AT521450A1

AT521450A1 - Kompakte adiabatische kühlanlage mit strahlungsanteil

Info

Publication number: AT521450A1
Application number: AT600882018A
Authority: AT
Original assignee: Enio Gmbh
Priority date: 2018-06-17
Filing date: 2018-06-17
Publication date: 2020-01-15
Also published as: WO2019241813A1; AT521450B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung einer Fahrzeugkabine (3) eines Fahrzeugs (1). Aufgabe der Erfindung ist damit, ein Fahrzeug, bzw. ein Verfahren zur Kühlung für ein Fahrzeug der oben genannten Art bereitzustellen, dessen Kühlung treibstoffsparender und trotzdem effizient ist. Dies wird dadurch gelöst, dass ein primärer Frischluftstrom (6b) vorgekühlt wird und der so vorgekühlte primäre Frischluftstrom (6b) mittels Zuführung von Wasser weiter gekühlt wird und ein primärer Wärmetausch des gekühlten primären Frischluftstromes (6b) mit einem Innenluftstrom (8b) aus der Innenluft der Fahrzeugkabine (3) durchgeführt wird.

Description

ZUSAMMENFASSUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung einer Fahrzeugkabine (3) eines Fahrzeugs (1). Aufgabe der Erfindung ist damit, ein Fahrzeug, bzw. ein Verfahren zur Kühlung für ein Fahrzeug der oben genannten Art bereitzustehen, dessen Kühlung treibstoffsparender und trotzdem effizient ist. Dies wird dadurch gelöst, dass ein primärer Frlschluftstrom (6b) vorgekühlt wird und der so vorgekühlte primäre Frischluftstrom (6b) mittels Zuführung von Wasser weiter gekühlt wird und ein primärer Wärmetausch des gekühlten primären Frischluftstromes (6b) mit einem Innenluftstrom (8b) aus der Innenluft der Fahrzeugkabine (3) durchgeführt wird.

Fig, 2

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22328AT

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung einer Fahrzeugkabine, eines Fahrzeugs und ein Fahrzeug mit einer Kühlvorrichtung zur Kühlung einer Fahrzeugkabine,

Der Mehrverbrauch tun Treibstoffen für den Betrieb von Klimaanlagen in Fahrzeugen mit fossilen Brennstoffen beträgt in Österreich rund 380 Millionen Liter/Jahr, der dadurch bedingte Schadstoffausstoß 0,.9 Millionen Tonnen COa, bzw. 8 % des Gesamtschadstoffausstoßes von Fahrzeugen. Der Handelswert dieses Mehrverbrauchs beträgt rund 400 Millionen Euro. Neben den Kosten und Umweitnachteilen von bekannten Fahrzeugkümaanlagensystemen besteht auch noch ein gesundheitlicher Nachteil. Insbesondere bei hohen Außentemperaturen muss die Kühlluft mit hoher Strömungsgeschwindigkeit in den Fahrgastraum eingeblasen werden, um eine ausreichende Temperaturabsenkung des Innenraums zu erreichen. Die dabei entstehende Zugluft kann neben einem geringen Komfortgefühl auch zu Erkältungen, Muskeiverspannungen, Kopf- und Gliederschmerzen führen, Volkswirtschaftlich relevante Kosten für Krankenstand und Behandlungstage sind die Folge. Für Elektrofahrzeuge bedeutet die Klimatisierung von Fahrzeugen ein weiteres Problem, Bei einer Speicherkapazität von wirtschaftlich und umweltpolitisch vertretbaren Fahrzeugbatterien von derzeit, rund 30 kWh reduziert der Energiebedarf der Klimaanlage die geringe Reichweite der meisten Fahrzeuge von rund 150 - 200 km um nahezu 15 %.

Untersuchungen haben gezeigt, dass der Treibstoffmehrbedarf durch Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen, je nach Bauart und Außenfarbe des Fahrzeugs, bereits bei einer Außentemperatur von 28°C und einer Fahrgastraumzieltemperatur von 22°C im städtischen Verkehr zwischen 0,7 bis 2,1 Liter je 100 km beträgt. (Quelle; ADAC Deutschland). Diese Werte wurden durch den deutschen Autofahrerclub in Anlehnung an die europäische Abgas-Typprüfung (NEFZ ~ Neuer Europäischer Fahrzyklus) durch den Vergleich von Fahrten jeweils mit und ohne Klimaanlage gemessen. Da der Energiebedarf von Autoklimaanlagen zeit- und nicht fahrtstreckenabhängig ist, ist dieser bei geringer Durchschnittsgeschwindigkeit sogar noch höher. Bei einer Energiedichte von fossilen Treibstoffen von rund 9 kWh je Liter Benzin oder Diesel bedeutet dies einen Bedarf von 6,3 bis rund kWh/100 km. Rechnet man mit Durchschnittswerten für den Mehrverbrauch von 1,4 Liter/100 km bzw. der durchschnittlichen Fahrleistung europäischer Fahrzeuge

2/33 von 15.000 km/Jahr, so bedeutet dies unter der Annahme, dass in Mitteleuropa fürrund 40 % der Fahrzeit die Klimaanlage benötigt wird, einen Jahresmehrbedarf von 84 Liter fossilem Treibstoff und somit rund 8 % des Jahresgesamtbedarfs von durchschnittlich 1050 Liter, Der Mehrausstoß von CO2 je Fahrzeug mit Klimaanlage beträgt damit im Kühlbetrieb rund 20 % und somit in Summe rund 200 kg CO?, pro Jahr. Für eine Fahrzeugflotte von 4,5 Millionen Fahrzeugen, wie sie 2008 bspw, in Österreich im Einsatz war, bedeutet dies ~ summiert - einen durch die Fahrzeugklimaanlagen bedingten Schadstoffausstoß von 0,9 Millionen Tonnen CO?, bzw, 8 % des Gesamtschadstoffausstoßes von Fahrzeugen mit fossilen Brennstoffen (nur PKW). Der Mehrverbrauch durch Fahrzeugkiimaaniagen von 8 % über das gesamte Jahr bedingt für Österreich einen Mehrverbrauch von 378 Millionen Liter Treibstoff und damit einen Handeiswert (für 2009) von rund 400 Millionen Euro. Auf europäischer Ebene kommt eine Studie der französischen Agentur für Umwelt und Energie ADEME zu einem noch höheren Ergebnis. ADEME ermittelte, dass ein Auto beim Betrieb einer Klimaanlage bis zu 35 % mehr Treibstoff benötigt. Der Treibhauseffekt durch die Klimatisierung der jährlich ca> 16 Millionen in Europa verkauften Fahrzeuge entspricht nach den Berechnungen der ADEME den Emissionen der gesamten im Jahre 2002 in Frankreich zugelassenen Autos.

Fahrzeuge mit Start-Stopp Automatik zur Einsparung von Energie können unter heißen Umgebungsbedingungen Ihr Energiesparpotential nicht ausnutzen, da der Motor zur Unterstützung der Klimaanlage nicht abgeschaltet werden kann. Alternativ kann ein Einsatz elektrischer Klimaanlagen erwogen werden, um eine Abschaltung zu ermöglichen, Diese haben jedoch derzeit einen schlechten Gesamtwirkungsgrad, da die elektrische Energie wiederum durch den Motor produziert und über dem Umweg eines Aggregatsproduziert werden muss.

Der für die kommenden Jahre erwartete starke Anstieg des Anteils an Elektrofahrzeugen stellt für die Klimatisierung ein weiteres Problem dar. Die Energieeffizienz im Antriebsbereich beträgt bei Elektrofahrzeugen das 3 bis 4 fache gegenüber Fahrzeugen mit fossilen Brennstoffen. Ein Fahrzeug mit Elektroantrieb kann mit einer kWh eine Fahrstrecke von rund 5 km zurücklegen, ein Fahrzeug mit fossilem Brennstoff auf Grund des schlechten Wirkungsgrads von Verbrennungskraftmaschinen jedoch nur 1 bis 2 km.

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Die derzeitigen Fahrzeugklimaanlagen funktionieren nach folgendem Prinzip: Die zu kühlende Luft wird an einem Verdampfer vorbeigeleitet, in welchem das Kühlmittel, zumeist eine leicht verdampfende, umweltmäßig problematische, Flüssigkeit verdampft, Der Verdampfungsprozess kühlt die vorbeiströmende Luft deutlich ab, Das Kühlmittel wird in Folge gasförmig in einen Kreislauf geleitet, Indem es durch einen Kompressor angesaugt wird und danach wieder abgekühlt und in seinen Flüssigkeitszustand zurückgesetzt wird. Bevor das Kühlmittel wieder in den Verdampfer gelangt, wird ihm noch in einem Trockner Feuchtigkeit entzogen. Für den gesamten Prozess wird Antriebsenergie vom Fahrzeugmotor, entweder direkt über eine mechanische Verbindung oder indirekt über elektrische Energie, welche wiederum durch einen Generator erzeugt wird, benötigt. Die dafür benötigte Energie erhöht den Treibstoffverbrauch eines Fahrzeugs während der Kühlung um 0,4-1,2 i/100 km bei Autobahnfahrten und 2,0-4,5 1/100 km Im Stadtverkehr.

Während die indirekte adiabatische Kühlung in der Klimatechnik für Gebäude bereits zunehmend eingesetzt wird, ist adiabatische Kühlung für Fahrzeuge derzeit fast ausschließlich In der direkten Form über Wärmetauscher bekannt. So stellt die Firma VehiCooi in den USA (AURORA, CO) seit 1983 ein System für Busse her, bei welchem die Luft direkt durch Befeuchtung gekühlt und in den Fahrgastraum eingeblasen wird, Ähnliche Systeme für PKW wurden in kleiner Ausführung unter der Bezeichnung Fahrzeug Verdunstungskühler (englisch „Swamp-Cooler) unter den Markennamen „Thermadorcarcooler” oder „BycoolFlat vertrieben. Direkte adiabatische Kühlung bedingt eine wesentliche, oft unerwünschte Erhöhung der Luftfeuchtigkeit in dem zu kühlenden Fahrgastraum. Zusätzlich ist durch direkte adiabatische Kühlung ein erhöhtes Risiko einer gesundheitsgefährdenden Keimbildung gegeben. Indirekte adiabatische Kühlung kommt derzeit nur unter Verwendung von Wärmetauschern zur Anwendung, Diese Anwendung ist daher aus Gewichts- und Volumengründen auf Gebäude oder Großfahrzeugen wie Busse beschränkt. So sind bereits indirekt adiabatische Klimaanlage unter Einsatz eines Plattenwärmetauschers bekannt. Dabei wird der Luftzustrom gleich wie bei der Kühlung von Räumen durch einen Wärmetauscher geschickt,

Die US 2,151,097 beschreibt die Kühlung eines Fahrzeugs, bei dem Frischluft mit Wasser in Kontakt gebracht wird. Dabei verdunstet ein Teil des Wassers, wodurch die Verdunstungswärme aus der Umgebung aufgenommen wird und über eine wärmetauschende Oberfläche Luft abgekühit wird, die m die Kabine geleitet wird.

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Damit kann eins energiesparende Kühlung erreicht werden, ohne die Luft des Innenraums zu stark mit feuchter Luft anzureichern, Nachteilig ist jedoch, dass die Kühlung oft bei besonders hohen Außentemperaturen unzureichend ist. Wird die wärmetauschende Oberfläche vergrößert, so führt dies zu einer zu großen Erhöhung des Fahrzeuggewichts, was unvorteilhaft ist und wieder zu einem erhöhten Treibstoffverbrauch führt.

Aufgabe der Erfindung ist damit, ein Fahrzeug, bzw, ein Verfahren zur Kühlung für ein Fahrzeug der oben genannten Art bereitzustellen, dessen Kühlung treibstoffsparender und trotzdem effizient ist.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass ein primärer Frischluftstrom vorgekühlt wird und der so vorgekühlte primäre Frischluftstrom mittels Zuführung von Wasser weiter gekühlt wird und ein primärer Wärmetausch des gekühlten primären Frischluftstromes mit einem Innenluftstrom aus der Innenluft der Fahrzeugkabine durchgeführt wird,

Die Aufgabe wird auch dadurch gelöst, dass ein einen primären Frischluftstrom führender primärer Frischluftkanai der Kühlvorrichtung mit einer Vorkühleinrichtung zur Kühlung des primären Frischluftstroms verbunden ist, und der primäre Frischluftkanal stromabwärts der Vorkühleinrichtung mit zumindest einer primären Wassereinführeinrichtung zur weiteren Kühlung des primären Frischluftstromes und stromabwärts der primären Wassereinführungseinrichtung mit einer ersten Seite eines primären Wärmetauschers verbunden ist, wobei ein einen Innenluftstrom führender Innenluftkanai, der zumindest einen Einlass zum Einsaugen von Innenluft der Fahrzeugkabine des Fahrzeugs und zumindest einen Auslass zum Ausblasen der Innenluft in die Fahrzeugkabine aufweist, stromabwärts des Einlasses mit einer zweiten Seite des primären Wärmetauschers verbunden ist und stromabwärts der zweiten Seite des primären Wärmetauschers mit dem Auslass verbunden ist.

Der Innenluftstrom wird aus der Innenluft der Kabine entnommen und nach der Kühlung wieder in die Fahrzeugkabine zumindest teilweise rückgeführt.

Durch die Vorkühlung kann der primäre Frischluftstrom stärker abgekühlt werden, was zu einer Effizienzsteigerung führt. Durch die Kühlung des Innenluftstromes wird die Effizienz weiter gehoben, da so nicht besonders heiße von außen einströmende

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Außenluft abgekühlt werden muss, sondern nur die meist schon etwas kühlere Innerduft,

Beim Wärmetausch oder beim Wärmetauscher ist dabei wichtig, dass sich die zwei Gasphasen- im Fail des primären Wärmetausches ist das der primäre Frischluftstrom und der Innenluftstrom - und falls vorhanden ebenso die flüssigen Phasen im Wesentlichen nicht miteinander vermischen, wie dies in klassischen Wärmetauschern der Fall Ist,

Durch die Vorkühlung und damit weitere Absenkung der Temperatur des primären Frischluftstromes muss der primäre Wärmetauscher nicht mehr so groß ausgeführt werden, was zu einer leichteren und damit kraftstoffsparenden Ausführung führt.

Vorzugsweise wird die Vorkühlung durch ein Verfahren erreicht, das nicht zu einer Anreicherung des primären Frischluftstroms mit Wasser führt. Dies würde nämlich die Effizienz der weiteren Kühlung senken,

Mit der Anwendung von adiabatischer Kühlung kann eine deutliche Verbesserung der Energie und Umweltbilanz für Kraftfahrzeuge, eine Verringerung der gesundheitlichen Nachteile durch Zugluft sowie eine signifikante Reichweitenverbesserung für Elektrofahrzeuge erreicht werden.

Da eine derartige Kühlung ohne Kompressor auskommt, kann diese auch im ausgeschalteten Zustand des Motors, also z.B. im Start-Stopp-Betrieb verwendet werden. Eventuell auftretende vergrößerte Latenzzeiten bis zum Einstellen einer zufriedenstellenden Kabinentemperatur können durch eine Vorkühlung vor dem

Wegfahren ausgeglichen werden.

Das allgemeine Verfahren wird sowohl direkt durch Einsprühen von Wasser in einen Luftstrom oder auch indirekt angewandt, indem ein anderer Luftstrom als der zu kühlende Luftstrom befeuchtet wird, Verdunstungskälte ist eine erneuerbare Energie, da zur Kälteerzeugung nur Luft und Wasser als Quellen genutzt werden. Das Prinzip dieses Vorgangs ist dasselbe wie beim Schwitzen, bei dem durch die Schweißabsonderung Wasser verdunstet. Die für die Verdunstung notwendige Wärme wird der Umgebung entzogen, was dazu führt, dass die Haut des Menschen und damit der Blutkreislauf abkühlen.

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Mit der Anwendung von karosserieintegrierter adiabatischer Kühlung kann eine deutliche Verbesserung der Energie und Umweltbilanz für Kraftfahrzeuge und zusätzlich eine signifikante Reichweitenverbesserung für Elektrofahrzeuge erreicht werden, Berechnungen ergaben, dass eine Energieeinsparung für die KFZ Klimatisierung von über 80 % und damit eine Einsparung von 0,72 Millionen Tonnen CO2, 304 Millionen Liter Treibstoff und damit gleichzeitig eine deutliche Verbesserung der Außenhandelsbilanz möglich sein sollte (Grundlage PKW und Klein-LKW). Ein weiteres Energieeinsparungspotential besteht bei Bussen, LKW und Frachttemperierung,

Ein Vorteil gegenüber den bekannten Systemen Ist. dass der Energieverbrauch zur Kühlung eines Fahrzeuginnenraumes aus fossiler oder elektrischer Energie rund um den Faktor 10 verringert wird, da zur Kühlung lediglich die Energie für den Antrieb eines Gebläses benötigt wird. Die zur Kühlung selbst zusätzlich benötigte Energie wird in Form von Wasser und der darin enthaltenen Verdunstungswärme von

2,.26 MJ/kg und damit sehr umweltfreundlich und kostengünstig geleistet. Der Energieaufwand für den Transport von rund 5 bis 10 Liter Wasser, weiche pro 100 km zur Kühlung benötigt werden, ist in der Gesamtenergiebilanz des Fahrzeugs nahezu vernachlässigbar bzw. wird sogar gegenüber fossilen Fahrzeugen durch den Entfall des Kühlaggregates kompensiert. Ebenso sind die Kosten für das benötigte Wasser, die derzeit im europaweiten Schnitt rund 2,0 EUR je m³ (Stand 2017) und somit für 10 Liter 2,0 Cent betragen, gegenüber den Kosten von rund 150 Cent für 1,4 Liter fossilen Brennstoff um den Faktor 100 geringer. Für die Anwendung zur Kühlung ist auch weitgehend ungereinigtes Wasser geeignet. Unter Inkaufnahme eines erhöhten Reinigungsaufwands für das Röhrensystem könnte sogar Salzwasser verwendet werden. Die Kühlleistung hängt dabei u,a, auch von der relativen Luftfeuchtigkeit ab, womit den allermeisten Ländern die Kühlung ausschließlich über die gegenständliche Anlage möglich ist, insbesondere in tropischen Gebieten ist diese Anlage auch in Kombination mit konventioneller, kleiner dimensionierter Klimaanlagen zur Unterstützung möglich,

Ein wesentlicher Vorteil dieser adiabatischen Karosseriekühlung besteht darin, dass, im Gegensatz zur direkten adiabatischen Kühlung, die in den Fahrgast- oder Transportraum eingebrachte Luft selbst nicht befeuchtet wird, Daher entstehen keine Probleme mit der Keimbildung. Gleichzeitig wird aber eine ausreichende Kühlleistung bereitgestellt.

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Ein weiterer wesentlicher Fortschritt einer derartigen Anlage wäre auch der ersatzlose Entfall von klimaschädlichen Kühlmitteln, die sowohl im normalen Betrieb, aber auch bei Undichtheiten des Kältekreislaufes durch Defekte oder aber auch bei Unfällen in die Atmosphäre entweichen.

Die Regelung der Kühlintensität kann über eine Regelungseinrichtung erfolgen. Bei Verwendung eines Gebläses ist dies sowohl über Eln/Aus als auch über eine Drehzahisteuerung zur Erzielung der jeweils benötigten Luftmenge (und damit Veränderung der Kühlleistung) möglich. Ebenfalls kann durch die Regelung die Zufuhr der Feuchtigkeit an der Verdunstungsschicht beeinflusst werden.

Es können auch Photovoltaikzellen auf der Außenhaut des Fahrzeugs angeordnet werden,, weiche Energie zum Betreiben der Kühlung bereitstellt.

Besonders vorteilhaft ist, wenn vom primären Frischluftstrom, vorzugsweise stromaufwärts der weiteren Kühlung durch Zuführung von Wasser, zumindest ein Teilstrom abgeleitet wird und der Teilstrom, vorzugsweise stromabwärts des primären Wärmetausches, in den Innenluftstrom eingeleitet wird. Durch die Einleitung des Teilstromes in den Innenluftstrom wird eine Erneuerung der Innenluft erreicht. Durch Einleitung der vorzugsweise bereits vorgekühlten Frischluft wird damit eine kühle, aber nicht zu feuchte Luft eingeführt vorausgesetzt die Vorkühlung erfolgt nicht über die Anreicherung von Wasser. Vorzugsweise ist das Größenverhältnis des Teilstroms zum übrigen primären Frischluftstrom einstellbar. Dies gilt auch, wenn der primäre Frischluftkanal stromabwärts der Vorkühleinrichtung und vorzugsweise stromaufwärts der primären Wassereinführungseinrichtung mit einer Teilungseinrichtung verbunden ist, wobei die Teilungseinrichtung mit zumindest einem, einen vom primären Frischluftstrom abgezweigten Teilstrom führenden Teilstromkanal verbunden ist und dass der Teilstromkanal mit dem Innenluftkanal vorzugsweise stromabwärts des primären Wärmetauschers strömungsverbunden ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kühlung des primären Frischluftstromes dadurch erreicht wird, dass ein sekundärer Frischluftstrom mittels Zuführung von Wasser gekühlt wird und ein sekundärer Wärmetausch des so gekühlten sekundären Frischluftstromes mit dem primären Frischluftstrom durchgeführt wird. Dem entsprechend kann auch vorgesehen sein, dass die Vorkühleinrichtung als sekundärer Wärmetauscher ausgeführt ist und ein

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X 8\,J 'W : ' einen sekundären Frischluftstrom führender sekundärer Frischluftkanal mit zumindest einer sekundären Wassereinführeinrichtung zur Kühlung eines sekundären Frischluftstromes und stromabwärts der sekundären Wassereinspritzeinrichtung mit einer ersten Seite des sekundären Wärmetauschers verbunden ist und dass der primäre Frischluftkanal mit einer zweiten Seite des sekundären Wärmetauschers verbunden ist. Dies ist eine besonders energieeffiziente Variante, da auch für die Vorkühlung nur sehr wenig Energie verwendet wird. Es wird damit eine zweistufige adiabatische Kühlung erreicht. Durch diese doppelte Anreicherung unterschiedlicher Frischluftströme wird eine besonders große Wirkungsgradsteigerung erreicht.

Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn Innenoberflächen der Kühlvorrichtung eine

Oberfläche aufweisen,, welche Flüssigkeiten wie Wasser in definierte Richtungen transportieren. Damit sind insbesondere im Bereich der Wassereinführeinrichtungen solche Oberflächen sinnvoll, da sie das sich an den Oberflächen sammelnde Wasser auch entgegen der Schwerkraft in definierte Richtungen leiten können und so das Wasser in der Wassereinführeinrichtung verteilen können. Dies kann auch auf Oberflächen des primären oder sekundären Wärmetauschers vorteilhaft sein.

Ein solcher Effekt kann beispielsweise durch Kanäle auf den Oberflächen erreicht werden, weiche eine Kapillarwirkung in eine definierte Richtung aufweisen. Diese Kanäle weisen vorzugsweise zumindest abschnittsweise eine Breite und/oder eine Tiefe im Bereich von 5 μm bis 700 μm auf, um eine entsprechende Kapillarwirkung zu erreichen. Besonders vorzugsweise weisen dabei die Kanäle Abschnitte auf, welche entlang einer bevorzugten Transportrichtung des Wassers ihre Breite und/oder die Tiefe verringern, wobei die maximalen Breiten und/oder Tiefen benachbarter Abschnitte im Wesentlichen gleich bleiben. Mit anderen Worten weisen die Kanäle vorzugsweise entlang der bevorzugten Transportrichtung im Schnitt ein Sägezahnmuster sich kontinuierlich verengender Breiten und /oder Tiefen auf, die sich dann wieder sprungartig erweitern. Es hat sich gezeigt, dass durch solche Formen Wasser besonders effektiv in eine Richtung transportiert werden kann. Dies kann dabei helfen, sich sammelndes Wasser auf den Oberflächen auf solche Teile der Oberfläche zu transportieren, die schlechter mit Wasser versorgt werden. Dies erhöhte die Verdampfungsoberfläche. Dabei können benachbarte Kanäle über Querkanäie miteinander verbunden sein. Darüber hinaus kann es auch vorteilhaft sein, wenn die Oberfläche stark hydrophil ist, also die

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Bildung von Wassertropfen vermindert und die Bildung eines Wasserfiims erhöht iSL

Oberflächen der beschriebenen Art. wurden bereits in anderen Bereich der Wissenschaft und Technik beschriebene

Es wird also eine zweistufige Kühleinheit genutzt, in der Außenluft vorzugsweise durch das Einspritzen über Sprühdüsen gekühlt wird. Die so gekühlte und befeuchtetet Luft wird wiederum nach Außen abgeleitet und kühlt über einen Wärmetauscher einen weiteren Luftstrom an Außenluft. Dieser noch unbefeuchtete Luftstrom wird vorzugsweise an einer Regelklappe geteilt und ein Teilstrom abgeleitet. Ein Teil der bereits gekühlten Luft wird nunmehr befeuchtet und damit weiter abgekühlt. Die so gekühlte Luft wird wiederum über einen Wärmetauscher zur Kühlung der Innenluft des Fahrzeugs herangezogen. Dieser kann der Teilstrom der bereits gekühlten aber noch nicht befeuchteten Zuluft beigemengt werden, um eine Frischluftzufuhr im Fahrgastraum herbeizuführen.

Die Frischluftströme und der Innenluftstrom werden vorzugsweise durch Gebläse oder ähnliche Luftstrom treibende Mittel in den jeweiligen Kanälen bewegt.

Weiters kann vorgesehen sein, dass zumindest der Innenluftstrom zur Oberflächenkühlung zumindest einer Innenoberfiäche der Fahrzeugkabine verwendet wird. Dem entsprechend kann auch vorgesehen sein, dass zumindest der Innenluftkanal stromabwärts des primären Wärmetauschers mit zumindest einer Oberflächenkühlelnheit zur Kühlung einer Innenoberfläche der Fahrzeugkabine strömungsverbunden ist. Dies führt zu einer zusätzlichen Verbesserung des Kabinenklimas, da die Temperaturwahrnehmung auch stark von der Wärmestrahlung und damit der Temperatur der umgebenden Flächen abhängt. Besonders die Dachfläche ist dafür geeignet.

Dabei kann die so geformte Strahlungsfläche sowohl als reine Strahlungsfläche als auch als Zuluftverteilung (ähnlich einer Lochdecke im Klimabereich) des ¹ Comanns P, Buchberger G.ßuchsbaum A, Baumgartner' R. Kogler A, Bauers. Baumgartner W. 2015 Dir&ctionai, passrvei'squid transport: the Texas homed lizard as amode! fora biomimetic liquid diode'. J. R, Soc.lnterf3ce12: 20150415.

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Innenlüftstromes genutzt werden, indem der gekühlte Innenluftstrom In die

Fahrzeugkabine geleitet wird.

Besonders bevorzugt Ist dabei.« wenn der Innenluftstrom über das Dach der

Fahrzeugkabine in die Fahrzeugkabine rückgeführt wird oder auch dem entsprechend, wenn der Auslass des Innenluftkanals am Dach der Fahrzeugkabine angeordnet ist.

Ein weiterer Zusatznutzen für den Komfort, der Fahrgäste oder aber auch beim

Transport von sensiblen Gütern oder Tieren entsteht dadurch, dass die Temperaturverteilung Im Fahrgast- oder Transportraum auf Grund der großen gekühlten Fläche gleichmäßiger ist. Die geringere Umgebungstemperatur und damit verringerte Strahlungswärme, die auf Personen, Tiere und Güter einwirkt, erlaubt es, bei gleichem Komfortempfinden eine höhere Lufttemperatur einzusetzen. Die vom Meeschen empfundene Temperatur Ist eine Funktion aus der Temperatur der umgebenden Flächen, welche durch Wärmestrahlung wirken, und der Lufttemperatur, welche durch Konvektion wirkt. Beispielsweise wird eine Lufttemperatur von 25°C bei einer Temperatur der umgebenden Flächen von ebenfalls 25°C als zu warm empfunden und müsste auf 21°C abgesenkt werden, während dieselbe Lufttemperatur bei einer geringeren Oberflächentemperatur von 21°C als angenehm empfunden wird (siehe beispielsweise Behaglichkeitsdiagramm nach Frank und Reiher). Dadurch kann durch die Schaffung von großen kühlen Flächen mit Hilfe der adiabatischen Karosseriekühlung die für ein Behaglichkeitsgefühl notwendige Temperatur höher belassen werden. Dies kann anhand von Behaglichkeitsdiagrammen entnommen werden. Da der Wärmetransfer in den Innenraum des Fahrzeugs durch Wärmeleitung direkt von der Temperaturdifferenz Außentemperatur zu Innentemperatur abhängt, kann so zusätzlich Energie eingespart werden. Beispielsweise ist der Energietransfer durch Leitung bei einer Außentemperatur von 35°C und damit einer zur Erreichung der Komfortzone notwendigen Absenkung der Innenraumtemperatur von 25°C auf 21°C um rund 40 % höher, Durch den Einsatz der groiäflächigen Karosseriekühlung ist somit der Bedarf an Kühlenergie wesentlich geringer.

Weiters kann so weitgehend auf das Einblasen kalter Luft verzichtet werden, da ein Großteil der Abkühlung an der großen Kühloberfläche der Karosserie erfolgt (vor allem der Dachfläche). Durch die natürliche Konvektion, in diesem Fall dem

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Absinken der kästen Luft von der Oberfläche geschieht dies ohne unangenehme Zugluft durch zu hohe Luftgeschwindigkeiten und gleichmäßig. Gleiches gilt im umgekehrten Sinn für die Beheizung, wenn die Oberflächentemperatur durch die Erwärmung der Karosserie mittels Oberflächenheizungsmethoden wie Heizdrähten o.Ä. erwärmt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die nunmehr gekühlte Innenluft nicht wie konventionell über Zuluftdüsen, sondern über eine poröse Dachhaut eingeleitet. Die Zufuhr der Luft erfolgt dabei zwischen der Dachhaut und einer zusätzlich eingezogenen Strahlungsfläche. Die Strahlungsfläche besteht dabei aus Folien odersonstigen Materialien die einen besonders hohen Strahlungskoeffizienten aufweisen. Durch die Abkühlung dieser Strahlungsfläche, die auf der gesamten Dachfläche eingezogen wird,, wirkt die Strahlung auf die im Fahrzeug befindlichen Passagiere ein. Erfindungsgemäß wird somit die Behaglichkeit der Passagiere auch bei höheren Lufttemperaturen verbessert.

Die Dachkonstruktion ist dabei vorzugsweise so aufgebaut, dass die der Außenhaut zugewandte Fläche reflektiert und die dem Fahrgastraum zugewandte Fläche Strahlungsdurchlässig ist und einen möglichst hohen Einstrahlungswert (also schwarze Farbe) aufweist,

Neben der Strahlungsfunktion übernimmt diese Flache vorzugsweise auch die Luftverteilung als Lochdecke. Durch die weit größere Gesamtfläche aller Luftaustritte gegenüber konventionellen Luftdüsen im Dashboard kann die Luftgeschwindigkeit und damit das Zuggefühl reduziert werden. Auch kann die Gestaltung der Luftdurchlässe in der Decke so erfolgen, dass je nach Wunsch die Zufuhr selektiv im Kopfbereich der Fahrgäste oder in den, den Körper umgebenden Bereichen stattfindet.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist die Abkühlung von Karosserieteiien und Flächen, die dem Fahrgast- oder Transporttraum zugewandt sind, vorzugsweise durch den Innenluftstrom oder einen anderen Luftstrom wie den primären odersekundären Frischluftstrom, vorzugsweise durch direktes Durchströmen der Luft. Dabei kann die Oberflächentemperatur des Fahrzeuginnenraums in großen Temperaturbereichen bereits durch einfaches Durchströmen von durch eine Oberflächenkühleinheit mit Kühlelementen oder Kühlrippen mit ungekühlter Luft im Temperaturbereich der Umgebung reduziert werden. Die durch die

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Strahlungswärme der Sonne aufgewärmte KarosserieauSenhaut, die bei konventionellen Fahrzeugen die Oberflächentemperatur des Innenraumes erhöht, wird durch einfaches Durchströmen mit Luft abgeführt. Dabei kann die Wassereinspritzeinrichtung sogar vorübergehend ausgeschalten werden, da insbesondere in Übergangszeiten zwischen Sommer und Winter in gemäßigten Breitegraden behagliche Außentemperatur der Luft ausreicht, um eine Abkühlung der Innenraumoberflächentemperatur zu erreichen.

Durch Temperaturabsenkung der Oberflächen, die die Insassen umgeben, kann die Luftkühlung auf ein Minimum reduziert werden, da die Lufttemperatur aufgrund der reduzierten Strahlungswärme ohne Verringerung der Behaglichkeit höher gehalten werden kann, Damit kann bereits dieser einfache Betriebsmodus beträchtlicher Energieersparnis erzielen. Ebenso kann auch bei dieser Verwendung, die den Hohlraum durchströmende Luft in einem geschlossenen Kreislauf oder in einem offenen System vorab gekühlt werden, um damit eine weitere Absenkung der Oberflächentemperatur der Kühlelemente und damit gegebenenfalls auch eine direkte Kühlung der Fahrgast- oder Transportraumtemperatur über natürliche Konvektion zu erzielen, welche ebenfalls eine geringere Strömungsgeschwindigkeit und damit gesundheitliche Verträglichkeit gegenüber konventionellen Klimaanlagen aufweist.

Im Gegensatz zu den bisher bekannten Systemen für indirekte adiabatische Kühlung wird damit kein unter der Motorhaube angeordneter Wärmetauscher benötigt, sondern können Teile der Karosserie zur direkten Kühlung des Luftstroms, vorzugsweise aber auch des Fahrgastraums, ohne direkte Kühlung eines Luftstromes verwendet werden. Dadurch werden sowohl Gewicht, Herstellungskosten als auch Wartungskosten des Fahrzeugs verringert.

Um eine verstärkte Kühlung zu erzielen kann vorgesehen sein, dass zumindest der sekundäre Frischluftstrom, der primäre Frischluftstrom oder der Innenluftstrom zusätzlich über eine weitere Kühleinrichtung gekühlt werden, vorzugsweise über eine Kompressorkühleinrichtung. Dem entsprechend kann auch vorgesehen sein, dass zumindest der sekundäre Frischluftkanal, der primäre Frischluftkanal oder der Innenluftkanal mit einer weiteren Kühleinrichtung verbunden ist, vorzugsweise mit einer Kompressorkühleinrichtung, Ist die Kompressorkühleinrichtung im primären Frischluftstrom angeordnet, so kann sie als zur Vorkühlung, also als

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Vorkühleinrichtung dienen oder als zusätzliches Kühlelement. Prinzipiell kann das beschriebene Fahrzeug auch ein konventionelles Kühlsystem mit Kompressorkühleinrichtung parallel zur beschriebenen Kühlvorrichtung aufweisen.

Es kann vorgesehen sein, dass der primäre Wärmetausch im Dach der Fahrzeugkabine, durchgeführt wird. Dem entsprechend kann auch vorgesehen sein, dass der primäre Wärmetauscher am Dach des Fahrzeugs angeordnet ist. Das Dach bietet viel Platz für den Wärmetausch, Durch die Anordnung am Dach kann auch gleichzeitig die Innenoberfläche des Daches gekühlt werden, wodurch noch mehr Wärme aus der Fahrzeugkabine abgeführt werden kann. Die Wärme der Innenoberfläche wird dabei direkt von der an ihr grenzenden Seite des Wärmetauschers und dem darin verlaufenden Strom aufgenommen. Dies kann der primäre Frischluftstrom oder der Innenluftstrom sein. Vorzugsweise wird dabei der Innenluftstrom gewählt, wodurch dieser zumindest teilweise gleich über Düsen oder Öffnungen in den Kabinenraum über die Dachhaut eingeleitet werden kann.

Dazu kann auch vorgesehen sein, dass der sekundäre Wärmetausch im Dach der Fahrzeugkabine und der primäre Wärmetausch zwischen dem sekundären Wärmetausch und der Fahrzeugkabine durchgeführt wird oder dem entsprechend auch, dass der sekundäre Wärmetauscher am Dach des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei der primäre Wärmetauscher zwischen dem sekundären Wärmetauscher und der Fahrzeugkabine angeordnet ist. Dies ist besonders platzsparend. Weiters kann die Frischluft gleich im Bereich des Daches angesaugt werden, was weiter eine Vereinfachung bedingen kann. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Hauptströmungsrichtungen des sekundären und primären Wärmetauschers im Wesentlichen entgegengesetzte Richtungen oder die gleiche Richtung aufweisen.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der primäre Wärmetausch über einen sich flächig entlang des Daches des Fahrzeugs erstreckenden primären Wärmetauscher durchgeführt wird. Dem entsprechend kann auch vorgesehen sein, dass sich der primäre Wärmetauscher flächig entlang des Daches des Fahrzeugs erstreckt, Dies ermöglicht effektive Nutzung der Oberfläche. Zusätzlich wird damit ein zusätzlicher Wärmetausch mit der Innenoberfläche des Daches verbessert, wodurch es zu einer verbesserten Kühlung dieser Innenoberfläche kommt. Ist ein sekundärer Wärmetausch vorgesehen, so kann dieser beispielsweise über einem kompakt ausgeführten sekundären

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Wärmetauscher durchgeführt werden. Dieser sekundäre Wärmetauscher kann an beliebiger Steile im Fahrzeug angeordnet sein, beispielsweise im Heck.

Weiters ist vorteilhaft, wenn der sekundäre Wärmetausch über einen sich flächig entlang des Daches des Fahrzeugs erstreckenden sekundären Wärmetauscher durchgeführt wird. Dem entsprechend ist auch vorteilhaft, wenn sich der sekundäre Wärmetauscher flächig entlang des Daches des Fahrzeugs erstreckt.

Es kann auch vorteilhaft sein, dass der sekundäre Wärmetausch und der primäre Wärmetausch, sowie vorzugsweise auch die Kühlung des sekundären Frischluftstromes und des primären Frischluftstromes durch Zuführung von Wasser in einem gemeinsamen Wärmetauscherblock erfolgt. Dem entsprechend kann auch vorgesehen sein, dass der sekundäre 'Wärmetauscher und der primäre Wärmetauscher sowie vorzugsweise auch die sekundäre Wassereinspritzeinrichtung und die primäre Wassereinspritzeinrichtung als gemeinsamer Wärmetauscherblock ausgeführt sind. Dies ermöglicht einen kompakten Aufbau, wobei ein Wärmeübertragung zwischen den Wärmetauschern positiv ausgenutzt werden kann. Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die primäre Wassereinspritzeinrichtung und der primäre Wärmetauscher entlang der Strömungsrichtungen überschneiden, also dass zumindest Teile der primären Wassereinspritzeinrichtung im primären Wärmetauscher angeordnet sind. Dies ist auch für die sekundäre Wassereinspritzeinrichtung und sekundären Wärmetauscher möglich, Dies ermöglicht eine besonders kompakte Ausführung und effektive Kühlung.

Es kann vorgesehen sein, dass das Wasser direkt auf die Oberflächen des primären oder sekundären Wärmetauschers aufgebracht wird. Damit wird eine verbesserte Wärmeübertragung ermöglicht und das Wasser auf großer Oberfläche verteilt, um gut verdampfen zu können. Dadurch wird auch die Kühlleistung gesteigert,

Das Wasser wird vorzugsweise in die Frischluft oder in den Frischluftkanal eingespritzt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Wasser in Form von Wassertropfen oder in Form eines Wassernebels eingespritzt wird.

Vorzugsweise weist zumindest ein Wärmetauscher eine Oberfläche mit flächenvergrößernden Oberflächenstrukturen auf. Besonders vorzugsweise umfassen diese Strukturen Kanäle in Hauptströmungsrichtung.

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In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten nicht einschränkenden Ausführungsvarianten näher erläutert. Es zeigen:

Figur la eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs in einer schematischen Seitenansicht;

Figur 1b eine zweite Ausführungsform ähnlich der ersten Ausführungsform in einer schematischen Seitenansicht;

Figur 2 einen schematischen Aufbau einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung in einem Blockdiagramm;

Figur 3 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen gemeinsamen Wärmetauscherblocks.

Fig. la zeigt ein als Personenkraftwagen ausgeführtes Fahrzeug 1 mit einer Fahrzeugkabine 3 und einer Kühlvorrichtung 2, welche das erfindungsgemäße Verfahren verwendet. Die Kühlvorrichtung 2 weist einen Wassertank 20 zur Speicherung von Wasser im Heckbereich des Fahrzeugs 1 und einen primären Wärmetauscher 4 auf, welcher im Dach IQ der Kabine 3 angeordnet ist und sich entlang der Fläche des Daches 10 über den Großteil von dessen Fläche erstreckt. Der primäre Wärmetauscher 4 weist eine erste Seite 4a und eine zweite Seite 4b auf, welche durch nur teilweise und schematisch angedeutete Wandstrukturen 4c getrennt sind. Damit ergeben sich mehrere parallele, an den Enden miteinander verbundenen Kanäle mit im Wesentlichen dreieckigem Querschnitt, sowohl für die erste als auch weite Seite 4a, 4b. Dabei ist die zweite Seite 4b, durch die ein Innenluftstrom 8b eines nicht eingezeichneten Innenluftkanals geführt wird, auf der Seite der Innenoberfläche 10a des Daches 10 angeordnet. Durch Auslässe 13 im Dachaufbau kann so der Innenluftstrom 8b vorzugsweise gegen Ende der zweiten Seite 4b des primären Wärmetauschers 4 in die Kabine rückgeführt werden. Eine in Fig. 1 nur schematisch dargestelite primäre Wassereinführungseinrichtung 5 ist im Bereich des primären Wärmetauschers 4 an einem Ende angeordnet und befeuchtet die Wandstrukturen 4c auf der ersten Seite 4a mit Wasser aus dem Wassertank 20.

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Damit wirkt der primäre Wärmetauscher 4 zumindest teilweise auch als Teil der primären Wassereinführungseinrichtung 5.

Durch diese Anordnung wird nicht nur der Innenluftstrom 8b sondern auch die Dachinnenoberfläche 10a gekühlt. Damit wirkt der primäre Wärmetauscher 4 als Oberflächenkühleinrichtung, Die Innenoberfläche 10a ist vorzugsweise auf der der Kabine zugewandten Seite schwarz, um einen möglichst guten Wärmetausch zu ermöglichen. Die inneren Wände des Wärmetauschers 4 sind vorzugsweise auch schwarz.

Die erste Seite 4a des primären Wärmetauschers 4 wird von einem Ventilator 11 mit von Außerhalb des Fahrzeugs eingesaugter Frischiuft versorgt. Der Ventilator 11 saugt die Frischluft von außen an und bläst diesen primären Frischluftstrom 6b über einen primären Frischluftkanal 6a in eine Kompressorkühleinheit 12, welche als Vorkühleinrichtung dient. Dort wird der Frischluftstrom 6b vorgekühlt und vom Frischluftkanal 6a weiter zur primären Wassereinführungseinrichtung 5 und zur zweiten Seite 4b des primären Wärmetauschers 4 geführt. Nach dem Wärmetausch wird der primäre Frischluftstrom 6b wieder in die Außenluft abgeführt. Damit fließt der primäre Frischluftstrom 6b im Wesentlichen am Dach 10 vom Heck in Richtung der Fahrzeugfront oder der Windschutzscheibe, Der Innenluftstrom 8b wird durch ein geeignetes Gebläse vorzugsweise in entgegengesetzte Richtung, vom vorderen Ende des Daches 10 in Richtung des Hecks durch das Labyrinth des primären Wärmetauschers 4 befördert, Damit wird der primäre Wärmetauscher 4 im Gegenstromprinzip betrieben. Alternativ kann er auch im Gleichstormprinzip betrieben werden, Im Bereich des Hecks weist die zweite Seite 4b und damit der Innenluftkanal 8a Auslässe 13 auf. welche den Irsneniuftstrom 8b in die Fahrzeugkabine 3 einblasen,

An der Außenhaut des Daches 10 ist eine Photovoltaikanlage 14 angeordnet, welche Strom aus Sonnenlicht produziert, um das Betreiben der Kühleinrichtung 2 zu unterstützen.

Fig. :1b zeigt eine der ersten Ausführungsform sehr ähnlichen Variante. Daher wird hier nur auf die wichtigsten Unterschiede eingegangen. Der primäre Wärmetauscher 4 und ein sekundärer Wärmetauscher 14, welcher als Vorkühleinrichtung dient, sind als gemeinsamer Wärmetauscherblock 21 ausgeführt. Er ist im Heck des Fahrzeugs 1, im Bereich des Wassertanks 20 angeordnet. Die Frischluft für die Wärmetauscher

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4, 14 wird von der Hinterseite angesaugt und abgelassen (Pfeile 22). Der Inneniuftstrom 8b wird nach der Kühlung über den Innenluftkanal 8a vorn Wärmetauscherblock 21 In Richtung des Daches 10 geleitet, wo eine sich flächig über das Dach 10 erstreckende Oberflächenkühieinheit 19 angeordnet ist. Diese kühlt die Innenoberfläche 10a, gleichzeitig weist sie vorzugsweise vor Allem oder ausschließlich im vorderen Bereich des Daches 10, also im Bereich der Fahrzeugfront Auslässe 13 in Form von Düsen auf, welche den Inneniuftstrom 8b in die Fahrzeugkabine 3 leitet.

Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Aufbau einer Kühlvorrichtung 3, die auch das erfindungsgemäße Verfahren verwendet. Dabei wird zuerst ein sekundärer Frischluftstrom 7b - in einem sekundären Frischluftkanal 7a geführt - in einen sekundärer Wassereinführungseinrichtung 9 geleitet, in dem ihm Wasser zugeführt wird und er so gekühlt wird. Der gekühlte sekundäre Frischluftstrom 7b wird dann weiter in die erste Seite eines sekundären Wärmetauschers 14 geleitet und kühlt damit den wärmeren primären Frischiuftstrom 6b, welcher über einen primären Frischluftkanal 6a in die zweite Seite des sekundären Wärmetauschers 14 geleitet wird. Damit stellt der sekundäre Wärmetauscher 14 die Vorkühleinrichtung dar und es findet eine Vorkühlung des primären Frischluftstroms 6b statt. Der sekundäre Frischluftstrom 7b kann danach wieder in die Umluft um das Auto abgeführt werden,

Der primäre Frischluftkanal 6a ist stromabwärts des sekundären Wärmetauschers 14 mit einer Teilungseinrichtung 15 verbunden, welche vom primären Frischiuftstrom 6b einen Teiistrom 16 abzweigt und ihn in einen Teilstromkanal 17 ableitet. Das Verhältnis des Teilstroms 16 zum übrigen primären Frischiuftstrom 6b kann vom Fahrgast vorzugsweise eingestellt werden. Der übrige Frischiuftstrom 6b wird in die primäre Wassereinführeinrichtung 5 geleitet, welche dem vorgekühlten, aber noch trockenen primären Frischiuftstrom 6b Wasser zuführt und ihn damit kühlt. Der nun besonders kühle und feuchte primäre Frischiuftstrom 6b wird zum primären Wärmetauscher 4 geleitet und zwar auf dessen erste Seite 4a.

Ein aus einem Einlass 18 im Inneren der Fahrzeugkabine 3 abgesaugter Innenluftstrom 8b, welcher im Innenluftkanal 8a geführt wird, wird in die zweite Seite 4b des primären Wärmetauschers 4 geleitet und damit vom primären Frischiuftstrom 6b gekühlt. Der primäre Frischiuftstrom 6b kann danach wieder in die Umluft um das Auto abgeführt werden. Der so gut gekühlte Inneniuftstrom 8b wird mit dem

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Teilstrom 16 vereinigt, wodurch im kühle aber nicht zu feuchte Frischluft beigemengt wird und über den Auslass 13 wieder in die Fahrzeugkabine 3 geleitet.

Diese Ausführungsform kann um eine oder mehrere Oberflächenkühleinheiten erweitert werden. Diese kann vom primären oder sekundären Frischiuftstrom 4b, 7b oder vom Inneniuftstrom 8b gespeist werden oder von Teilströmen, die von diesen abgezweigt wurden. Der primäre oder sekundäre Frischluftstrom 4b, 7b können beispielsweise stromaufwärts oder stromabwärts der Wärmetauscher 4, 14 angeordnet werden.

Fig. 4 zeigt einen gemeinsamen Wärmetauscherblock 21, wie er in Fig. 1b eingebaut werden kann. Dabei umfasst der Wärmetauscherblock 21 nicht nur primären und sekundären Wärmetauscher 4, 14 sondern auch die primäre und sekundäre Wassereinspritzeinrichtungen 5, 9,

Der sekundäre Frischluftstrom 7b wird an einer Oberseite 23 in die erste Seite des sekundären Wärmetauschers 5 eingeleitet. Eine auf der zweiten Seite angeordnete sekundäre Wassereinführeinrichtung 9 leitet Wasser in den sekundären Wärmetauscher 5 und kühlt damit den sekundäre Frischluftstrom 7b. Der sekundäre Frischiuftstrom 7b wird durch den Wärmetauscher an eine Unterseite 24 geführt und abgeführt. Der primäre Frischiuftstrom 6b wird mittig eingeführt und durch die zweite Seite des sekundären Wärmetauschers 9 quer durch den Wärmetauscher 9 geführt. Damit wird ein Querstromprinzip erreicht und es erfolgt eine Vorkühlung dieses Frischluftstroms 6b,

Der vorgekühlte primäre Frischiuftstrom 6b wird dann auf die andere Seite des Wärmetauscherblocks 21 geführt und in eine erste Seite 4a des primären Wärmetauschers 4 geleitet. Davor kann eventuell ein Teilstrom abgezweigt werden. Eine primäre Wassereinleiteinrichtung 5 leitet Wasser in die erste Seite 4a und kühlt damit den vorgekühlten primären Frischiuftstrom 6b. Der an der zweiten Seite 4b eingeleitete Innenluftstrom 8b wird ~ ebenso nach dem Querstromprinzip - vom primären Frischiuftstrom 6b gekühlt, eventuell mit einem Teilstrom vermischt und wieder in die Fahrzeugkabine 3 geleitet. In dieser Ausführungsform ist ersichtlich,, dass die Wassereinleiteinrichtungen und die Wärmetauscher Zusammenwirken können oder sogar auf gleicher Strömungshöhe angeordnet sein können. Ein Teil des Wärmetauschers kann sich sogar bis stromaufwärts der Wassereinleiteinrichtung erstrecken, jedenfalls notwendig ist aber, dass sich zumindest ein Teil des

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Wärmetauschers auch stromabwärts des strömungshöchsten Punktes der

Wassereinleiteinrichtung befindet.

Der primäre Wärmetauscher 4 und der sekundäre Wärmetauscher 14 sind also durch eine Trennwand 25 getrennt. Dabei kann diese Trennwand 25 thermisch isoliert sein.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Kühlung einer Fahrzeugkabine (3) eines Fahrzeugs (1), wobei ein primärer Frischluftstrom (6b) vorgekühlt wird und der so vorgekühlte primäre Frischluftstrom (6b) mittels Zuführung von Wasser weiter gekühlt wird und ein primärer Wärmetausch des gekühlten primären Frischluftstromes (6b) mit. einem Innenluftstrom (8b) aus der Innenluft der Fahrzeugkabine (3) durch geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vom primären Frischluftstrom (6b), vorzugsweise stromaufwärts der weiteren Kühlung durch Zuführung von Wasser, zumindest ein Teiistrom (16) abgeleitet wird und der Teilstrom (16), vorzugsweise stromabwärts des primären Wärmetausches, in den Innenluftstrom (8b) eingeleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung des primären Frischluftstromes (6b) dadurch erreicht wird, dass ein sekundärer Frischluftstrom (7b) mittels Zuführung von Wasser gekühlt wird und ein sekundärer Wärmetausch des so gekühlten sekundären Frischluftstromes (7b) mit dem primären Frischluftstrom (5b) durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Innenluftstrom (8b) zur Oberflächenkühlung zumindest, einer Innenoberfläche (10a) der Fahrzeugkabine (3) verwendet wird,
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenluftstrom (8b) über das Dach (10) der Fahrzeugkabine (3) in die Fahrzeugkabine (3) rückgeführt wird,
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der sekundäre Frischluftstrom (
7b), der primäre Frischluftstrom (6b) oder der Innenluftstrom (8b) zusätzlich über eine weitere Kühleinrichtung gekühlt werden, vorzugsweise über eine

Ko m p resso rkü h le ί π rieh tu π g.

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Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der primäre Wärmetausch im Dach (10) der Fahrzeugkabine (3) durch geführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Wärmetausch im Dach (10) der Fahrzeugkabine (3) und der primäre Wärmetausch zwischen dem sekundären Wärmetausch und der

Fahrzeugkabine (3) durchgeführt wird.
9, Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der primäre Wärmetausch über eine sich flächig entlang des Daches (10) des Fahrzeugs (1) erstreckenden primären Wärmetauscher (4) durchgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Wärmetausch über einen sich flächig entlang des Daches (10) des Fahrzeugs (1) erstreckenden sekundären Wärmetauscher (9) durchgeführt wird
11, Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Wärmetausch und der primäre Wärmetausch, sowie vorzugsweise auch die Kühlung des sekundären Frischluftstromes (7b) und des primären Frischluftstromes (6b) durch Zuführung von Wasser in einem gemeinsamen Wärmetauscherblock (21) erfolgt.
12. Fahrzeug (1) mit einer Kühlvorrichtung (2) zur Kühlung einer Fahrzeugkabme (3), wobei ein einen primären Frischluftstrom (6b) führender primärer Frischluftkanal (6a) der Kühlvorrichtung (2) mit einer Vorkühlelnrichtung zur Kühlung des primären Frischluftstroms (6b) verbunden ist, und der primäre Frischluftkanal (6a) stromabwärts der Vorkühlelnrichtung mit zumindest einer primären Wassereinführeinrichtung (9) zur weiteren Kühlung des primären Frischluftstromes (6b) und stromabwärts der primären Wassereinführungseinrichtung (9) mit einer ersten Seite (4a) eines primären Wärmetauschers (4) verbunden ist, wobei ein einen Innenluftstrom (8b) führender Innenluftkanal (8a), der zumindest einen Einlass (18) zum Einsaugen von Innenluft der Fahrzeugkabine (3) des Fahrzeugs (1) und zumindest einen Auslass (13) zum Ausblasen der Innenluft in die

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22;

Fahrzeugkabine (3) aufweist, stromabwärts des Einlasses (18) mit einer zweiten Seite (4b) des primären Wärmetauschers (4) verbunden ist und stromabwärts der zweiten Seite (4b) des primären Wärmetäuschers (4j mit dem Auslass (13) verbunden ist.
13. Fahrzeug (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeicnnet, dass der primäre Frischluftkanal (6a) stromabwärts der Vorkühleinrichtung und vorzugsweise stromaufwärts der primären Wassereinrührungseinrichtung (5) mit einer Teilungseinrichtung (15) verbunden ist, wobei die Teilungseinrichtung (15) mit zumindest einem, einen vom primären Frischluftstrom (6b) abgezweigten Teilstrom (15) führenden Teilstromkanal (1) verbunden ist und dass der Teilstromkanal (17) mit dem Innenluftkanal (8a) vorzugsweise stromabwärts des primären Wärmetauschers (4) strömungsverbunden ist.
14. Fahrzeug nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkühleinrichtung als sekundärer Wärmetauscher (14) ausgeführt ist und ein einen sekundären Frischluftstrom (6b) führender sekundärer Frischluttkanas (6a) mit zumindest einer sekundären Wassereinführeinrichtung (9) zur Kühlung eines sekundären Frischiuftstromes (6b) und stromabwärts der sekundären Wassereinspritzeinrichtung (9) mit einer ersten Seite des sekundären Wärmetauschers (14) verbunden ist und dass der primäre Frischluftkanal (6a) mit einer zweiten Seite des sekundären Wärmetauschers (14) verbunden ist.
15. Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Innenluftkanal (8a) stromabwärts des primären Wärmetauschers (4) mit zumindest einer Oberflächenkühleinheit (19) zur Kühlung einer Innenoberfläche (10a) der Fahrze.ugkabine (3) strömungsverbunden ist,
16. Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (13) des Innenluftkanals (8a) am Dach (10) der Fahrzeugkabine (3) angeordnet ist.
17. Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der sekundäre Friscnluftkanal (7a), des

23/33 primäre Frischluftkanal (6a) oder der Innenluftkanal (8a) mit einer weiteren Kühleinrichtung verbunden ist., vorzugsweise mit einer

Kompressorkühleinrichtung.
18. Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der primäre Wärmetauscher (4) am Dach (10) des Fahrzeugs (1) angeordnet ist.
19. Fahrzeug (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Wärmetauscher (14) am Dach (10) des Fahrzeugs (1) angeordnet ist, wobei der primäre Wärmetauscher (4) zwischen dem sekundären Wärmetauscher (14) und der Fahrzeugkabine (3) angeordnet ist.
20. Fahrzeug (1) nach einem der Anspruchs 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass sich der primäre Wärmetauscher (4) flächig entlang des Daches (10) des Fahrzeugs (1) erstreckt.
21. Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass sich der sekundäre Wärmetauscher (14) flächig entlang des Daches (10) des Fahrzeugs (1) erstreckt,
22. Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Wärmetauscher (14) und der primäse Wärmetauscher (4) sowie vorzugsweise auch die sekundäre Wassereinspritzeinrichtung (9) und d:e primäre Wassereinspritzeinrichtung (5,als gemeinsamer Wärmetauscherblock (21) ausgeführt Sind.

08.02.2019

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