DE2936058C2 - Vorrichtung zum Beheizen, Belüften und Kühlen von großen Fahrzeugräumen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behei zen, Belüften und Kühlen von großen Fahrzeugräumen, insbesondere Fahrgasträumen in Omnibussen, der im Oberbegriff von Anspruch 1 angegebenen und aus der DE-OS 27 06 593 bekannten Art

Bei der bekannten Vorrichtung umfaßt der Bereich mit den Gebläsen und dem Bypass drei nebeneinander liegende Baugruppen, von denen jede mindestens ein gesondert steuerbares Gebläse und darüber die druckabhängig verschließbare Bypass-Öffnung aufweist. Den beiden außen liegenden, durch Längswände abgetrennten Baugruppen ist jeweils ein Wärmetauscher nachgeschaltet und die Steuerung der Lufttemperatur in den Dachkanälen erfolgt über Thermostate, die die Wassertemperatur in dem jeweils zugeordneten Wärmetauscher steuern. Außerdem sind die Gebläse ziemlich stark ausgelegt so daß sie einen relativ großen Durchmesser haben, der weitgehend die Höhe des Gehäuses der Vorrichtung bestimmt. Der große Luftdurchsatz der starken Gebläse durch die Wärmetauscher erschwert insofern eine feinfühlige Temperaturregelung, als die Wassertemperatur der Wärmetauscher überproportional geändert werden muß, wenn eine relativ geringe Änderung der Lufttemperatur innerhalb der Dachkanä-Ie zweckmäßig erscheint und insbesondere durch die voreingestellten Thermostate ausgelöst wird. Der Regelkreis tritt deshalb relativ häufig in Tätigkeit mit entsprechender Ein- und Ausschaltung der Wasserbeaufschlagung der Wärmetauscher, was wiederum Rückwirkungen auf den Kühlkreislauf hat. Es können sich auf diese Weise Instabilitäten ergeben, und eine erforderliche Absenkung oder Erhöhung der Lufttemperatur innerhalb der Dachkanäle wird erst mit einer Verzögerung wirksam.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei der Vorrichtung zum Beheizen, Belüften und Kühlen die Regelung der Warmluftbeaufschlagung der Dachkanäle zu vereinfachen und zu stabilisieren.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei der eingangs näher erläuterten Vorrichtung erfindungsgemäß die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 vorgeschlagen.

Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß etwa zwei Drittel der in die Dachkanäle geleiteten Luftmenge durch die Wärmetauscher hindurchtreten, während das übrige Drittel an den Wärmetauschern vorbei unmittelbar in die Dachkanäle eintritt, nachdem es hinter den Wärmetauschern mit der erwärmten Luft innig ver-

mischt worden ist Hierdurch ergibt sich, daß trotz der hohen Wassertemperatur von etwa 80⁰C in den Wärmetauschern die mittlere Lufttemperatur in den Kanälen im praktisch erwünschten Bereich von 30—35°C liegt, ohne daß aufwendige bzw. zusätzliche Regeleinrichtungen für die Wassermenge oder Wassertempera-" tür erforderlich sind. Eine wasserst-itige Regulierung kann also — bis auf EIN/AUS — entfallen. Die Regelung der Lufttemperatur in den Dachkanälen erfolgt gaslniums hochgezogcn ist und sich entsprechend nach außen erweitert. Hierdurch ergibt sich zunächst der Vorteil daß zusammen mit dem hochgezogenen Boden eine größere ICopffreiheit in dem Frontbereich des Fahrga&traums gegeben ist. Gleichzeitig wird die Luftströmung im mittleren Bereich unmittelbar unter das Dach gelenkt und erhält eine vergrößerte Wurfweite. Wird die Luftaustrittsklappe geschlossen, so wird automatisch die gesamte Luftleistung der Gebläse den

durch in diesen angeordnete Thermostate, die die Ge- to Dachkanälen zugeführt. In der Zeichnung sind Ausfühbläse auf %&Ile oder halbe Drehzahl steuern, wobei die rungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, die anAnzahl der Steuerstufen noch durch Abschalten oder

hand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 die Vorrichtung im Frontbereich eines Omni-15 busses unterhalb des Dachs montiert, wobei die Decke des Gehäuses abgenommen ist, F i g. 2 einen Schnitt gemäß Linie H-II in F i g. 1, F i g. 3 einen Schnitt gemäß Linie IH-III in F i g. 1, und Fig.4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Luftaustrittsdüsen von den Fahrgästen geschlossen, dann baut 20 trittsbereichs der Vorrichtung.

sich der so entstandene Überdruck über den Querraum In Fig. 1 ist schematisch ein Fahrgastraum 10 eines

des Gehäuses ab und erhöht automatisch die Klimatisierungsleistung auf der anderen Seite. Kein Gebläse kann überlastet werden. Es sind kleinere Wärmetauscher erforderlich, was nicht zuletzt eine Gewichtsersparnis darstellt Über die gesamte Breite des Gehäuses sind an der

Zuschalten einzelner Gebläse erhöht werden kann. Die Thermostate können in Abhängigkeit von der Außentemperatur arbeiten. Soll die Lufttemperatur in den Kanälen erhöht werden, so ist lediglich die Gebläseleistung durch Reduzierung der Drehzahl und/oder Abschaltung einzelner Gebläse zu senken. Werden in einem der Kanäle, beispielsweise auf der Sonnenseite, die Luftaus-

Wand, die als Montagewand ausgebildet ist, zahlreiche kleinere Gebläse befestigt, wodurch die Bauhöhe der gesamten Vorrichtung reduziert werden kann und die Reiseomnibusses mit einer Front 11, Seitenwänden 12 und einem Dach 13 dargestellt Die Front 11 hat einen in Fahrtrichtung offenen Lufteinlaßgrill 14.

Die Vorrichtung zum Beheizen, Belüften und Kühlen ist innerhalb des Fahrgastraumes 10 unterhalb des Daches 13 unmittelbar hinter der Front 11 angeordnet und hat ein Gehäuse 15. Das Gehäuse 15 besteht aus Seitenwänden 16, einer im wesentlichen vertikalen Vor-

Luftmenge in den Dachkanälen erhöht wird, insbeson- 30 derwand 17, einer zu dieser parallelen Montagewand 18,

dere wenn die mittlere Luftaustrittsklappe geschlossen ist und auch die mittleren Gebläse die Dachkanäle speisen. Die Nebenlufischlitze, die vorteilhafterweise oberhalb und unterhalb eines jeden Wärmetauschers angeeiner Decke 19 und einem herausnehmbaren Boden 20. Quer durch das Gehäuse 15 erstreckt sich ein Verdampfer 21 einer nicht dargestellten Klimaanlage, und unterhalb des Verdampfers 21 ist auf dem Boden 20 eine

ordnet sind, sind permanent offene, langgestreckte 35 Entwässerungsrinne 22 vorgesehen. Vor dem Verdamp-Schlitze, die im wesentlichen düsenartige Verengungen fer 21 befindet sich zwischen diesem und der vertikalen darstellen, die zwischen den Längswänden des Wärme- Vorderwand 17 ein Lufteintrittsbereich 23, der in dem tauschers und den sie umschließenden Flanschen bzw. Boden 20 eine Umlufteintrittsöffnung 24 aufweist, die Rahmen ausgebildet sind. Dabei wird in den düsenarti- durch einen biegsamen Lappen 25 verschließbar ist, der gen Schlitzen die Luftströmung erheblich beschleunigt 40 bei 26 einseitig an den Boden 20 derart befestigt ist, daß Die energiereiche, ungebremste Luftströmung kann er durch die Druckdifferenz zwischen dem Fahrgastsich an den Mündungen der Schlitze jedoch nur in einer raum 10 und dem Lufteintrittsbereich 23 beliebig vereinzigen Richtung entspannen, da in der anderen Rieh- schwenkt werden kann.

tung eine Begrenzung durch die obere oder untere Die Umlufteintrittsöffnung 24 ist zweckmäßigerweise

Wandung des Dachkanals gegeben ist. Die energierei- 45 mit parallelen Runddrahtstegen 27 versehen, die dem ehe Kaltluftströmung entspannt sich demgemäß in die biegsamen Lappen 25 eine gewisse Führung und Austrägere Warmluftströmung hinein, die durch die War- richtung oberhalb der öffnung 24 verleihen, ohne der metauscherrohre und die Berippung gedrosselt ist. Da- Umluft einen größeren Widerstand entgegenzusetzen, durch ergibt sich stromab von jedem der Wärmetau- Außerdem ist der Lufteintrittsbereich 23 mit einer

scher eine gleichmäßige Mischung, ohne daß die Ener- 50 Frischlufteintrittsöffnung 28 versehen, die in der Vor-

gie der Strömung durch Umlenkverluste reduziert worden ist.

Es ist zwar bekannt (DE-AS 16 55 121), parallel zu einem Wärmetauscher Luftkanäle vorzusehen, doch sind diese bei der bekannten Anordnung mit Steuerklappen versehen, die die Kaltluft unter einem relativ großen Winkel zur Ausströmrichtung der Warmluft in diese einleiten sollen, um eine intensive Verwirbelung in einer Luftaustrittskammer zu erreichen. Die starke Umlenkung und Verwirbelung der Luftaustrittsseite des Wärmetauschers reduziert jedoch dessen Wirkungsgrad, so daß die Wärmeleistung der Vorrichtung abnimmt und keine gleichmäßige Warmluftabgabe über die gesamte Länge der Dachkanäle sichergestellt ist.

Der Raum zwischen den Wärmetauschern kann eine nach außen schwenkbare Luftaustrittsklappe aufweisen, an die sich ein flaches, wannenförmiges Verteilergehäuse anschließt, das in Richtung und zum Dach des Fahrderwand 17 des Gehäuses 15 mit dem Lufteinlaßgrill 14 fluchtend ausgebildet ist Oberhalb der Lufteintrittsöffnung 28 ist ein Lager 29 für eine schwenkbare Klappe 30 an der Vorderwand 17 befestigt. Die Klappe 30 trägt an beiden Enden etwa in der Mitte ein Lager 31 zum Anschluß jeweils einer Kolbenstange 32 eines pneumatischen Arbeitszylinders 33. Die Arbeitszylinder 33 können stufenlos steuerbar sein. Sie können thermostatisch gesteuert werden, wobei auf diese Weise oder durch andere Fühler das Verhältnis zwischen Umluft und Frischluft regelbar ist Eine Fernbedienung von Hand vom Fahrerplatz aus ist ebenfalls möglich.

An den Verdampfer 21 schließt sich ein Bereich 34 an, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier durch Motoren 35 angetriebene, doppelflutige Radialgebläse 36 aufweist. Dabei werden jeweils zwei Gebläse durch einen einzigen Motor 35 angetrieben. Die Anzahl der Gebläse kann je nach der zur Verfugung stehenden

Breite des Gehäuses 15 beliebig gewählt werden, wobei auch ganz oder überwiegend Gebläse mit Einzelantrieben Anwendung finden können. Die Druckstutzen 37 der Gebläse 36 sind an die Montagewand 18 angeflanscht, die zweckmäßigerweise eine geringe Schräge aufweist. Dies ist auch vorteilhaft, wenn in der Montagewand 18 eine langgestreckte Bypass-Öffnung 38 vorgesehen ist, die durch einen biegsamen Lappen 39 verschließbar ist. Der biegsame Lappen 39 öffnet in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen dem Bereich 34 und einem Raum 40, der sich auf der anderen Seite der Montagewand 18 über die gesamte Breite des Gehäuses 15 erstreckt und durch eine Rückwand 41 des Gehäuses abgeschlossen wird. An die Rückwand 41 schließen sich über Wärmetauscher 43 Dachkanäle 42 an, die sich in Längsrichtung des Omnibusses erstrecken und nicht dargestellte Luftaustrittsdüsen im Bereich der einzelnen Fahrgastplätze aufweisen.

An den herausnehmbaren Boden 20 schließt sich hinter der Entwässerungsrinne 22 ein schräg hochgezogener Boden 44 an, der zunächst bis zu der Rückwand 41 läuft, an die sich an den Außenseiten des Gehäuses 15 umlaufende Flansche 45 anschließen. An jeden der beiden umlaufenden Flansche 45 ist von außen ein Wärmetauscher 43 einsetzbar, dessen nicht dargestellte Wasserstutzen in Richtung der Dachkanäle weisen können, wobei die Möglichkeit besteht, zum Transport der Vorrichtung die Wärmetauscher zu drehen, so daß die Wasserstutzen in den Raum 40 ragen.

An der Rückwand 41 ist zwischen den Wärmetauschern 43 um eine Achse 46 schwenkbar eine Luftaustrittsklappe 47 angeordnet Diese ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach außen schwenkbar, wozu in der Mitte der Klappe 47 ein Lager 48 vorgesehen ist, an das eine Kolbenstange 49 eines Stellgliedes 50 angelenkt ist Die Kolbenstange 49 ist mit Spiel durch die Montagewand 18 hindurchgeführt

Das Stellglied 50 ist zweckmäßigerweise ein pneumatischer Arbeitszylinder, der stufenlos steuerbar ist Er kann auch nur zwei, nämlich die Endstellungen, die der geöffneten und der geschlossenen Stellung der Luftaustrittsklappe 47 entsprechen, aufweisen. An die Luftaustrittsklappe 47 schließt sich ein flaches, wannenförmiges Verteilergehäuse 51 an, das in Richtung und zum Dach 13 des Fahrgastraumes 10 hochgezogen ist, wobei es sich parallel zu seitlichen Deckeln 52 der Dachkanäle 42 fächerförmig erweitert und in einen Flansch 53 übergeht der sich parallel zu dem Dach 13 erstreckt. Auf diese Weise entsteht eine Strömung großer Wurfweite, die annähernd den gesamten Fahrgastraum 10 zugfrei mit einem Kühlluftstrom beaufschlagt Das wannenförmige Verteilergehäuse 51 besteht zweckmäßigerweise aus glasfaserverstärkten Kunststoffen.

Die Deckel 52 dienen zweckmäßigerweise als Übergangsstücke zu den Dachkanälen 42. Sie sind herausnehmbar, um die Wärmetauscher 43 von außen einsetzen und herausnehmen zu können.

Die umlaufenden Flansche 45 bilden jeweils einen Rahmen, der den Wärmetauscher 43 derart umschließt, daß oberhalb und unterhalb des Wärmetauschers 43 Nebenluftschlitze 54 und 55 offenbleiben. Der unterhalb des Wärmetauschers 43 liegende Nebenluftschlitz 54 ist durch eine gerade Verlängerung des hochgezogenen Bodens 44 begrenzt Der oberhalb des Wärmetauschers 43 liegende Nebenluftschlitz 55 ist durch eine Verlängerung der Decke 19 des Gehäuses 15 gebildet und kann mit einer Abkantung 56 versehen sein, die den bei 55 hindurchtretenden Luftstrom in Richtung der stromab liegenden Oberfläche des Wärmetauschers 43 umlenkt. Die durch den Wärmetauscher 43 hindurchtretende Luft wird so hinter diesem innig mit den Nebenluftströmen 54 und 55 innerhalb des Anfangbereiches des Dachkanals 42 gemischt Wenn deshalb — beim Heizbetrieb — die Temperatur in dem Dachkanal 42 sinkt, steuern die Thermostate in den Dachkanälen 42 selbsttätig die Gebläse 36 auf halbe Drehzahl der Motoren 35, so daß die geförderte Luftmenge abnimmt und durch

ίο die reduzierte Beaufschlagung der Wärmetauscher die Lufttemperatur in den Dachkanälen 42 ansteigt. Einzelne Gebläse 36 können auch durch die Thermostate vollständig abgeschaltet werden.

Die Steuerung der Drehzahl der Motoren 35 der Geis blase 36 kann auch zusätzlich durch Druckfühler erfolgen, die innerhalb der Dachkanäle 42 angeordnet sind und auf den Druckunterschied zwischen dem Außendruck und dem Kanalinnendruck ansprechen.
Werden, insbesondere in der Übergangszeit, beim Kühlbetrieb die Luftaustrittsdüsen von den Fahrgästen geschlossen, so baut sich der dadurch entstehende Überdruck über den Raum 40 selbstständig ab, was zu einer erhöhten Strömungsgeschwindigkeit an den Luftaustrittsdüsen auf der Sonnenseite führt und von den Fahrgästen als angenehm empfunden wird. Eine Überlastung der Gebläse ist in jedem Fall verhindert. Gleichwohl können die Dachkanäle mit nicht dargestellten Längsschlitzen versehen sein, die in Richtung des Daches 19 und/oder der Seitenfenster weisen. Diese Schlitze können auch durch zentral gesteuerte Längsschieber verschließbar sein.

In dem schräg hochgezogenen Boden 44 können zwischen der Montagewand 18 und der Rückwand 41 nicht dargestellte Luftaustrittsdüsen zur Klimatisierung des Fahrerplatzes und/oder des Beifahrerplatzes vorgesehen sein.

Eine Temperatur- oder Mengenregelung des die Wärmetauscher 43 beaufschlagenden Wassers entfällt vollständig.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, schließen die Wärmetauscher 43 mit der Innenseite der geraden Rückwand 41 des Gehäuses 15 bündig ab.

Alternativ kann gemäß F i g. 4 die hintere Rückwand 41' des Gehäuses 15 insbesondere an den Seiten nach außen gebogen sein, wobei die Wärmetauscher 43' entsprechend strömungsgünstig schräggestellt sind. Die Wärmetauscher 43' können bei diesem Ausführungsbeispiel seitlich herausgezogen werden. Die seitlichen Ränder des in F i g. 4 nicht dargestellten, wannenförmigen

so Verteilergehäuses 51 sind entsprechend angepaßt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Beheizen, Belüften und Kühlen von großen Fahrzeugräumen, insbesondere Fahrgasträumen in Omnibussen, bestehend aus einem Gehäuse zur Anbringung im Dach, das einen sich über die gesamte Breite des Gehäuses erstreckenden, von mittels eines Verdampfers einer Klimaanlage klimatisierbarer Umluft und/oder durch ein Verschlußorgan steuerbarer Frischluft beaufschlagten Lufteintrittsbereich aufweist, an den sich ein mehrere einzeln steuerbare Gebläse und einen verschließbaren Bypass aufweisender Bereich anschließt, dem ein mit Wärmetauschern versehener, an zwei unterhalb des Fahrzeugdaches angebrachte Kanäle angeschlossener Luftaustrittsbereich nachgeschaltet «t, wobei der Bypass in Abhängigkeit von de? Druckdifferenz zwischen dem Lufteintrittsbereich und dem Luftaustrittsbereich durch ein selbsttätig arbeitendes Schließorgan verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer die Gebläse (36) tragenden und den Bypass (38) aufweisenden Wand (18) und den Wärmetauschern (43) ein Luftmengen-Ausgleichsraum (40) vorgesehen ist, der sich über die gesamte Breite des Gehäuses (15) erstreckt, und parallel zu den Wärmetauschern (43) mindestens ein permanent offener Nebenluftschlitz (54, 55) mit feststehenden Luftleitelementen (hochgezogener Boden 44; Abkantung 56) angeordnet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Nebenluftschlitz (54 und 55) unterhalb und oberhalb eines jeden Wärmetauschers

(43) angeordnet ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der unterhalb des Wärmetau schers (43) liegende Nebenluftschlitz (54) durch eine gerade Verlängerung des hochgezogenen Bodens

(44) begrenzt ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der oberhalb des Wärmetauschers (43) liegende Nebenluftschlitz (55) durch einen Vorsprung, wie eine Abkantung, ein Winkelstück od. dgl, am Ende der Decke (19) des Gehäuses (15) bzw. eines den Wärmetauscher (43) umschließenden Rahmens (45) begrenzt ist.

5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die hintere Rückwand (41') des Gehäuses (15) insbesondere an den Seiten nach außen gebogen ist und die Wärmetauscher (43') entsprechend strömungsgünstig schräggestellt sind.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß an die Rahmen (45) Übergangsstücke (52) angeschlossen sind, die den Luftstrom in Richtung des jeweiligen Dachkanals (42) konzentrieren und die von dem Fahrgastraum (10) her — zum Ausbau und Einbau der Wärmetauscher (4j) — abnehmbar sind.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (40) zwischen den Wärmetauschern (43) eine Luftaustrittsklappe (47) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftaustrittsklappe (47) nach außen schwenkbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch

gekennzeichnet daß sich an die Luftausirittsklappt: (47) ein flaches, wannenförmigcs Verteilergehäuse (51) anschließt das in Richtung und /um Dach (13) des Fahrgastraumes (10) hochgezogen ist und sich entsprechend nach außen erweitert

10. Vorrichtung nach mindestens einem der An sprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß in je dem Dachkanal (42) ein Thermostat zur Regelung der Drehzahl und/oder Zu- und Abschaltung mindestens einzelner Gebläse (36) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß außer dem Thermostat in mindestens einem der Dachkanäle (42) ein Druckfühlcr zur Regelung der Drehzahl und/oder Zu- und Abschaltung mindestens einzelner Gebläse (36) angeordnet ist