DE10301409A1

DE10301409A1 - Klimaanlage für ein Fahrzeug mit einem zu klimatisierenden Arbeitsraum

Info

Publication number: DE10301409A1
Application number: DE10301409A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. Kloos; Horst Gebauer
Original assignee: BTS Media Solutions GmbH
Current assignee: BTS Media Solutions GmbH
Priority date: 2003-01-16
Filing date: 2003-01-16
Publication date: 2004-07-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für ein Fahrzeug mit einem zu klimatisierenden Arbeitsraum, die eine Kompressoreinheit mit einem geschlossenen Kältemittelkreislauf und eine Kühleinheit mit einem geschlossenen Wärmetransportmittel-Kreislauf mit wenigstens einem Wärmetransportmittel/Luft-Wärmetauscher aufweist, wobei in der Kompressoreinheit ein Kompressor, ein Kältemittelverflüssiger und ein als Wärmetauscher dienender Kältemittelverdampfer integriert sind, durch den das Wärmetransportmittel geleitet und gekühlt wird. Sie löst die Aufgabe, eine derartige Klimaanlage so zu gestalten, dass der durch diese verursachte Geräuschpegel um den durch die Kompressoreinheit verursachten Anteil reduziert ist. Dazu ist die Kompressoreinheit (I) lösbar mit der Kühleinheit (II) verbunden und direkt oder über Schlauchleitungen (13) an diese ankoppelbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für ein Fahrzeug mit wenigstens einem zu klimatisierenden Arbeitsraum, insbesondere eine Wasser-Glykol-Klimaanlage für einen Fernseh-Übertragungswagen (Ü-Wagen).

Mit einer Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug wird die Luft, die einem Fahrgastraum oder einem zu klimatisierenden Arbeitsraum zugeführt wird oder die sich in diesem befindet, mit Hilfe eines Wärmetaustauschers gekühlt. An diesem wird Kälte entweder direkt an die Luft oder an ein Wärmetransportmittel, z.B. ein Wasser-Glykol-Gemisch, übertragen, das dann an anderer Stelle im Fahrzeugraum die diesem übertragene Kälte über wenigstens einen weiteren Wärmeaustauscher an die Luft überträgt ( DE 199 04 617 A1 , DE 199 37 949 A1 , DE 299 23 719 U1 ). Das Kältemittel wiederum verdampft beim Wärmeaustausch durch die von der Luft bzw. dem Wärmetransportmittel übernommene Wärme in dem Wärmeaustauscher. In einem Kreisprozess wird das im Wärmeaustauscher in die Dampfphase überführte Kältemittel aufbereitet und wieder verflüssigt, so dass dieses stets wieder in flüssiger Phase in den Wärmeaustauscher eintritt. Der Kreisprozess kann dabei in einer sog. Kompressoreinheit mit den wesentlichen Komponenten Kompressor, Kältemittelverflüssiger (Kondensator), Expansionsventil und eben Wärmeaustauscher (Kältemittelverdampfer) erfolgen. Der Kreisprozess ermöglicht damit das Kühlen der Luft mit einer begrenzten Kältemittelmenge. Als Kältemittel werden insbesondere FCKW-freie Kältemittel eingesetzt, z.B. das FKW-(Fluorkohlenwasserstoff-) Kältemittel 134a.

Bei Fahrzeugen mit einem zu klimatisierenden Arbeitsraum, insbesondere einem Fernseh-Übertragungswagen (Ü-Wagen), wird die Luft indirekt über ein Wärmetransportmittel einer Kühleinheit gekühlt, wobei die Kompressoreinheit außerhalb des Arbeitsraumes am Fahrzeugaufbau angeordnet und mehr oder weniger elastisch gelagert ist. Die Kompressoreinheit erzeugt im Betrieb sowohl Luftschall- als auch Körperschallgeräusche und stellt daher eine unerwünschte Geräuschquelle dar. Auch Strömungsgeräusche, die in Lüftungskanälen entstehen, können über Ausblas- und Rückluftöffnungen in den Arbeitsraum und, bei einem Ü-Wagen, in den Abhörbereich desselben gelangen. Zur Senkung des durch die Klimaanlage im Arbeitraum verursachten Geräuschpegels ist es bekannt, die die Kompressoreinheit umschließende Fahrzeugkonstruktion, zumindest jedoch die zwischen der Kompressoreinheit und dem Abhörbereich im Arbeitsraum des Ü-Wagens gegebene Fahrzeugkonstruktion entsprechend zu dimensionieren, um den Körperschall gegenüber der Fahrzeugkonstruktion zu isolieren und die Körperschallanregung möglichst gering zu halten. Ebenso ist es bekannt, die Luftschalldämpfung zwischen der Kompressoreinheit und dem Abhörbereich entsprechend zu gestalten, wobei die Kompressoreinheit im Abstand von der den Abhörbereich umschließenden Fahrzeugkonstruktion angeordnet ist, um den Einfluss der akustischen Kopplung über das Luftpolster zu vermindern. Diesen Maßnahmen sind aus Gewichts- und Platzgründen jedoch Grenzen gesetzt.

Bei dem in der DE 197 53 018 A1 beschriebenen Ü-Wagen ist die Kompressoreinheit unterhalb des Fahrzeugaufbaus an einem Fahrzeugkerngehäuse angeordnet, und Lüftungsgeräte sind im Deckenbereich desselben vorgesehen.

Ferner beschreibt die DE 38 06 911 A1 die Anordnung eines Kühlaggregates (Kompressoreinheit) an einem isolierten Kastenaufbau eines Kühlkraftfahrzeugs über dessen Fahrerhaus.

Das Kühlaggregat (die Kompressoreinheit) ist dabei so angeordnet, dass dieses um eine im wesentlichen senkrechte Achse aus dem Kippbereich des aus Wartungsgründen nach vorne kippbaren Führerhauses herausschwenkbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Klimaanlage für ein Fahrzeug mit wenigstens einem zu klimatisierenden Arbeitsraum, insbesondere eine Wasser-Glykol-Klimaanlage für einen Fernseh-Übertragungswagen (Ü-Wagen), nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu gestalten, dass der durch diese verursachte Geräuschpegel um den durch die Kompressoreinheit verursachten Anteil reduziert ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Klimaanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die Erfindung besteht danach darin, dass bei einer Klimaanlage für ein Fahrzeug mit einem zu klimatisierenden Arbeitsraum, die eine Kompressoreinheit mit einem geschlossenen Kältemittelkreislauf und eine Kühleinheit mit einem geschlossenen Kälte-/Wärmetransportmittel-Kreislauf (Wärmetransportmittel-Kreislauf) mit wenigstens einem Wärmetransportmittel/Luft-Wärmetauscher aufweist, die Kompressoreinheit mit der Kühleinheit lösbar verbunden und direkt oder über Schlauchleitungen an diese ankoppelbar ist. Dabei weist die Kompressoreinheit außer einem elektrisch angetriebenen Kompressor einen Kältemittelverflüssiger (Kondensator) und einen Kältemittel-Verdampfer (Verdampfer) als Kälteerzeuger und Kältetauscher (Wärmetauscher) für das zu kühlende Wärmetransportmittel als weitere Hauptkomponenten auf. Der Vorteil ist, dass die Kompressoreinheit beim Betreiben der Klimaanlage extern, also vom Fahrzeug getrennt, aufgestellt werden kann und dadurch vom Aufbau des Fahrzeugs akustisch abgekoppelt ist. Damit ist der durch die Kompressoreinheit im Arbeitsraum des Fahrzeugs verursachte Haupt-Geräuschanteil eliminiert. Ein weiterer Vorteil ist, dass zum Betreiben der Kompressoreinheit ein externer Netzanschluss genutzt werden kann, so dass die Stromentnahme aus einer im Fahrzeug installierten Netzverteilung verringert ist und die freigewordene Netzverteilungs-Teilkapazität anderweitig genutzt werden kann.

Zweckmäßigerweise ist die Verbindungsstelle zwischen der Kompressoreinheit und dem Wärmetransportmittel-Kreislauf kühleinheitsseitig am Verdampfer ausgebildet, was bedeutet, dass die beiden zum Kältemittel-Verdampfer führenden Wärmetransportmittel-Schlauch- oder -Rohrleitungen unterbrochen und mit Kupplungen versehen sind. Für ein schnelles Lösen und Verbinden derselben sind handelsübliche Schnellverschlüsse vorgesehen.

Die Kompressoreinheit kann entweder am Fahrzeug selbst mitgeführt, beispielsweise in einem dafür an der Unterseite der Fahrzeugkarosserie angeordneten geschlossenen Raum, und zum Betreiben der Klimaanlage aus diesem entnommen und im Abstand vom Fahrzeug aufgestellt werden oder diese wird auf einem Beifahrzeug, beispielsweise einem Fahrzeuganhänger oder einem Rüstwagen, separat mitgeführt und kann zum Betreiben der Klimaanlage auf diesem verbleiben. In letzterem Fall kann das durch die extern untergebrachten Kompressoreinheit eingesparte Gewicht vorteilhaft für andere Installationen im Ü-Wagen genutzt werden. Die Verbindung zur Kühleinheit und damit zum Wärmetransportmittel-Kreislauf im Fahrzeug wird auf einfache Weise durch wärmeisolierte, flexible Kühlschläuche hergestellt, die entweder fest mit der Kompressoreinheit verbunden oder mit dieser, ebenfalls mit Schnellverschlüssen, verbindbar sind. Von der Länge der Kühlschläuche hängt die maximale Entfernung ab, mit der die Kompressoreinheit vom Ü- Wagen aufgestellt werden kann. Diese Kühlschläuche können beispielsweise 25 m lang sein, wobei deren Länge auch von der Qualität der Wärmeisolation bestimmt ist.

Der Wärmetransportmittel-Kreislauf kann in Abhängigkeit von der Größe und Struktur des Arbeitraumes im Fahrzeug mehrere Wärmetransportmittel/Luft-Wärmetauscher aufweisen, die über einen Verteiler im Wärmetransportmittel-Kreislauf mit gekühltem Wärmetransportmittel versorgt werden. Er kann auch im von der Kompressoreinheit I abgekoppelten Zustand in bekannter Weise zum Heizen eingesetzt werden. Dazu sind zusätzlich nicht dargestellte elektrische Heizregister zur Erwärmung des Wärmetransportmittels angeordnet. Zum Heizen wird der Kreislauf auf der dem Verteiler 9 abgewandten Seite der Zirkulationspumpe 11 geschlossen.

Die Kompressoreinheit und die zugehörigen Komponenten sind über einen eigenen Netzanschluss an ein Stromversorgungsnetz anschließbar.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. In der zugehörigen Zeichnung ist ein Kreislaufschema einer Klimaanlage für mehrere Bereiche in einem Fernseh-Übertragungswagen (Ü-Wagen) dargestellt. Ein Bereich kann dabei auch ein abgeschlossener Arbeitsraum, z.B. ein Tonregie-Raum, sein.

Die Klimaanlage weist eine Kompressoreinheit I, die in einem zum U-Wagen notwendigerweise mitgeführten Rüstwagen 1 untergebracht und in diesem betriebsbereit positioniert ist, und einer Kühleinheit II, die im Ü-Wagen 2 installiert ist. Die Kompressoreinheit I weist als wesentlichen Bestandteil einen Kältemittelkompressor (Kompressor) 3 mit elektrischem Antrieb, einen Kältemittelverflüssiger (Kondensator) 4, ein Expansionsventil 5 und einen als Wärmetauscher dienenden Kältemittelverdampfer (Verdampfer) 6 auf, die einen geschlossenen Kältemittelkreislauf ausbilden. Als Kältemittel wird z.B. das FCKW-freie Kältemittel 134a verwendet. Die Kühleinheit 2 besteht im wesentlichen aus einer Wärmetransportmittel-Zuleitung 7 und einer -Ableitung 8, einem in der Zuleitung 7 angeordneten Verteiler 9 für mehrere an die Leitungen 7 und 8 in Parallelschaltung angeschlossene und mit Lüftern versehene Wärmetransportmittel/Luft-Wärmetauscher 10, die an nicht weiter definierten Stellen im Ü-Wagen 2 installiert und zur Beheizung der Bereiche des Ü-Wagens mit elektrischen Heizregistern gekoppelt und ausgerüstet sind. In der Zuleitung 7 ist außerhalb der zu klimatisierenden Bereiche eine Zirkulationspumpe 11 für das Wärmetransportmittel angeordnet, z.B. einem Wasser-Glykol-Gemisch im Mischungsverhältnis 1:1. Die Zuleitung 7 und die Ableitung 8 der Wärmetransportmittel-Ringleitung sind jeweils im Bereich zwischen der Kühleinheit II und der Kompressoreinheit I an der Sekundärseite des Verdampfers 6 unterbrochen und an den freien Enden mit schematisch dargestellten handelsüblichen Schnellverschlussanschlüssen 12 versehen. Zum Verbinden der unterbrochenen Leitungen 7 und 8 und damit der Kompressoreinheit I mit der Kühleinheit II sind wärmeisolierte, flexible Kühlschläuche 13 vorhanden, die ebenfalls mit handelsüblichen Schnellverschlussanschlüssen 14 ausgestattet sind, welche mit den Anschlüssen 12 korrespondieren.

Zum Betreiben der Klimaanlage wird die auf dem Rüstwagen 1 positionierte Kompressoreinheit I über die Kühlschläuche 13 an die Kühleinheit II und an das Stromnetz angeschlossen. Der Kompressor 3 und die Zirkulationspumpe 11 werden eingeschaltet, so dass sowohl der Kältemittelkreislauf in der Kompressoreinheit I als auch der Wärmetransportmittel-Kreislauf in der Kühleinheit II in Gang kommen. Der Kompressor 3 verdichtet dabei das Kältemittel (134a) und befördert dieses mit erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur durch den Kondensator 4, in dem es bei konstantem Druck verflüssigt wird, durch das Expansionsventil 5, an dem es auf einen niedrigen Druck entspannt wird, und danach durch den Verdampfer 6. In diesem verdampft das Kältemittel durch Wärmeaufnahme aus dem Wärmetransportmittel, das dabei Wärme abgibt und gekühlt wird, und gelangt gasförmig mit dem niedrigen Druck wieder in den Kompressor 3.

Das durch den Wärmeaustausch im Verdampfer 6, also durch die Wärmeenergieaufnahme des Kältemittels gekühlte Wärmetransportmittel, wird durch die Zirkulationspumpe 11 über die Wärmetransportmittel-Zuleitung 7, die durch den Kühlschlauch 13 geschlossen wurde, zu den Wärmetransportmittel/Luft-Wärmetauschern 10 und durch diese gefördert und stellt an diesen Kühlleistung für die zu kühlende Luft im jeweiligen Arbeitsraum oder -bereich im Ü-Wagen 2 zur Verfügung. Durch die Luft erwärmt, wird das Wärmetransportmittel durch die Wärmetransportmittel-Ableitung 8 und den Kühlschlauch 13 zur Abgabe der aufgenommenen Wärmeenergie wieder zum Verdampfer 6 gefördert.

Claims

Klimaanlage für ein Fahrzeug mit einem zu klimatisierenden Arbeitsraum, die eine Kompressoreinheit mit einem geschlossenen Kältemittelkreislauf und eine Kühleinheit mit einem geschlossenen Wärmetransportmittel-Kreislauf mit wenigstens einem Wärmetransportmittel/Luft-Wärmetauscher aufweist, wobei in der Kompressoreinheit ein Kompressor, ein Kältemittelverflüssiger und ein als Wärmetauscher dienender Kältemittelverdampfer integriert sind, durch den das Wärmetransportmittel geleitet und gekühlt wird, und mit Flüssigkeitsleitungen zwischen den Komponenten der Kompressoreinheit und der Kühleinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressoreinheit (I) lösbar mit der Kühleinheit (II) verbunden und direkt oder über Schlauchleitungen (13) an diese ankoppelbar ist.
Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstelle zwischen der Kompressoreinheit (I) und der Kühleinheit (II) im Wärmetransportmittel-Kreislauf am Kältemittelverdampfer (6) angeordnet ist.
Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Verbindungsstelle gegebenen Enden der Wärmetransportmittelleitungen (7; 8) der Kühleinheit (II) sowohl an dieser als auch an der Kompressoreinheit (I) mit Schnellverschlussanschlüssen (12) versehen sind.
Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetransportmittel-Kreislauf einen Verteiler (9) für mehrere Wärmetransportmittel/Luft-Wärmetauscher (10) aufweist.
Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (II) zum Heizen verwendbar ist, und dass dazu elektrische Heizregister im Wärmetransportmittel-Kreislauf angeordnet sind.
Klimaanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressoreinheit (I) auf einem Beifahrzeug (1) zum Fahrzeug (2) untergebracht ist.
Klimaanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressoreinheit (I) auch im angekoppelten Zustand auf dem Beifahrzeug (1) positioniert ist.
Klimaanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressoreinheit (1) an ein Stromversorgungsnetz anschließbar ist.
Klimaanlage nach Anspruch 1, 2, 3 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressoreinheit (1) über Anschlussschläuche (13) mit der Kühleinheit (II) des Fahrzeugs (2) verbindbar ist.
Klimaanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussschläuche (13) mit Schnellverschlüssen (14) versehen sind.