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Die Erfindung betrifft ein Nutzfahrzeug beispielsweise für den Transport von Lebensmitteln, Pharmazeutika oder sonstigen Transportgütern, mit einem in einen Laderaum des Nutzfahrzeuges integrierten Klimatisierungssystem zur Kühlung und Heizung des Laderaums, mit einer in dem Laderaum vorliegenden elektrischen Kühlvorrichtung zur Kühlung von Luft in dem Laderaum und einer Steuereinheit.
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Nutzfahrzeuge, wie beispielsweise Lastkraftwagen befördern oftmals Transportgut, das bei einer definierten Temperatur gelagert, bzw. transportiert werden muss. Insbesondere beim Transport von Lebensmitteln oder Medikamenten muss der Laderaum der Lastkraftwagen, insbesondere im Sommer, gekühlt werden. Durch die Kühlung sollen die transportierten Güter auch noch nach einem langen Transport nutzbar sein.
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Es sind Nutzfahrzeuge bekannt, bei denen im Laderaum mindestens eine Kühleinheit oder Kühlvorrichtung mit einer entsprechenden Steuereinheit zur Einstellung der Temperatur angeordnet sind, wobei die Kühleinheit die Luft aus dem Laderaum kühlt. Eine solche Einheit ist oftmals zentral an der Decke des Laderaums angeordnet, wobei die Luft seitlich der Einheit ausgestoßen wird. Ferner sind Nutzfahrzeuge beschrieben, bei denen die Auslassöffnung der Kühleinheit zur Ausfuhr der gekühlten Luft im unteren Drittel des Laderaums des Nutzfahrzeuges angeordnet ist.
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Solche Kühleinheiten zur Herstellung einer Temperatur von über 5° Celsius sind von Kühlsystemen zu unterscheiden, die zur Bereitstellung von Temperaturen unter 0° Celsius verwendet werden und in Kühlwagen zum Transport von gefrorenen Gütern Anwendung finden.
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Die Kühleinheiten dienen insbesondere der Einbringung von gekühlter Luft in den Laderaum. Hierfür sind eine Steuereinheit und ein Temperaturmessfühler mit der Kühleinheit verbunden, so dass in Abhängigkeit einer von dem Temperaturmessfühler im Laderaum gemessenen Ist-Temperatur, gekühlte Luft in den Laderaum zur Erreichung einer Soll-Temperatur eingebracht wird. In der Regel werden als Kühleinheiten Klimaanlagen mit oder ohne Lüftungsfunktion verwendet. Wird Außenluft durch die Klimaanlage zugeführt, so handelt es sich um eine Klimaanlage mit Lüftungsfunktion. Wird dagegen nur Umluft gefahren, so ist das eine Klimaanlage ohne Lüftungsfunktion.
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Nachteilig bei den bekannten Kühleinheiten ist, dass diese lediglich zur Kühlung der Laderaumluft herangezogen werden können. Es sind jedoch auch Güter zu transportieren, die bei einer Temperatur oberhalb der Außentemperatur transportiert werden müssen, so dass die Luft des Laderaums erwärmt werden müsste. Derzeit wird die Erwärmung mit konventionellen Klimaanlagen erreicht, die jedoch oftmals durch die Verwendung von Wärmetauschern große Ausmaße haben und so nicht platzsparend in den Laderaum integrierbar sind. Zudem ist für den Prozess der Erwärmung viel Energie aufzuwenden, so dass die Anlagen nicht kostengünstig betrieben werden können. Als Energiequelle wird auf den Dieseltank der Nutzfahrzeuge zugegriffen.
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Als Aufgabe der Erfindung wird es daher angesehen, ein Klimatisierungssystem bereitzustellen, bei dem auf einfache Weise eine Kühlung und Beheizung des Laderaums eines Nutzfahrzeuges erreicht werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Klimatisierungssystem eine elektrische Flächenheizung zur Erwärmung von Luft in dem Laderaum aufweist und die Kühlvorrichtung und die Flächenheizung mit der Steuereinheit verbunden sind, wobei die Steuereinheit die Kühlvorrichtung und die Flächenheizung derart steuert oder regelt, dass der Laderaum eine vorgegebene Lufttemperatur aufweist. Durch das erfindungsgemäße Klimatisierungssystem ist es möglich, in dem Laderaum eine vorgegebene Lufttemperatur zu halten, ohne hierfür auf den Energiespeicher des Nutzfahrzeuges, nämlich den Dieseltank zu zugreifen.
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Vorzugsweise wird eine Temperatur in einem Bereich von 15° bis 25° Celsius eingeregelt.
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Das heißt, wenn die Temperatur der Außenluft (Umgebungstemperatur) außerhalb des Laderaums höher ist als die Lufttemperatur im Laderaum und es somit zu einer Erwärmung der Lufttemperatur im Laderaum über beispielsweise 25° Celsius kommt, kann die Kühlvorrichtung eine Kühlung der Luft im Laderaum vornehmen. Wenn im Gegensatz dazu die Außentemperatur niedriger als die Lufttemperatur im Laderaum ist und somit die Lufttemperatur unter beispielsweise 15° Celsius sinkt, kann die Flächenheizung eine Erwärmung oder Beheizung der Luft im Laderaum vornehmen. Die Flächenheizung kann auch eine Infrarotheizung sein, die die im Laderaum befindlichen Gegenstände durch Infrarotstrahlung erwärmt. Es kann auch ein Keramikheizlüfter flächig an einer Wand des Laderaums angeordnet sein. Hierdurch ist es nunmehr möglich, Güter, wie beispielsweise Medikamente zu transportieren, die in dem Temperaturbereich von 15° bis 25° Celsius gelagert werden müssen, um so eine Stabilität der Medikamente zu gewährleisten. Diesbezüglich kann es vorteilhaft sein, wenn mittels der Steuereinheit eine konstante Temperatur im Laderaum eingestellt wird und in Abhängigkeit von dieser Soll-Temperatur und einer tatsächlich vorliegenden und gemessenen Ist-Temperatur, entweder die Kühlvorrichtung zur Kühlung oder die Flächenheizung zur Erwärmung der Laderaumluft angesteuert wird.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, dass das Klimatisierungssystem an das jeweilige Nutzfahrzeug anpassbar ist. Somit können die Komponenten des Klimatisierungssystems, wie Kühlvorrichtung, Flächenheizung und Steuereinheit, in Abhängigkeit von der Größe des Laderaums und des zur Verfügung stehenden Stauraums, im Laderaum beliebig angeordnet werden und auch bezüglich ihrer Leistung dimensioniert sein. Zudem können jegliche Nutzfahrzeuge mit dem Klimatisierungssystem nachgerüstet werden. Das Klimatisierungssystem zur Kühlung und Heizung wird insbesondere erst eingeschaltet, wenn der Generator des Nutzfahrzeuges läuft und nicht schon wenn die Zündung des Nutzfahrzeuges eingeschaltet wird, damit die Batterie des Nutzfahrzeuges nicht entleert wird.
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Diesbezüglich ist es vorteilhaft, dass die Kühlvorrichtung und die Flächenheizung elektrisch betrieben sind und somit nicht – wie gängige Klimaanlagen – mit den Motor- beziehungsweise Abgaskomponenten des Nutzfahrzeuges verschaltet werden müssen. Die Kühlvorrichtung und Flächenheizung können mit einer eigenen elektrischen Energiequelle betrieben werden, wobei es auch vorteilhaft sein kann, die Kühlvorrichtung und Flächenheizung zur Energieversorgung mit den elektrischen Komponenten des Motors zu koppeln.
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Ein Nutzfahrzeug umfasst im Sinne der Erfindung jegliches Fahrzeug, das zum Transport von Gütern verwendet werden kann, wie beispielsweise Anhänger, Auflieger, Kastenwagen, Kleintransporter oder Lastkraftwagen. Das erfindungsgemäße Nutzfahrzeug wird insbesondere für den Transport von Lebensmitteln, Pharmazeutika oder sonstigen Gütern eingesetzt. Auch der Einsatz im Catering-Bereich ist bevorzugt, so dass auch der Transport von zubereiteten Speisen möglich ist. Hierfür kann das Nutzfahrzeug entsprechende Einbauten aufweisen.
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Die Steuereinheit des Klimatisierungssystems ist mit der elektrischen Kühlvorrichtung und der elektrischen Flächenheizung verbunden, so dass eine Temperatursteuerung der Kühlvorrichtung sowie der Flächenheizung möglich ist. Die Verbindung kann kabellos oder mittels Kabel erfolgen. Die Steuereinheit kann insbesondere eine Prozessoreinheit umfassen oder mit einer solchen verbunden sein. Die Steuereinheit steuert oder regelt die Kühlvorrichtung und Flächenheizung und weist hierfür die notwendigen Bauteile auf. Vorteilhafterweise weist das Klimatisierungssystem, insbesondere die Steuereinheit einen Wechselrichter und eine Switchbox auf zur Umschaltung zwischen Heizung und Kühlung. Die Steuerung oder Regelung der Flächenheizung beziehungsweise Kühlvorrichtung durch die Steuereinheit bewirkt eine automatische Umschaltung zwischen Kühlung und Heizung in Abhängigkeit der im Laderaum vorliegenden Temperatur. Es kann jedoch auch bevorzugt sein, dass manuell zwischen Kühlung und Heizung umgeschaltet wird und dann nur eine Kühlungsregelung oder Heizungsregelung erfolgt. Das heißt, die Steuereinheit regelt oder steuert auch den Heiz- oder Kühlbetrieb, um die vorgegebene Temperatur zu halten.
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Es ist bevorzugt, dass mindestens eine Temperaturmessvorrichtung mit der Steuereinheit zur Messung der Lufttemperatur im Laderaum verbunden ist. Die Temperaturmessvorrichtung kann beispielsweise ein Widerstandsthermometer oder eine sonstige Temperaturmesssonde zur Bestimmung der Temperatur in einem Fluid, insbesondere Luft, sein. Es ist mindestens eine Temperaturmessvorrichtung in dem Laderaum angeordnet und mit der Steuereinheit über ein Kabel oder kabellos verbunden. Es kann auch vorteilhaft, eine Temperaturmessvorrichtung außerhalb des Laderaums anzubringen, um so die Außentemperatur zu bestimmen. Jedoch ist es bevorzugt, die Steuerung der Kühlvorrichtung oder Flächenheizung in Abhängigkeit der Lufttemperatur im Laderaum vorzunehmen. Es kann auch vorteilhaft sein, dass die Steuereinheit, die Kühlvorrichtung und/oder die Flächenheizung eine Temperaturmessvorrichtung aufweisen.
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Der Laderaum des Nutzfahrzeuges weist vorzugsweise Seitenwände, eine Decke und einen Boden auf, wobei die Kühlvorrichtung im Bodenbereich des Laderaums angeordnet ist oder auf diesem aufliegt. Dadurch, dass es sich um eine elektrische Kühlvorrichtung handelt, sind die Ausmaße der Kühlvorrichtung geringer als die einer herkömmlichen Klimaanlage mit Wärmetauschereinheit, so dass diese bevorzugt in eine Ausnehmung oder einen Zwischenraum im Bodenbereich integriert werden kann. Der Zwischenraum kann beispielsweise ein Zwischenraum im Rahmengehäuse des Nutzfahrzeuges sein, wobei auch eine Festlegung der Kühlvorrichtung am Rahmengehäuse des Nutzfahrzeuges bevorzugt ist. Der Boden des Laderaums kann Lufteinlass- und Luftauslassöffnungen aufweisen, so dass eine Zirkulation der gekühlten und der zu kühlenden Luft zwischen Laderaum und Kühlvorrichtung stattfinden kann.
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Der Zwischenraum und die Ausnehmung können vorteilhafterweise mit einer entnehmbaren oder zu öffnenden Abdeckung, wie einem Deckel, bedeckt sein, um so die Kühlvorrichtung vor Einwirkungen der zu transportierenden Güter zu schützen und zudem eine Zugänglichkeit zur Kühlvorrichtung zu garantieren. Die Steuereinheit kann ebenfalls im Bodenbereich des Nutzfahrzeuges oder an den Wänden angebracht werden. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems ist, dass der Einbau des Systems in ein Nutzfahrzeug zulassungsfrei ist, da keine Veränderung oder Anpassung der Fahrzeugstruktur notwendig ist.
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Es ist bevorzugt, dass die Kühlvorrichtung eine Umluft-Kühlvorrichtung zum kühlen, filtern und entfeuchten der Luft des Laderaums ist. Die Kühlvorrichtung ist eine Kältemaschine, die jedoch nicht durch den Treibstoff des Nutzfahrzeuges betrieben wird, sondern elektrisch. Die Kühlvorrichtung kann eine Kompressions- oder Sorptionskältemaschine sein oder eine magnetische Kühlung aufweisen. Dadurch, dass eine Umluft-Kühlvorrichtung bevorzugt ist, wird dem Laderaum keine Außenluft zugeführt, sondern die im Laderaum vorliegende Luft durchläuft einen Kreisprozess, so dass ein gewünschter Temperaturzustand schneller zu erreichen ist. Außerdem können so auch Abgase, Partikel oder Gerüche aus der Umgebung zeitweise vom Eindringen in den Laderaum abgehalten werden.
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Die Erwärmung der Laderaumluft erfolgt mittels einer elektrischen Flächenheizung. Die Flächenheizung ist bevorzugt an mindestens einer Seitenwand und/oder der Decke des Laderaums angebracht und ist insbesondere als elektrische Heizmatte ausgestaltet. Durch die Heizmatte kann elektrischer Strom geleitet werden, der den Leiter erwärmt und eine Erwärmung der Seitenwand oder Decke und folglich der Laderaumluft bewirkt.
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Um eine gleichmäßige und vorallem schnelle Erwärmung der Laderaumluft zu erreichen, ist es bevorzugt, dass auf einer dem Laderaum zugewandten Seite der Flächenheizung eine Hohlräume aufweisende Schicht aufgebracht ist. Bei der Schicht kann es sich beispielsweise um eine Hohlraumplatte aus Holz, Kunststoff oder Metall handeln. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von Polypropylen herausgestellt, da es physiologisch unbedenkbar ist und so auch für den Transport von Pharmazeutika und Lebensmitteln geeignet und zugelassen ist. Zudem ist es inert gegenüber organischen Lösungsmitteln, Fetten und Säuren, so dass auch eine einfache und effiziente Reinigung des Laderaums durchgeführt werden kann. Die in der Platte eingeschlossene Luft wird durch die anliegende Flächenheizung insbesondere unten erwärmt, steigt auf und gibt dabei ihre Wärme an die Wand ab, um dann wieder abzusinken und erneut erwärmt zu werden. Ferner kann es vorteilhaft sein, dass die Hohlräume aufweisende Schicht Öffnungen (beispielsweise Poren) auf der, dem Laderaum zugewandten Seite aufweist, durch die die in der Schicht erwärmte Luft diffundieren kann. Vorteilhafterweise ist die Platte leicht zu reinigen und weist insbesondere eine schmutz- und wasserabweisende Oberflächenschicht auf.
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Mit der Flächenheizung ist bevorzugt ein Erdungsmittel verbunden. Das Erdungsmittel ist insbesondere eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der elektrischen Flächenheizung und dem metallenen Gehäuse oder Rahmen des Nutzfahrzeuges. Die Erdung kann als Schutzerdung oder Funktionserdung ausgestaltet sein.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist auf einer dem Laderaum abgewandten Seite der Flächenheizung eine Wärmedämmschicht aufgebracht ist. Die Wärmedämmung soll den Durchgang von Wärmeenergie durch die Dämmschicht reduzieren, um den Laderaum entweder vor zu starker Abkühlung oder Erwärmung zu schützen. Durch die Wärmedämmschicht kann zum einen der durch die Flächenheizung generierte Wärmefluss gerichtet strömen, nämlich in Richtung des Laderaums. Zum anderen wird durch die Wärmedämmschicht der Wärmeverlust im Allgemeinen minimiert. Zudem hat die Wärmedämmschicht die vorteilhafte Eigenschaft, auch eine Erwärmung des Laderaums zu minimieren, sofern eine Kühlung der Laderaumluft erfolgen soll und die Temperatur der Außenluft, das heißt der Umgebungstemperatur höher als die Temperatur im Laderaum ist. Es hat sich gezeigt, dass nicht-isolierte Laderäume sich bei starker Sonneneinstrahlung aufheizen und somit die Leistung der Klimaanlagen erhöht werden muss. Durch die Wärmedämmschicht kann diese ungewollte Aufheizung des Laderaums reduziert werden.
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Die Dämmung kann noch zusätzlich dadurch unterstützt werden, dass der Laderaum in einer bevorzugten Ausführungsform eine Isolierschicht, insbesondere eine Außenisolierung aufweist. Hierdurch kann eine Aufheizung des Laderaums bei insbesondere starker Sonneinstrahlung verhindert oder zumindest reduziert werden. Die Isolierschicht kann innerhalb des Laderaums als abschließende Schicht, in der Seitenwand des Laderaums oder als Außenschicht auf die Außenwand des Nutzfahrzeuges aufgebracht werden.
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Die Wärmedämmschicht und/oder Isolierschicht ist bevorzugt hergestellt aus mineralischen Fasern wie Steinwolle, Glaswolle oder aus Fasern aus natürlichen organischen Materialien wie Holzfaserwerkstoff, Holzfaserdämmplatte, Zellstoffverbundelemente, Holzwolle, Zellulose, Hanf, Flachs, Kokos, Wolle, Schilfrohrplatten oder aus künstlichen organischen Schäumen wie Polyethylen, Polystyrol, Polyurethan, Resolschaum oder aus mineralischen Schäumen wie Calciumsilikat-Platten, Schaumglas oder aus einem Aerogel. Die bevorzugten Materialien können einfach in die bestehende Wand eines Nutzfahrzeuges integriert werden und besitzen hervorragende Wärmedämm- beziehungsweise Isoliereigenschaften.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Nutzfahrzeuges werden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigt:
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1 bis 4 Schnittdarstellung eines Laderaums eines Nutzfahrzeuges
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5 Schematische Darstellung eines Klimatisierungssystems
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1 bis 4 zeigen jeweils eine Schnittdarstellung eines Laderaums eines Nutzfahrzeuges. Das Klimatisierungssystem mit einer elektrischen Kühlvorrichtung 3, einer Steuereinheit 4 und einer elektrischen Flächenheizung 5 kann in einem Laderaum 1 eines Nutzfahrzeuges integriert werden. Durch die einfache Montage des Klimatisierungssystems kann es einfach und kostengünstig nachgerüstet werden.
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Der Laderaum 1 umfasst Seitenwände 6, eine Decke 7 und einen Boden 8, wobei die Kühlvorrichtung 3 im Bodenbereich 9 des Laderaums 1 angeordnet ist oder auf diesem aufliegt. Die Flächenheizung 5 kann an einer Seitenwand 6 und/oder der Decke 7 angebracht sein. Um eine gleichmäßige Erwärmung der Laderaumluft zu erreichen und zudem die Flächenheizung 5 vor schädigenden Einwirkungen der transportierten Güter zu schützen, kann auf einer dem Laderaum 1 zugewandten Seite der Flächenheizung 5 eine Hohlräume aufweisende Schicht 11 aufgebracht sein. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Hohlraumplatte handeln. Die Flächenheizung 5 kann als Infrarotheizung ausgestaltet sein, so dass die Hohlraumplatte 11, die beispielsweise aus Polypropylen hergestellt ist, durch die Infrarotstrahlung der Flächenheizung 5 aufgeheizt wird.
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Auf einer dem Laderaum 1 abgewandten Seite der Flächenheizung 5 kann eine Wärmedämmschicht 12 aufgebracht sein. Die Wärmedämmschicht 12 minimiert den Verlust der von der Flächenheizung 5 produzierten Wärme und verhindert auch übermäßige Aufheizung des Laderaums 1 durch Sonneneinstrahlung.
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Die Wärmeisolierung kann zusätzlich durch eine Isolierschicht 14 unterstützt werden, die dazu führt, dass sich die Laderaumtemperatur nicht oder nur gering mit der Außentemperatur verändert. Dies hat sich als besonders vorteilhaft bei einer starken Sonneneinstrahlung gezeigt. Die Isolierschicht 14 kann innerhalb der Laderaums 1 (siehe 3), insbesondere auf der Innenwand 16 des Laderaums oder außerhalb des Laderaums 1 (siehe 1), zum Beispiel auf der Außenwand 15 des Laderaums 1 angebracht sein (2), wobei die Isolierschicht 14 zwischen Außenwand 15 und Innenwand 16 des Laderaums 1 angeordnet ist. Die Steuereinheit 4 ist über ein Kabel oder kabellos mit der Kühlvorrichtung 3 und der Flächenheizung 5 verbunden. Die Steuereinheit 4 kann an einer jeglichen Position im Laderaum 1 angebracht sein, das heißt beispielsweise an den Seitenwänden 6 oder auch an der Hohlräume aufweisenden Schicht 11.
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines Klimatisierungssystems. Das Klimatisierungssystem 2 umfasst eine Steuereinheit 4, die mit einer elektrischen Flächenheizung 5 und einer Kühlvorrichtung 3 verbunden ist. Des Weiteren kann die Steuereinheit 4 mit einer Temperaturmessvorrichtung 13 verbunden sein, um die Ist-Temperatur des Laderaums zu messen.
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Die Steuereinheit 4 steuert die Kühlvorrichtung 3 oder die Flächenheizung 5 derart, dass die Temperatur der Laderaumluft zwischen 15° bis 25° Celsius liegt. Hierfür vergleicht die Steuereinheit 4, beziehungsweise eine Prozessoreinheit der Steuereinheit 4 oder eine mit dieser verbundenen Prozessoreinheit die gemessene Ist-Temperatur mit einer Soll-Temperatur und steuert in Abhängigkeit der errechneten Differenz entweder die Kühlvorrichtung 3 oder die Flächenheizung 5. Um eine sichere Funktionsweise der Flächenheizung 5 sicherzustellen, kann die Flächenheizung 5 mit einer Erdung, insbesondere einer Schutzerdung oder Funktionserdung verbunden sein.
