DE19535290C2 - Klimatisierungseinrichtung zum Einbau in einen Dachkanal eines Nutzfahrzeugs, insbesondere Omnibusses - Google Patents
Klimatisierungseinrichtung zum Einbau in einen Dachkanal eines Nutzfahrzeugs, insbesondere OmnibussesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Klimatisierungs
einrichtung zum Einbau in einen Dachkanal eines Nutz
fahrzeugs, insbesondere Omnibusses, mit den Merkma
len der Oberbegriffe der Ansprüche 1, 10 und 18. Unter
Dachkanälen versteht man dabei im allgemeinen solche
Kanäle, über die die Klimatisierungsluft zu einzelnen
Klimatisierungsöffnungen, meist Düsen, geführt wird,
über die der Nutzraum des Nutzfahrzeugs mit Frischluft
und/oder Umluft versorgt wird. Derartige Dachkanäle
sind typischer Bestandteil von Omnibussen, können je
doch auch in anderen Nutzfahrzeugen, denkbar etwa in
Tiertransportfahrzeugen, angeordnet sein. Unter Kli
matisierung im engeren Sinne wird die Zuführung von
Heizungsluft verstanden. Im weiteren Sinne wird die
wahlweise Zuführung von Kühlluft oder Heizungsluft
verstanden; je nachdem ist dabei der in der Klimatisie
rungseinrichtung zum Einsatz kommende Wärmetau
scher unterschiedlich ausgebildet und unterschiedlich
vom inneren Wärmetauschfluid gespeist.
Nach der DE 37 20 032 A1, von der die Erfindung
ausgeht, blasen mehrere Radialventilatoren der Ventila
toreinrichtung einer im Heck eines doppelstöckigen
Omnibusses angeordneten Klimatisierungseinrichtung
ihre Luft ausgangsseitig über Steigkanäle in den Dach
kanal ein. Dabei kommt es im Eintrittsbereich der Luft
aus der Ventilatoreinrichtung in die Steigkanäle zu er
heblichen Turbulenzen, welche die dynamische Energie
der in den Dachkanal eingetretenen Luft weitgehend
aufzehren. Dabei stören sich auch die einzelnen Radial
ventilatoren erheblich gegenseitig. Im ganzen wird da
durch die Luftzuführung zu den einzelnen Durchtritts
öffnungen in den Nutzraum ungleichmäßig mit im gan
zen relativ geringem Luftdurchsatz. Der Zutritt von
Frischluft zu der Ventilatoreinrichtung erfolgt bei der
bekannten Klimatisierungseinrichtung vor der Ventila
toreinrichtung durch eine Luftzutrittsöffnung im Heck,
in der dann Regenwasser abgeschieden wird. Bei dieser
vorbekannten Klimatisierungseinrichtung ist nicht im
einzelnen offenbart, welche Art Luft, sei es Frischluft
und/oder Umluft, dem Wärmetauscher zugeführt wird.
Die Erfindung befaßt sich demgegenüber mit dem
Einbau der Klimatisierungseinrichtung im Dachkanal
eines Nutzfahrzeugs, insbesondere Omnibusses. Zu ver
gleichbaren Störungen kommt es dabei, wenn die Kli
matisierungseinrichtung selbst nur auf einem relativ
kleinen Teil der Länge des Dachkanals, z. B. hinten, ein
gebaut wird.
Wenn in einem solchen Fall der Zutritt von Frischluft
zu der Ventilatoreinrichtung vor der Ventilatoreinrich
tung von oben durch das Dach des Nutzfahrzeugs er
folgt erfordert dies den Einbau einer auf dem Dach
befindlichen Hutze, in der dann Regenwasser abge
schieden wird. Diese bekannte Klimatisierungseinrich
tung müßte dann mitsamt vormontierter Hutze in das
Dach des Nutzfahrzeugs von oben nach unten einge
setzt werden. Dies würde unter anderem auch zusätzli
chen Bauaufwands zum Einschneiden des Fahrzeugda
ches mit anschließenden Abdichtarbeiten bedürfen, wo
bei die Abdichtungen im Dauerbetrieb gefährdet sind
und Wartung bedürfen.
Zum Heizen und zum Kühlen sind zwei separate
Wärmetauscher vorgesehen, wobei der Luftkühler in
Luftrichtung zuerst die Luft abkühlt und entfeuchtet
und der nachgeschaltete Erhitzer der Luft gegebenen
falls wieder auf die gewünschte Ausblastemperatur auf
heizt. Die Verrohrung des Luftkühlers wird von einem
Kältemittel und der Verrohrung des Lufterhitzers vom
Kühlwasser des Motorkühlkreislaufes beaufschlagt.
Durch die Trennung der Kältemittel und der Kühlwas
serverrohrung in zwei separate Rohr-/Lamellen-Wär
metauscher ist einerseits ein Reheat-Betrieb mit Ent
feuchtung auch im Teillastbetrieb der Klimaanalage
möglich. Andererseits wird mehr Bauvolumen benötigt,
so daß bei gleichem Raumbedarf für Luftführungen we
niger Raum zur Verfügung steht.
Es ist außerdem schon eine Klimatisierungseinrich
tung für Omnibusse der Firma Kässbohrer mit der Be
zeichnung "Optimal" bekannt, bei der die bekannten
Schwierigkeiten ausgangsseitig von der Ventilatorein
richtung dadurch vermieden werden, daß man einen
Wärmetauscher verwendet, dessen Länge praktisch der
Gesamtlänge des Omnibusses entspricht, wobei dann
auch die Ventilatoreinrichtung über die ganze Länge
des Wärmetauschers und die entsprechende Länge des
Dachkanals verteilt ist. Diese Lösung ist jedoch sehr
aufwendig. Zwar hat man bei diesem bekannten Fall
schon auf die Dachhutze für die Zuleitung von Frischluft
und Abscheidung von Regenwasser verzichtet und statt
dessen die Frischluft an der Seitenwand des Omnibusses
zugeführt. Die Zuführung erfolgt dort ebenfalls über die
ganze Länge des Omnibusses, was wiederum sehr ko
stenintensiv ist. Die Zuführung der Luft statt durch eine
Dachhutze von der Seitenwand des Omnibusses her
wurde deshalb als unbedenklich angesehen, weil bei die
ser bekannten aufwendigen Bauart die Eintrittsge
schwindigkeit der über die ganze Länge des Omnibusses
verteilten eintretenden Luftmenge kleingehalten wer
den kann. Deswegen verwendet diese bekannte Klima
tisierungseinrichtung auch nur Querstromventilatoren
statt Radialventilatoren, da in dem bekannten Fall die
Querstromventilatoren zur Überwindung der nur gerin
gen statischen Druckdifferenz ausreichen. Zwar könnte
man Querstromventilatoren auch zur Überwindung
größerer Druckdifferenzen einsetzen; wegen der dabei
auftretenden hohen Drehzahlen kommt es dabei jedoch
zu einer unzumutbaren Geräuschentwicklung. Zur Mi
nimierung des Platzbedarfs der sich über den gesamten
Dachkanal erstreckenden Wärmetauscher ist ein kom
binierter Wärmetauscher eingesetzt, der sowohl eine
erste Verrohrung zum Wärmen als auch eine zweite
Verrohrung zum Kühlen in einem Wärmetauscherblock
besitzt.
Klimatisierungseinrichtungen der Art, auf die sich die
Erfindung bezieht, verwenden wegen ihrer nur lokalen
Anordnung und der dadurch bedingten engeren Dimen
sionierungen insbesondere an den Wärmetauscherflä
chen und in Luftleitbereichen Radialventilatoren, die re
lativ große Druckdifferenzen unter geringem Ge
räuschpegel überwinden können. Außerdem ist bei die
ser bekannten Klimatisierungseinrichtung eine geson
derte Wasserabscheidung von eintretendem Regenwas
ser entbehrlich, da dieses sich bereits bei der nur sehr
geringen Eintrittsgeschwindigkeit im Bereich der Ein
trittsöffnung am dort angeordneten Wasserabscheider
niederschlägt und somit nicht in den Innenbereich des
Fahrzeugs und insbesondere nicht in den Bereich über
einer Umschaltklappe zwischen Frischluft und Umluft
eintritt. Eine eigene Kondenswasserabscheidung unter
dem Wärmetauscher ist vorsehbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kli
matisierungseinrichtung mit den Merkmalen des Ober
begriffs von Anspruch 1 auch dann funktionell gleich
wertig mit der zuletzt beschriebenen bekannten auf
wendigen Klimatisierungseinrichtung auszubilden,
wenn sie nur über einen relativ kleinen Teilbereich der
Länge des Nutzfahrzeugs bzw. Omnibusses angeordnet
ist. In zweiter Linie soll in Weiterbildung der
Erfindung
von der genannten aufwendi
gen Lösung auch die Möglichkeit übernommen werden,
das Nutzfahrzeug ohne Dachhutze für den Frischluftzu
tritt und die Entwässerung gestalten zu können und da
bei die Möglichkeit zu schaffen, die Klimatisierungsein
richtung ohne Beschädigung des Daches des Nutzfahr
zeugs in dieses einbauen zu können.
In Weiterbildung der Erfindung oder auch als Gedan
ke für sich, für den eigenständiger Schutz begehrt wird,
soll in dritter Linie eine Möglichkeit der Entfeuchtung
auch im Teillastbetrieb vorgesehen werden, ohne daß
dafür der Platzbedarf für zwei separate Wärmetauscher
erforderlich wird.
Die der Erfindung in erster Linie zugrundliegende
Aufgabenstellung wird bei einer Klimatisierungsein
richtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von An
spruch 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale ge
löst.
Der Grundgedanke der Erfindung liegt dabei darin,
durch die erfindungsgemäße Anordnung und Ausbil
dung der Zwischenkammer die verfügbare Höhe des
Dachkanals so nutzbar zu machen, daß eine Luftzufüh
rung in den Dachkanal in unterschiedliche Höhenzonen
ohne starke Verwirbelung und ohne merkliche gegen
seitige Störung des Luftaustritts benachbarter Radial
ventilatoren erfolgen kann. Anspruch 2 beschreibt dabei
eine besonders einfache und in den meisten Fällen aus
reichende Ausbildung der Zwischenkammer mit nur
zwei Kammern. Anspruch 3 zeigt, daß man die unter
schiedlichen Höhen des Anschlusses der Radialventila
toren einmal an eine oben liegende und einmal an eine
unten liegende Kammer der Zwischenkammer einfach
dadurch erreichen kann, indem die Radialventilatoren
relativ zueinander um 180° umorientiert sind, ohne daß
dabei der Höhenbedarf für die an verschiedene Kam
mern der Zwischenkammer angeschlossenen Radial
ventilatoren zunimmt.
Wenn eine größere Zahl von Radialventilatoren vor
handen ist, ist auch bei der erfindungsgemäßen Klimati
sierungseinrichtung nicht auszuschließen, daß mehrere
Radialventilatoren an dieselbe Kammer der Zwischen
kammer angeschlossen werden. In diesem Falle wird
eine zusätzliche Entkopplung durch geeignete Luftleit
einrichtungen wie etwa Luftleitbleche vorgesehen, wo
bei im Idealfall angestrebt wird, daß jeder Radialventila
tor der Ventilatoreinrichtung durch Aufteilung auf die
verschiedenen Kammern der Zwischenkammer und An
ordnung der einzelnen Luftleitbleche in einer eigenen
zugeordneten Strömungsweiterleitung versehen ist.
Dies wird besonders zweckmäßig mit den Merkmalen
des Anspruchs 6 erreicht Anspruch 5 betrifft dabei
Maßnahmen, um trotz der schon relativ geringen Ge
räuschentwicklung bei Verwendung von Radialventila
toren im Anschluß der erfindungsgemäßen Klimatisie
rungseinrichtung an den Dachkanal, der seinerseits
schallweiterleitend wirkt zusätzlich störende Schaller
zeugung im Bereich der Zwischenkammer zu vermei
den.
Vorzugsweise ist zwischen der Zwischenkammer und
dem Dachkanal ein allen Kammern der Zwischenkam
mer gemeinsamer Diffusor angeordnet. Dadurch kann
man die Austrittsgeschwindigkeit aus der Zwischen
kammer in den Dachkanal reduzierend beeinflussen und
an die gewünschte Betriebsweise durch Vergleichmäßi
gung der Luftzuführung und mit mehr oder minder star
kem Druckgewinn erreichen. Eine mögliche Optimie
rung zeigt Anspruch 8.
Die erfindungsgemäße Klimatisierungseinrichtung ist
ein Einbauaggregat in den Dachkanal das Nutzfahr
zeugs bzw. Omnibusses längs eines meist relativ kleinen
Längsbereichs des Dachkanals, wo dann die sonst im
Dachkanal vorhandenen Austrittsöffnungen bzw. Dü
sen der Klimatisierungsluft zum Nutzraum durch den
Einbau der Klimatisierungseinrichtung gemäß der Er
findung fehlen könnten. Um hier eine sinngemäße Er
gänzung vorzunehmen, sind die Merkmale gemäß An
spruch 9 vorgesehen, so daß man im Idealfall auch im
Bereich der erfindungsgemäßen Klimatisierungsein
richtung eine ununterbrochene Fortsetzung der Luftzu
trittsöffnungen bzw. Düsen bei Blick aus dem Nutzraum
auf den Dachkanal erhält.
Die erfindungsgemäße Klimatisierungseinrichtung
hat typischerweise nur eine Längenerstreckung im
Nutzfahrzeug im Bereich von 700 bis 2500 mm, vorzugs
weise 1200 bis 2000 mm.
Anspruch 10 greift die der Erfindung in zweiter Linie
zugrundeliegende Aufgabenstellung auf und sieht die
Möglichkeit vor, einen Frischluftzutritt von der Seite
des Nutzfahrzeugs her vorzusehen und damit eine ge
sonderte Hutze auf dem Nutzfahrzeug mit eigener Re
genwasserabführung vermeiden zu können. Der Tatsa
che, daß die Eintrittsgeschwindigkeit von Frischluft im
Bereich der erfindungsgemäßen Klimatisierungsein
richtung weitaus höher ist als bei der bekannten auf
wendigen Klimatisierungseinrichtung, wird durch die
schon gattungsgemäß vorausgesetzte Verwendung der
Radialventilatoren Rechnung getragen. Zusätzlich sind
dann noch Maßnahmen ergriffen, um durch den Frisch
luftzutritt eintretendes Regenwasser im Inneren der er
findungsgemäßen Klimatisierungseinrichtung abführen
zu können, und zwar in zweckmäßiger Abstimmung mit
der Abführung etwa auch noch auftretenden Kondens
wassers.
Die Ansprüche 11 bis 14 zeigen zu diesem Zweck
angepaßte vorzugsweise Bauweisen zu der Abführung
von eintretendem Regenwasser und/oder Kondenswas
ser insbesondere aus dem Wärmetauscher. Anspruch 14
berücksichtigt dabei, daß in den Wärmetauscher einge
tragenes Regenwasser bis in den hinteren Fußpunkt des
Wärmetauschers gelangen kann und dort zusammen
mit etwa anfallendem Kondenswasser einer Abführung
über eine relativ große Öffnung nach unten bedarf. An
dererseits muß im Fußbereich vor dem Wärmetauscher
dort anfallendes Wasser, welches auch von der Um
schaltklappe herrühren kann, zum zweckmäßig gleichen
Wasserablauf gelangen können. Um hier zu verhindern,
daß über das Wasserableitvolumen ein bodenseitiger
Kurzschluß parallel zum Wärmetauscher erfolgt, ist der
Querschnitt des Wasserdurchlasses vor dem Wärmetau
scher relativ klein gewählt. Dies ist funktionell möglich,
weil aufgrund des Druckabfalls der Luft im Wärmetau
scher im Bereich des relativ kleinen Öffnungsquer
schnitts ein Druckgefälle besteht, welches Luft durch
den relativ kleinen Öffnungsquerschnitt nach unten
saugt und dabei durch diesen relativ kleinen Öffnungs
querschnitt über diesem anfallende Wassermengen mit
reißt.
Anspruch 15 betrifft dabei die an sich bekannte Aus
bildungsform eines Wärmetauschers, der sowohl zum
Wärmen als auch zum Kühlen vorgesehen ist, mit zwei
gesonderten Verrohrungen für die unterschiedlichen in
neren Wärmetauschfluide. Eine weitere Vereinfachung
erhält man gemäß der alternativen Lösung gemäß An
spruch 16, bei der nur eine einzige Verrohrung in dem
Wärmetauscher sowohl für Kühlung als auch für Hei
zungszwecke vorgesehen ist. Dies ist dann ermöglicht,
wenn gemäß der älteren deutschen Patentanmeldung
195 24 660.8 ein innerer und ein äußerer Kreislauf so
vorgesehen werden, daß der äußere Kreislauf immer
mit Wasser des Motorkühlkreislaufes gespeist ist und
dabei für den Fall einer Kühlung des Nutzfahrzeugs die
Kältemenge von einem primären anderen Kreislauf
übernimmt.
Anspruch 17 betrifft eine besonders bevorzugte Ein
bauweise der erfindungsgemäßen Klimatisierungsein
richtung, bei der für deren Einbau weder am Dach noch
an der Seitenwand des Nutzfahrzeugs später wieder
abgedichtet zu verschließende Einbauöffnungen erfor
derlich sind. Das schließt nicht aus, bei etwa aus anderen
Gründen bestehendem Bedarf die erfindungsgemäße
Klimatisierungseinrichtung doch durch das Dach oder
die Seitenwand des Nutzfahrzeugs einsetzen zu können.
Anspruch 18 greift die der Erfindung in dritter Linie
zugrunde liegende Aufgabenstellung auf, einen Ent
feuchtungsbetrieb im Teillastbereich der Klimaanlage
zu ermöglichen, auch wenn nur ein Wärmetauscher mit
gemeinsamer Verrippung vorhanden ist.
Durch die Abschaltung des oberen Teilkreislaufs muß
im Teillastbetrieb der untere Teilkreislauf bei vorgege
bener gleicher Kühlleistung eine wesentlich tiefere
Kühlmitteltemperatur aufweisen, so daß es im Wärme
tauscher im Bereich des unteren Teilkreislaufs durch die
tiefe Kühlwassertemperatur zu einer stärkeren Luftab
kühlung führt. Durch die verstärkte Luftabkühlung der
den unteren Teilkreislauf durchstreichenden Luft
kommt es zur Taupunktunterschreitung und damit zur
Entfeuchtung des unteren Teilluftstroms.
Der obere Teilluftstrom durchtritt den Wärmetau
scher infolge des abgeschalteten oberen Teilkreislaufs
ohne jegliche Temperatur- und Feuchteänderung. Die
Regelung der Kühlleistung und somit der Kühlwasser
temperatur im unteren Kreislauf richtet sich nach der
sich nach dem Wärmetauscher einstellenden Mischluft
temperatur, wobei die Vorgabe für die Mischlufttempe
ratur aufgrund von Behaglichkeitsgrößen für die Innen
raumtemperatur von der Regelung festgelegt wird.
Nach Anspruch 19 wird die Umschaltklappe so ange
ordnet, daß dem unteren zweiten Teilkreislauf überwie
gend Umluft zugeführt wird.
Da die Umluft durch die Feuchteabgabe der im Nutz
raum befindlichen Personen oder Gegenstände einen
höheren Wassergehalt besitzt, ist es besonders zweck
mäßig, die Umluft über den unteren zweiten Teilkreis
lauf abzukühlen, da der Taupunkt der Umluft stets hö
her als der Taupunkt der Frischluft ist und somit bei
dieser Anordnung der Umschaltklappe eine höhere Ent
feuchtung im Teillastbereich erreicht wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schemati
scher Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen
noch näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Omnibus in Seitenansicht.
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine im Dachkanal ein
gebaute erfindungsgemäße Klimatisierungseinrichtung.
Fig. 3a und 3b eine schematische Draufsicht auf eine
erfindungsgemäße Klimatisierungseinrichtung mit teil
weiser Darstellung des Dachkanals.
Neben der Beheizung des Fußraums erfolgt die Kli
matisierung des Kopfraums in Nutzfahrzeugen und Rei
sebussen 2 mittels Klimatisierungsluft, die zumindest bei
höherwertigen Linienbussen und bei allen Reisebussen
über Dachkanäle 4 verteilt wird, die sich an den Außen
seiten des Dachbereiches 88 über die gesamte Buslänge
hin erstrecken.
Die Klimatisierungsluft wird dabei über die gesamte
Länge und/oder nur partiell in den Dachkanal 4 einge
blasen und in diesem zu einzelnen Klimatisierungsöff
nungen 6 verteilt die in der zum Businnenraum 66 zuge
wandten Seite des Dachkanals 4 angeordnet sind.
Dabei wird unterschieden zwischen Düsen 6 zur indi
viduellen Belüftung, die jeweils den entsprechenden
Sitzplätzen zugeordnet sind und permanent Austritts
öffnungen, zur Grundbelüftung des Businnenraumes.
Der Dachkanal 4 hat dabei die Aufgabe, die Luft in
Längsrichtung gleichmäßig auf die einzelnen Klimatisie
rungsöffnungen 6 zu verteilen.
Zur Klimatisierung wird im Sinne der Erfindung eine
Kühlung, Beheizung sowie Belüftung des Businnenrau
mes verstanden.
Gemäß Fig. 1 erfolgt der Einbau der Klimatisierungs
einrichtung im linken bzw. rechten Dachkanal 4 des Rei
sebusses 2.
Um eine möglichst optimale Aufteilung der Klimati
sierungsluft im Dachkanal 4 zu erreichen, wird die Kli
matisierungseinrichtung 8 vorzugsweise im Bereich der
Mitte des Dachkanales 4 eingebaut. Bei entsprechender
Anordnung der Luftleiteinrichtung 10 in den entspre
chenden Kammern 12 der Zwischenkammer 14 wie in
Fig. 3a, 3b dargestellt kann jedoch auch eine Positionie
rung der Klimatisierungseinrichtung 8 im vorderen bzw.
hinteren Ende des Dachkanals 4 mit geringer Einbuße
im Luftvolumenstrom vorgesehen werden.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die im Dachkanal 4
eingebaute erfindungsgemäße Klimatisierungseinrich
tung 8. Durch eine Ventilatoreinrichtung 16, die mehre
re Radialventilatoren 18 aufweist, wird über eine Luft
zutrittsöffnung 40 für Frischluft 28 bzw. eine Zutrittsöff
nung 46 für Umluft 30 je nach Stellung der Umschalt
klappe 24 Frischluft 28 bzw. Umluft 30 oder eine Mi
schung angesaugt.
Die Luftzutrittsöffnung 40 für Frischluft 28 ist in der
Seitenwand 42 des Nutzfahrzeuges angebracht. Bei
Omnibussen erfolgt die Anordnung der Zutrittsöffnung
40 für Frischluft 28 üblicherweise im Bereich des Dach
kanals 4 oberhalb der Seitenscheiben.
Bei der erfindungsgemäßen Klimatisierungseinrich
tung 8 ist die Länge der Luftzutrittsöffnung 40 im we
sentlichen auf die Länge der Klimatisierungseinrichtung
8 begrenzt. Zur Reduzierung der Lufteintrittsgeschwin
digkeit kann jedoch auch eine in Längsrichtung des Bus
ses größere Abmessung der Luftzutrittsöffnung 40 mit
etwas höherem Geräteaufwand vorgesehen werden.
Zur Abscheidung von Regenwasser bzw. Waschwas
ser ist in der Luftzutrittsöffnung 40 ein Wasserabschei
der 20 angebracht.
Dem Wasserabscheider 20 nachgeschaltet kann ein
für Feuchtbetrieb geeignter Frischluftfilter nachge
schaltet sein, der eine weitere Sicherheit gegen Wasser
eintritt ergibt. Da es sich durch die hohen Eintrittsge
schwindigkeiten der Frischluft 28 in der Luftzutrittsöff
nung 40 nicht vermeiden läßt, daß dennoch Spritzwasser
in den Innenraum eintritt, ist die Umschaltklappe 24 und
die Zutrittsöffnung für Umluft komplementär so ausge
bildet, daß bei jeder Stellung der Umschaltklappe 24 ein
Eindringen von Spritzwasser in die Zutrittsöffnung 46
für Umluft 30 unmöglich ist.
Durch eine entsprechende Anordnung und Größendi
mensionierung der nicht dargestellten Abluftöffnung
muß zum einen sichergestellt werden, daß ein Unterdruck
des Nutzraumes 66 des Nutzfahrzeuges gegen
über dem Außenluftzustand unmöglich ist. Dies kann
durch Anordnung der Abluftöffnung in Bereichen erfol
gen, in denen durch die Fahrgeschwindigkeit des Busses
kein lokaler Unterdruck an der Busaußenseite erfolgt,
der ein Absaugen des Nutzraumes 66 unterhalb des sta
tischen Außendruckes ergibt. Bei einer derarigen Ausle
gung kann die Frischluft 28 nicht direkt über die Zu
trittsöffnung 46 der Umluft 30 in den Nutzraum 66 ein
dringen, sondern wird von der Ventilatoreinrichtung 16
über den Wärmetauscher 26 gesaugt. Auf diese Weise
wird noch im Frischluftstrom vorhandenes Spritzwasser
entweder an der Berippung des Wärmetauschers 28 nie
dergeschlagen und über die Verrippung in die Auffang-
und Ableiteinrichtung 44 abgeführt oder fallen noch
größere Wassertropfen vor dem Eintritt in den Wärme
tauscher 26 auf die Umschaltklappe 24 und werden von
dort durch die Wasserableitführung 62 am Außenrand
50 der Umschaltklappe 24 in die Auffang- und Ableitein
richtung 44 geführt. Der Drehpunkt der Umschaltklap
pe 24 muß dabei so angeordnet sein, daß bei allen Zwi
schenstellungen, bei denen noch das Wasser durch die
Luftgeschwindigkeit in Richtung auf den Außenrand
(50) geblasen werden kann und an der Wasserableitfüh
rung 52 abtropft, die Wasserableitführung (52) noch
über der Auffang- und Ableiteinrichtung 44 positioniert
ist.
Das im Wärmetauscher selbst durch die Luftabküh
lung entstehende Kondenswasser und das über die Luft
zutrittsöffnung 40 eintretende Spritzwasser wird in der
Lamellenverrippung 76 des Wärmetauschers 26 nach
unten abgeleitet, wobei es durch die Luftgeschwindig
keit vorzugsweise auf die Luftaustrittsseite des Wärme
tauschers 26 geblasen wird, so daß es durch die erste
Wasserdurchtrittsöffnung 58 in die Auffang- und Ableit
einrichtung 44 eintreten kann.
Um ein Kurzschlußluftvolumenstrom unterhalb des
Wärmetauschers 26 zu vermeiden, besitzt dieser boden
seitig ein Führungsblech 54.
Wasser, das durch die Luftgeschwindigkeit nicht zur
ersten Wasserdurchtrittsöffnung 58 getrieben wird,
kann durch die Schrägstellung des Führungsbleches 54
zur Lufteintrittsseite schwerkraftbedingt abfließen. Der
Wasserablauf erfolgt dann durch eine zweite Wasser
durchtrittsöffnung. 62, die sich in der Nähe der Zutritts
öffnung für Umluft 46 in einer Verlängerung 60 des
Führungsbleches 54 befindet.
Die zweite Wasserdurchtrittsöffnung 62 muß dabei
klein gegenüber der ersten Wasserdurchtrittsöffnung 58
gehalten werden, um nur einen geringen Kurzschluß
strom unterhalb des Wärmetauschers zuzulassen. Wird
die zweite Wasserdurchtrittsöffnung 62 zu groß gehal
ten, so geht einerseits Leistung durch den Kurzschluß
strom verlören und andererseits kann das Wasser nicht
mehr in die erste Wasserdurchtrittsöffnung 58 eintreten,
da die Luftgeschwindigkeit durch die am Wärmetau
scher vorbeigeführte Kurzschlußströmung, die gegen
die Wasserabflußrichtung gerichtet ist, zu hoch ist.
Die Anordnung des Wärmetauschers 28 auf der Saug
seite der Ventilatoreinrichtung 16 bedingt einen Unter
druck im Bereich der Auffang- und Ableiteinrichtung 44,
der einen störungsfreien Abfluß des Wassers in der Auf
fangwanne 44 erschwert. Aus diesem Grund ist zumin
dest am in Fahrtrichtung vorderen sowie hinteren Ende
der unterhalb des Wärmetauschers 26 befindlichen Auf
fang- und Ableiteinrichtung 44 ein Siphon 56 angeord
net, in dem die Wasserablaufstutzen 22 aufgenommen
sind. Damit kein Wasser über die Zutrittsöffnung 46 der
Umluft 30 in den Nutzraum 66 gelangt, ist die Zutritts
öffnung 46 als Stutzen 48 mit umlaufend hochgezoge
nem Rand ausgebildet. Die Oberseite des Stutzens 48
wird gegen Wassereintritt von der Umschaltklappe 24
abgedeckt, die mit einer umlaufenden Wasserableitfüh
rung 52 versehen ist. Im Stutzen 48 kann zur Reinigung
der Umluft noch ein Umluftfilter 74 angeordnet werden,
der z. B. gem. Fig. 2 zur Reduzierung des luftseitigen
Druckverlustes in V-Form ausgebildet sein kann.
Der Wärmetauscher 26 besteht aus einer Verrohrung
64 und aus einer Verrippung 76. In Fig. 2 ist die zweite
Variante der Erfindung mit nur einer Verrohrung 64 für
Kühlwasser dargestellt. Um eine bessere Entfeuchtung
im Teillastbereich zu erreichen, ist die Verrohrung 64 in
einen ersten Teilkreislauf 70 (mit kreisförmiger Darstel
lung der Rohre) und in einen unteren zweiten Teilkreis
lauf 72 (Rohrdarstellung mit schwarzen Punkten) aufge
teilt.
In der mittleren Stellung der Umschaltklappe 24 gem.
Fig. 1 strömt die Umluft 30 überwiegend über den zwei
ten Teilkreislauf 72 und die Frischluft 28 überwiegend
über den ersten Teilkreislauf 70. Durch entsprechende
Regulierung der Wassermenge im ersten Teilkreislauf
70 bis hin zum vollständigen Verschließen des ersten
Teilkreislaufes kann bei gleicher Kühlleistung die Was
sertemperatur und damit auch die Luftaustrittstempera
tur aus dem zweiten Teilkreislauf 72 erheblich abge
senkt werden, so daß es in diesem Bereich zur Unter
schreitung des Taupunktes kommt und die Luft ent
feuchtet wird. Wird die gleiche Kühlleistung bei gleich
mäßiger Beaufschlagung der gesamten Verrohrung 64
eingestellt, so ist die gesamte Luftabkühlung im Wärme
tauscher erheblich geringer, so daß keine Unterschrei
tung der Taupunkttemperatur und somit auch keine
Entfeuchtung eintritt.
Um bei vorgegebenem Einbauvolumen eine mög
lichst hohe Luftmenge zu erreichen, sind die Radialven
tilatoren 18 austrittsseitig an eine Zwischenkammer 14
so angeschlossen, daß keine gegenseitige Beeinflussung
der Ventilatoren durch die ausströmende Luft entsteht
und daß der dynamische Druckanteil in der Austrittsöff
nung 32 der Radialventilatoren 18 zu einem möglichst
hohen Prozentsatz in statischen Druck umgesetzt wird.
Fig. 2 zeigt die Aufteilung der Zwischenkammer 14 in
eine obere Kammer 12 und in eine untere Kammer 12,
wobei die untere Kammer 12 durch eine Luftleiteinrich
tung 10 noch in zwei einzelne untere Kammern 12 un
terteilt ist.
Um eine Unterteilung der Zwischenkammer 14 in
zwei übereinanderliegende Kammern 12 zu ermögli
chen, sind die Radialventilatoren 18 in Fig. 1 mit oben
liegender und unten liegender Austrittsöffnung 32 ein
gebaut. Damit wird trotz Höhenversatz in der Austritts
öffnung 32 die von der Ventilatoreinrichtung 16 benö
tigte gesamte Einbauhöhe in der Klimatisierungsein
richtung 8 nicht vergrößert. In Fig. 2 ist eine Klimatisie
rungseinrichtung mit drei Doppelradialventilatoren 18
gem. Fig. 3b dargestellt, bei der in die untere Kammer
12 der Zwischenkammer 14 jeweils die beiden äußeren
Einzelradialventilatoren 78 einblasen, während in die
obere Kammer 12 jeweils ein Einzelradialventilator 79
in den vorderen und hinteren Dachkanal 4 einbläst.
Um eine gegenseitige Beeinflussung der Einzelventi
latoren 78 sowie 79 zu vermeiden und weiterhin eine
möglichst verlustfreie Umsetzung des dynamischen
Druckes an der Austrittsöffnung 32 in statischen Druck
zu erzielen, sind die Luftführungen der Einzelventilato
ren 78 durch eine Luftleiteinrichtung 10 getrennt. Dabei
ist die Luftleitrichtung 10 so ausgebildet, daß neben der
Funktion als Diffusor auch noch ein geringer Wider
standsbeiwert bei der Umlenkung der Luft in die Dach
kanalrichtung vorhanden ist.
An alle Kammern 12 der Zwischenkammer 14 kann
ein gemeinsamer Diffusor 34 austrittsseitig angebracht
werden, der einen weiteren Geschwindigkeitsabbau und
damit Aufbau an statischen Druck ermöglicht. In Fig. 3b
wird der Luftstrom im Diffusor 34 zusätzich noch zur
Seitenwand des Nutzfahrzeugs geführt, so daß die In
nenverkleidung des Dachkanals 80 in Bereichen außer
halb der Klimatisierungseinrichtung 8 zur Seitenwand
42 des Nutzfahrzeugs hin versetzt ist. Hierdurch erge
ben sich Vorteile in der nutzbaren Tiefe der Gepäckab
lage, die unmittelbar neben der Zwischenkammer 14
zur Busmitte hin am Dachkanal 4 anschließt. In Fig. 3a
ist eine Klimatisierungseinrichtung mit zwei Doppelra
dialventilatoren 18 gezeigt. Bei dieser Ausführung bläst
der in Fahrtrichtung vordere Doppelradialventilator 18
wie auch der in Fahrtrichtung hintere Doppelradialven
tilator 18 mit jeweils einem Einzelventilator 78 in den
vorderen bzw. hinteren Dachkanal 4, wobei z. B. der in
Fahrtrichtung vorne gelegene Doppelradialventilator
18 in die obere Kammer 12 der Zwischenkammer 14
und der in Fahrtrichtung hintere Doppelradialventilator
18 in die untere Kammer 12 der Zwischenkammern 14
einbläst.
Durch eine richtige Dimensionierung des Diffusors 34
in Verbindung mit dem Querschnitt des Dachkanals 4
wird über die gesamte Dachkanallänge ein konstanter
statischer Überdruck und eine konstante Luftaustritts
geschwindigkeit erreicht. Im Bereich der Klimatisie
rungseinrichtung 8 erzielt man eine Angleichung an die
übrige Ausblasgeschwindigkeit, indem man über eine
entsprechend dimensionierte Eintrittsöffnung 82 gezielt.
Luft aus der unteren Kammer 12 der Zwischenkammer,
14 in die Luftkammer 36 eintreten läßt. Aus der Luft
kammer 36 unterhalb der Klimatisierungseinrichtung 8
tritt nun die Luft über Klimatisierungsdüsen 6 in den
Nutzraum 66. Die Klimatisierungsdüsen 6 können so
wohl am Boden 38 der Luftkammer 36 als auch an der
Verkleidung des Dachkanals 4 angeordnet sein.
Die Versorgung des Wärmetauschers 26 mit Kühl
flüssigkeit erfolgt über die ein- bzw. austrittsseitigen
Anschlußstutzen 84, wobei in Fig. 3a und 3b nur der
einfache Sonderfall der Erfindung mit nur einem Wär
metauscherfluid und somit einem Ein- und Austritt dar
gestellt ist.
Der Einbau der Klimatisierungseinrichtung 8 erfolgt
vom Nutzraum 66 durch eine Öffnung im Dachkanal 4.
In Fig. 2 ist die Klimatisierungseinrichtung ohne jegli
che obere Abdeckung nur an eine elastische Dichtung
und Isolierung 86 des Daches 88 von unten ange
schraubt.
Claims (19)
1. Klimatisierungseinrichtung (8) zum Einbau in ei
nen Dachkanal (4) eines Nutzfahrzeugs, insbeson
dere Omnibusses (2), mit einem Wärmetauscher
(26), dem eintrittsseitig Frischluft (28) und/oder
Umluft (30) zuführbar ist, und mit einer dem Wär
metauscher (26) austrittsseitig nachgeschalteten
und mehrere Radialventilatoren (18) aufweisenden
Ventilatoreinrichtung (16), die austrittsseitig an den
Dachkanal (4) anschließbar ist, dadurch gekenn
zeichnet,
daß zwischen der Ventilatoreinrichtung (16) und dem Anschluß an den Dachkanal (4) eine Zwischen kammer (14) angeordnet ist, die in mindestens zwei übereinander liegende Kammern (12) unterteilt ist, und
daß mindestens ein Radialventilator (18) der Venti latoreinrichtung (16) austrittsseitig an eine obere Kammer (12) und mindestens ein Radialventilator (18) der Ventilatoreinrichtung (16) austrittsseitig an eine untere Kammer (12) angeschlossen sind.
daß zwischen der Ventilatoreinrichtung (16) und dem Anschluß an den Dachkanal (4) eine Zwischen kammer (14) angeordnet ist, die in mindestens zwei übereinander liegende Kammern (12) unterteilt ist, und
daß mindestens ein Radialventilator (18) der Venti latoreinrichtung (16) austrittsseitig an eine obere Kammer (12) und mindestens ein Radialventilator (18) der Ventilatoreinrichtung (16) austrittsseitig an eine untere Kammer (12) angeschlossen sind.
2. Klimatisierungseinrichtung (8) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenkammer
(14) nur zwei übereinander liegende Kammern (12)
aufweist.
3. Klimatisierungseinrichtung (8) nach Anspruch 1
oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an verschiede
ne Kammern (12) der Zwischenkammer (14) ange
schlossene Radialventilatoren (18) bei gleicher Hö
henanordnung einmal oben liegende und einmal
unten liegende Austrittsöffnungen (32) aufweisen.
4. Klimatisierungseinrichtung (8) nach einem der
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an
dieselbe Kammer (12) der Zwischenkammer (14)
mehrere Radialventilatoren (18) angeschlossen sind
und die Kammer (12) eine Luftleiteinrichtung (10)
aufweist, welche die aus den mehreren Radialventi
latoren (18) in diese Kammer (12) eintretende Luft
in den Dachkanal (4) in entgegengesetzten Strö
mungsrichtungen im Dachkanal (4) aufteilt.
5. Klimatisierungseinrichtung (8) nach einem der
Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Innenfläche der Zwischenkammer (14) und gegebe
nenfalls (Anspruch 4) die Außenfläche der Luftleit
einrichtung (10) aus schallabsorbierendem Material
besteht bzw. bestehen und/oder schallabsorbierend
ausgekleidet ist bzw. sind.
6. Klimatisierungseinrichtung nach einem der An
sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß längs
des Dachkanals (4) verteilte Radialventilatoren (18)
oder Gruppen von Radialventilatoren (18) im
Wechsel an unterschiedliche Kammern (12) der
Zwischenkammer (14) angeschlossen sind.
7. Klimatisierungseinrichtung (8) nach einem der
Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen der Zwischenkammer (14) und dem Dach
kanal (4) ein allen Kammern (12) der Zwischenkam
mer (14) gemeinsamer Diffusor (34) angeordnet ist.
8. Klimatisierungseinrichtung (8) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor (34) so
ausgelegt ist, daß der aus seiner Austrittsgeschwin
digkeit resultierende Druckgewinn beim Abbau
der Luftgeschwindigkeit im Dachkanal (4) gleich
dem statischen Druckverlust des Dachkanals ist.
9. Klimatisierungseinrichtung (8) nach einem der
Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine sich
im unteren Bereich der Klimatisierungseinrichtung
(8) erstreckende Luftkammer (36), die an ihrem Bo
den (38) mit in den Nutzraum des Nutzfahrzeugs
gerichteten Klimatisierungsdüsen (6) versehen und
von mindestens einer Kammer (12), vorzugsweise
der untersten Kammer (12), der Zwischenkammer
(14) mit Luft gespeist ist.
10. Klimatisierungseinrichtung (8)
nach
einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich
net, daß sich eine Luftzutrittsöffnung (40) für
Frischluft (28) längs der Seitenwand (42) des Nutz
fahrzeugs erstreckt, und daß zwischen der Luftzu
trittsöffnung (40) und der Ventilatoreinrichtung
(16) eine Auffang- und Ableiteinrichtung (44) für
Wasser angeordnet ist.
11. Klimatisierungseinrichtung (8) nach Anspruch
10 mit einer Umschaltklappe (24) zwischen Frisch
luftbetrieb und Umluftbetrieb, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Umschaltklappe (24) und die Zu
trittsöffnung (46) der Umluft (30) komplementär so
ausgebildet sind, daß die Umschaltklappe (24) au
ßer bei dem reinen Umluftbetrieb die Zutrittsöff
nung (46) der Umluft (30) gegen Wasserzutritt bzw.
-eintritt abdeckt.
12. Klimatisierungseinrichtung (8) nach Anspruch
11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zutrittsöff
nung (46) der Umluft (30) als nach oben ragender
Stutzen (48) ausgebildet ist, seitlich von dem eine
Ableiteinrichtung (44) für Wasser angeordnet ist,
und daß die Umschaltklappe (24) an ihrem Außen
rand (50) mit einer Wasserableitführung (52) ausge
bildet ist.
13. Klimatisierungseinrichtung (8) nach einem der
Ansprüche 10 bis 12 dadurch gekennzeichnet, daß
als Boden des Wärmetauschers (26) ein Führungs
blech (54) für Wasser vorgesehen ist, das den bo
denseitigen Zutritt von Luft in den Wärmetauscher
(26) weitgehend sperrt, und daß ein als Siphon (56)
ausgebildeter Wasserablauf vorgesehen ist.
14. Klimatisierungseinrichtung (8) nach Anspruch
13, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungs
blech (54) im Bereich der Luftaustrittsseite des
Wärmetauschers (20) mit mindestens einer ersten
Wasserdurchtrittsöffnung (58) versehen ist, und
daß das Führungsblech (54) eine bis zum Zutritt
(46) der Umluft (30) ragende Verlängerung (60) auf
weist, die mit mindestens einer zweiten Wasser
durchtrittsöffnung (62) versehen ist, wobei der
Durchtrittsquerschnitt der ersten Wasserdurch
trittsöffnung(en) (58) groß gegenüber dem der
zweiten Wasserdurchtrittsöffnung(en) (62) ist.
15. Klimatisierungseinrichtung (8) nach einem der
Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß
der Wärmetauscher (26) zwei Verrohrungen (64)
aufweist, von denen die eine mit Kältemittel eines
Kältemittelkreislaufs und die andere mit dem Kühl
mittel des Motorkreislaufs des Nutzfahrzeugs be
aufschlagbar ist.
16. Klimatisierungseinrichtung (8) nach einem der
Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß
der Wärmetauscher (26) nur eine Verrohrung (64)
aufweist, die mit Kühlwasser, vorzugsweise des
Motorkreislaufs, beaufschlagbar ist.
17. Klimatisierungseinrichtung (8) nach einem der
Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch Ausbil
dung als Einbaueinheit, die vom Nutzraum (66) des
Nutzfahrzeugs her in eine Einbauöffnung im Dach
kanal (4) einschiebbar ist.
18. Klimatisierungseinrichtung (8) zum Einbau in
einen Dachkanal (4) eines Nutzfahrzeugs, insbeson
dere Omnibusses (2), mit einem Wärmetauscher
(26), dem eintrittsseitig Frischluft (28) und/oder
Umluft (30) zuführbar ist, und mit einer dem Wär
metauscher (26) austrittsseitig nachgeschalteten
und mehrere Radialventilatoren (18) aufweisenden
Ventilatoreinrichtung (16), die austrittsseitig an den
Dachkanal (4) anschließbar ist, insbesondere nach
einem der Ansprüche 1 bis 14, 16 oder 17, dadurch
gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (26) nur
eine Verrohrung (64) aufweist, die mit Kühlwasser,
vorzugsweise des Motorkreislaufs, beaufschlagbar
ist und daß die Verrohrung (64) in zwei mit Kühl
wasser separat beaufschlagbare Teilkreisläufe (68)
unterteilt ist, wobei der erste Teilkreislauf (70) sich
über den oberen Bereich der Verrohrung (64) und
der zweite Teilkreislauf (72) sich über den unteren
Bereich der Verrohrung (64) erstreckt und wobei
die Durchflußmenge an Kühlwasser im oberen
Teilkreislauf (70) unabhängig von der Wassermen
ge des unteren Kreislaufes (72) reduziert werden
kann.
19. Klimatisierungseinrichtung (8) nach Anspruch
18, gekennzeichnet durch eine am Lufteintritt das
Wärmetauschers angeordnete Umschaltklappe, die
im Mischbetrieb von Frischluft (28) und Umluft (30)
die Umluft überwiegend dem zweiten, unteren Teil
kreislauf (72) des Wärmetauschers (26) zuführt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1995135290 DE19535290C2 (de) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | Klimatisierungseinrichtung zum Einbau in einen Dachkanal eines Nutzfahrzeugs, insbesondere Omnibusses |
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DE (1) | DE19535290C2 (de) |
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- 1995-09-22 DE DE1995135290 patent/DE19535290C2/de not_active Expired - Fee Related
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