmeabgabe.

[Gast]

Gerade eben schrieb fridolin_pt:

Schwarz kenne ich eigentlich nur als positiv zur Wärmeaufnahme, nicht unbedingt zur Wärmeabgabe.

Nach dem Kirchhoffschen Strahlungsgesetz sind Absorptionsvermögen und Emissionsvermögen stets proportional. Also gehts in beide Richtungen gleichsinnig.

[F430Matze CO]

Mein Wagner Ladeluftkühler hat eine schwarze "Anti-Korrosions-Beschichtung mit Wärmeleiteigenschaften". Leider weiß ich nicht, was genau Wagner da drauf sprüht, aber evtl. kommst du darüber ja weiter oder sie können ihn dir sogar beschichten?

[paul01]

Hallo Bernhard,

es geht wohl um den da (Quelle: Jarama in irgendeinem Forum):

Die entscheidenden Argumente hast du ja selbst bereits gebracht. Und da bleibst du im kleinen einstelligen Prozentbereich.

 

Sind da Lüfter hintendran ? Wie gut kommt da die Luft rein ?

Oder andersrum: Wenn nur im Stand thermische Probleme da sind, dann: Luftzufuhr verbessern. Z.B. aktuelle Lüfter rein und alte ins Regal. So wie man das auch beim 308 machen kann.

 

Gruß

Paul

[rx7cabrio CO]

Hallo Bernhard,

 

ich hatte vor vielen Jahren einen Alukühler für einen Alpina B6 3,5 nachbauen lassen. Dieser wurde die erste Zeit unlackiert gefahren und später auch aufgrund der Optik schwarz lackiert.

Eine Temperaturänderung war damals nicht festzustellen, auch unter extremer Belastung.

 

Grüße

Sascha

[matelko CO]

Bernhard,

kannst Du Dich noch an den "Leslie"-Würfel erinnern?

Ist schon sehr lange her, ich weiß...

 

Der "Leslie"-Würfel besteht aus Blech und hat zwei gegenüberliegende Flächen, von denen die eine außen hochglänzend poliert, die andere außen aufgerauht und zusätzlich mit reinem Kerzenruß vollständig geschwärzt ist. Im Innern des Würfels sind alle Flächen gleich. Der Würfel wird mit Wasser von 100 °C gefüllt, und nacheinander die blanke und die schwarze Fläche einer Thermosäule gegenübergestellt. Wie lautet das Ergebnis des angeschlossenen Galvanometers? 

 

Die Strahlungsmessung der geschwärzten Fläche ergibt einen deutlich größeren Ausschlag des Galvanometers gegenüber jener der blanken Fläche, d.h. das Emissionsvermögen der blanken Fläche bei gleicher Temperatur ist meßbar kleiner als das der schwarzen.

 

[Gast]

Ja, das kenne ich. Wobei interessant ist, dass bei Aluminium der Emissionskoeffizient auch stark von der Oberflächenqualität abhängt. Oxidierte Oberflächen haben einen um einen Faktor von 2 oder mehr erhöhten Emissionkoeffizienten.

 

Kerzenruß ist natürlich eine Option , das ist eine sehr dünne Schicht, zudem mit besserer Wärmeleitung als eine Lackschicht. Allerdings dürfte der Kühler dann nicht in einen ordentlichen Regenguss kommen .

 

Ja Paul, es geht um besagten Jarama in einen Forum, wobei wegen der Optik anzumerken ist, dass von außen nicht ohne Weiteres ein Blick auf das Kühlernetz fallen kann. Es ist natürlich bei diesem feinen Auto nicht auszuschließen, dass Menschen vor Ehrfurcht auf die Knie fallen, dann sieht man es. Lüfter gibts zwei (elektrisch) serienmäßig, moderne Spal, beispielsweise, haben natürlich eine höhere Luftleistung. Das sieht dann allerdings erst recht falsch aus (für die kniefallenden Beobachter). Ein anderer Ansatz ist ja Keramikbeschichtung der Krümmer, das habe ich bei einer UK-Firma machen lassen, welche solche Beschichtung für Rennfahrzeug-Krümmer aufbringt. Ist nicht zu verwechseln mit den sogenannten Keramiklacken, die aufgesprüht werden, es kommt ein spezielles Plasmaverfahren zur Anwendung. Wurde in irgendeinem Forum zum Jarama auch schonmal angesprochen. Davon verspreche ich mir gerade im Stand eine deutliche Reduktion der Temperaturen im Motorraum.

 

Bei der Lackierung habe ich auch deshalb noch gewisse Bedenken, weil ein engmaschiges Netzt zu lackieren nicht einfach ist und die Oberfläche auch reduzieren dürfte. Mit reduzierter Oberfläche sinkt der Wärmeaustausch natürlich drastisch. Man könnte auch nur den Kasten lackieren, allerdings fällt dann immer noch das helle Netz ins Auge, das macht ja auch den größten Teil der Fläche aus..

[matelko CO]

Nun, ich habe bewußt "lange ist's her" geschrieben. Denn der Leslie-Versuch wurde in den letzten ca. 30 Jahren weiter entwickelt, indem man die beiden konträren Oberflächenbeschaffenheiten weiter gespreizt hat:

 

Da ein Würfel vier senkrechte Flächen hat, bietet es sich an, nicht nur zwei Flächen zu präparieren. Heutige Würfel haben folglich nicht mehr nur "matt + schwarz" und "glänzend + unbehandelt", sondern sehen wie folgt aus:

Fläche 1:  rein metallisch glänzend
Fläche 2:  rein metallisch matt
Fläche 3:  weiß lackiert
Fläche 4:  schwarz lackiert (kein Ruß)

 

Das Ergebnis sieht dann wie folgt aus: Innerhalb der Meßgenauigkeit zeigt die Fläche 1 gemessen gegen die Fläche 2 fast keinen oder nur sehr geringen Unterschied und die Fläche 3 gemessen gegen die Fläche 4 überhaupt keinen Unterschied. Wohl aber gibt es deutliche Unterschiede zwischen den Flächen 1 und 2 im Vergleich zu den Flächen 3 und 4. Die Beschichtungen auf Metall zeigen eine deutlich bessere Emission als reine Metalloberflächen, was damit zusammenhängt, daß Metalle besonders im IR-Spektralbereich (also genau jenem Spektralbereich, den wir als Wärmestrahlung wahrnehmen) ein hohes Reflexionsvermögen besitzen und somit nahezu keine Absorption respektive Emission aufweisen können. Und wie von Dir schon eingangs vermerkt,  bestätigt das Versuchsergebnis, daß zwischen den Farben schwarz und weiß kein meßbarer Unterschied besteht. 'Schwarz' bedeutet nur, daß der Körper sichtbares Licht absorbiert. 'Weiß' hingegen besagt, daß keine Absorption im sichtbaren Bereich stattfindet sondern die Wellenlängen des sichtbaren Bereichs reflektiert werden.

 

Für den Kühler oder Wärmetauscher ergibt sich somit als Konsequenz, daß reine Metalloberflächen häufig mit Chromat- oder chemischen Konversionsschichten versehen werden, wobei der Farbton lediglich eine kosmetische Rolle spielt. Als Nebeneffekt wird durch die Beschichtung auch eine mögliche Oberflächenoxidation i.S. von Korrosion verhindert. Weitere Optionen sind die Eloxierung (also die gezielte Oberflächenoxidation), die Elektrochemische Beschichtung (Galvanisierung) und die Lackierung. Anders ausgedrückt: Selbst wenn ein Kühler blank aussieht, so wird er es nicht sein.

 

[Gast]

vor 18 Stunden schrieb F430Matze:

Mein Wagner Ladeluftkühler hat eine schwarze "Anti-Korrosions-Beschichtung mit Wärmeleiteigenschaften".

 

Als Zwischenergebnis scheint dies wichtig zu sein.

 

Eine Lackschicht verbessert die Wärmeabgabe aufgrund höherer Strahlungsleistung (höherer Emissionsgrad), siehe oben zum Stichwort "Leslie Würfel".

 

Es scheint Lacke zu geben, welche erhöhte Wärmeleitfähigkeiten haben, vermutlich speziell für den Bereich der Wärmetauscher entwickelt. Das läßt sich sicherlich leicht recherchieren.

 

Bleibt eigentlich nur, ob bzw. wie man einen solchen Lack gut auf dem Aluminium zum Haften bringt. Die Oxidschicht (auf der jedenfalls üblicher Lack schlecht haftet) abschleifen ginge ja allenfalls beim Kasten. Die Lamellen könnten allenfalls durch chemisches Beizen im Tauchbad von der Oxidschicht befreit werden. Eigentlich wollte ich das "mal eben" selbst erledigen, aber nicht mir so ein großes Tauchbad zulegen.

[master_p]

Ich könnte mir aber durchaus vorstellen, dass es wichtig ist, ob die Lackschicht schon in der Entwicklung vorgesehen wurde oder eben nicht. Jede Lackschicht - und sei sie noch so dünn - hat eine gewisse Dicke und führt dazu, dass nicht mehr so viel Luft durch den Kühler durchgehen kann. Wenn diese Lackschicht bei der Entwicklung schon berücksichtigt ist, dann kann man es entsprechend ausgleichen. Wenn ein "blanker" Kühler im Nachhinein lackiert wird, ist der Zwischenraum zwischen den Lamellen eben kleiner, als ursprünglich gedacht und damit sinkt die Kühlleistung. Ob sich der Effekt der besseren Wärmeabgabe durch Lackierung dadurch egalisiert? Keine Ahnung, rein aus dem Bauchgefühl her würde ich ihn nicht lackieren. Aber wenn Du es machen lässt, dann wäre es wirklich mal super einen vorher/nachher Vergleich zu haben was die Temperaturen angeht.

[matelko CO]

vor 19 Stunden schrieb F430Matze:

"Anti-Korrosions-Beschichtung mit Wärmeleiteigenschaften"

vor 49 Minuten schrieb Jarama:

Es scheint Lacke zu geben, welche erhöhte Wärmeleitfähigkeiten haben, vermutlich speziell für den Bereich der Wärmetauscher entwickelt.

 

Lacke oder Beschichtungen mit erhöhter Wärme-Leitfähigkeit sind im vorliegenden Fall uninteressant. Ich gehe davon aus, daß es sich um einen Versprecher handelt.

 

Man unterscheidet:

- Wärmekonvektion: Ein bewegliches Medium transportiert die Wärme, z.B. das Wasser im Kühlkreislauf oder der Fahrtwind am Kühler.

- Wärmeleitung: Ein stationäres Medium transportiert die Wärme, d.h. das Medium selbst bewegt sich nicht, z.B. Metalle.

- Wärmestrahlung: Der Wärmetransport erfolgt ohne ein Medium.

 

Eine besonders gute Wärmeleitung hängt ganz eng mit dem weiter oben anhand des blanken Metalls beschriebenen Reflexionsvermögens im IR-Spektralbereich zusammen. Und ein erhöhtes oder gar hohes Reflexionsvermögen schließt eine hohe Emission aus, wie wir gesehen haben. Das gilt auch für Substanzen, die nicht unbedingt metallisch sind (hierauf beruht z.B. die ITO-Beschichtung von Glas). Folglich sind Lacke mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit im vorliegenden Fall absolut kontraproduktiv.

 

Wo wir gerade beim Thema "Wärmeleitung" sind, sei noch folgendes am Rande bemerkt: Ein Wasserkreislauf ist nicht etwa aufgrund seiner Wärmeleitfähigkeit so effizient. Im Gegenteil, Wasser leitet die Wärme äußerst schlecht. Aber es hat eine sehr hohe Wärmeaufnahmefähigkeit (Wärmekapazität). Und darauf beruht der Wasserkreislauf mittels Umwälzpumpe. Ähnlich verhält es sich mit Luft, weshalb man Ventilatoren einsetzt.

 

[Gast]

vor 44 Minuten schrieb matelko:

Lacke oder Beschichtungen mit erhöhter Wärme-Leitfähigkeit sind im vorliegenden Fall uninteressant. Ich gehe davon aus, daß es sich um einen Versprecher handelt.

Nö, ich redete hiervon https://de.wikipedia.org/wiki/Wärmeleitfähigkeit.

 

Der Wärmestrom durch die Lackschicht wird dadurch bestimmt. Der Wärmestrom durch die Lackschicht ist wiederum dafür bestimmend, wie effektiv die Lackoberfläche Wärme abgeben kann, sei es durch Konvention, sei es durch Strahlung.

 

Eine Beschichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit wird eine geringe Temperaturdifferenz durch die Schicht hindurch haben, also an der Oberfläche durch die höhere Temperatur viel Wärme an die Umgebung abgeben können. Eine Beschichtung mit niedriger Wärmeleitfähigkeit wirkt demgegenüber thermisch isolierend, der Kühler kann nur wenig Wärme an die Umgebung abgeben.

 

Oder meinst Du, dass es keine Lacke mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit gibt und das ein "Versprecher" bei der Lackcharakterisierung war. Ich würde es für plausibel halten, dass die Lacktechnologie spezielle Lacke für Wärmetauscher entwickelt hätte. Durch geeignete Füllstoffe im Lack sollte das erreichbar sein. Werde ich mal recherchieren.

 

P.S.: Ich weiss, dass beispielsweise in der Transformatortechnik die Wärmeleitfähigkeit des Drahtlacks ein wichtiger Aspekt ist. Oder der Tränkharze.

[MUC3200GT]

Am 1/9/2018 um 17:44 schrieb Jarama:

Beispielsweise Kühlkörper im Elektronikbereich sind deshalb schwarz lackiert

mesitens sind sie schwarz aber typischerweise eloxiert, welches wohl eine besonders dünne schicht erzeugt 5..25µ

[sstaiger CO]

Habe gerade zwei Kühler restauriert, einen gelöteten Kühler vom Oldtimer und einen Ladeluftkühler aus den Neunzigern.

 

Habe bei der Wärmeleitung nichts gemessen, weil beide von den Temperaturen absolut unkritisch sind.

 

Aber als Korrosionsschutz und Haftvermittler habe ich das hier genommen:

http://www.korrosionsschutz-depot.de/rostschutz-und-lacke/verzinkungen/zinklamelle/zinkspray-zinklamellenspray-lz-3000-400ml

Sauteuer, aber tolles Material - kann (und soll) nur extrem dünn aufgetragen werden, haftet super und ist ohne Einbrennen nach einer halben Stunde überlackierbar (bei mir 2k Acryllack schwarz, lang eingestellt, ohne anschleifen).

 

Sind beide schön geworden, finde ich.

 

Dann noch kurz mit den Krümmern und Lüftern.
Klar ist Original schön, und die tolle Keramikbeschichtung der Krümmer hab' ich ja gesehen.

Bei dem Auto würde ich trotzdem nichts riskieren und die besten E-Lüfter reintun die aufzutreiben sind. Vielleicht sogar über eine Isolierung der Krümmer mit Band nachdenken - das will ich beim Maserati noch machen.

[paul01]

Hallo Bernhard,

Kühlung über Lüfter im Stand und Farbe nach persönlichem Empfinden. Jetzt sind wir schon zwei Lüfterdrängler. Jetzt kommst du wieder.

Gruß

Paul

[sstaiger CO]

Ich noch zuerst:
Nach dem was ich da gesehen hab, wie wär's noch mit einer aktiven Lüftung Richtung Getriebetunnel?
:-)

[Thorsten0815 VIP CO]

Bernhard, ohne das konkret berechnen zu können würde ich das eloxieren wählen.

Sieht gut aus, schützt und hat sicherlich keinen dramatischen Einfluss auf die Wärmeleitfähigkeit.

[Braai]

Nicht lackieren.

[Gast]

Am 12.1.2018 um 18:36 schrieb sstaiger:

Ich noch zuerst:
Nach dem was ich da gesehen hab, wie wär's noch mit einer aktiven Lüftung Richtung Getriebetunnel?
:-)

Im Prinzip wäre das fein, nur da ist weder Platz für aktive lüfter, noch für Leitbleche oder Kanäle. Spätere Jarama haben das ja durch Entlüftungsgitter hinten oben in den Kotflügeln gelöst, dort könnte man in der Tat mit kleinen Lüfter unterstützen, vor allem im Stand. Nur meine hat diese Öffnungen nicht, dem frühen Baujahr geschuldet (8. gebauter Jarama).

[Thorsten0815 VIP CO]

Mach doch selbst Löcher oben in die Kotflügel rein. Tuning. Flex anschmeissen und los geht es. 

8. gebauter Jarama - hin oder her.  

[Gast]

vor einer Stunde schrieb Braai:

Nicht lackieren.

Dazu neige ich, allerdings eher der Faulheit geschuldet als technischen Erwägungen . Lackieren oder eloxieren kann man ja ggf. immer noch machen. Und wer es total original will (wenn ich mal verkaufen sollte), der hat dann ja immer noch den überholten (und schwarz lackierten) Originalkühler.

Gerade eben schrieb Thorsten0815:

Mach doch selbst Löcher oben in die Kotflügel rein. Tuning. Flex anschmeissen und los geht es. 

8. gebauter Jarama - hin oder her.  

[Braai]

Faulheit mal beiseite, was ich jedoch gelten lasse, wurden in den 70ern und 80ern an den Rennwagen die ich beäuge die Kühler so gut wie nie lackiert. Zugegeben, es gibt dieser Tage bessere Behandlungsmethoden für Öberflächen. Aber wenn mein Temperatuhaushalt so am Limit ist, hab ich was grundsätzliches falsch gemacht.

 

Was macht den die Formel 1, oder Autos die in Le Mans laufen? Die sind immer am Limit...