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Die Erfindung bezieht sich auf Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, die mit einer Klimatisierungseinrichtung ausgestattet sind, die zumindest einen Luftkanal zum Transport erwärmter Luft, insbesondere in Richtung Fahrzeuginnenraum oder Türbereich des Fahrzeugs, aufweist.
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Die Klimatisierung von Schienenfahrzeugen des Nah-, Regional- oder Fernverkehrs muss nach vorgegebenen Normen erfolgen. Bei diesen Normen werden Temperaturgrenzen bzw. Temperaturdifferenzen festgelegt, die einzuhalten sind und zu einem bestimmten Komfort für die im Fahrzeuginnenraum befindlichen Fahrzeuginsassen führen sollen.
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Aufgrund der Länge von Schienenfahrzeugen tritt das Problem auf, dass die Lufttemperatur der in den Luftkanälen fließenden Luft wegen des auftretenden Energieverlusts in Kanallängsrichtung in nicht unerheblichem Umfange abfällt. Eine identische Ausblastemperatur an den in Kanallängsrichtung beabstandet angeordneten Ausblasöffnungen der Luftkanäle lässt sich somit nicht ohne Weiteres erreichen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, anzugeben, das mit einer gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Klimatisierungseinrichtung ausgestattet ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Fahrzeugs sind in Unteransprüchen angegeben.
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Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest ein Abschnitt der Innenwand des Luftkanals mit einem elektrisch leitfähigen Heizlack beschichtet ist und der Heizlack zum Aufheizen der durch den Abschnitt des Luftkanals geführten Luft mittels elektrischen Stromflusses erwärmbar ist.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mit dem leitfähigen Heizlack die in dem Luftkanal geführte Luft sehr einfach über eine vergleichsweise große Kanallänge erhitzt werden kann; das Auftreten punktueller Übertemperaturen (sogenannter "Hotspots" (heiße Stellen)) lässt sich somit in vorteilhafter Weise vermeiden, auch wenn insgesamt relativ viel Heizleistung in den Luftkanal eingespeist wird.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäß vorgesehenen "Heizlack-Heizzonen" besteht darin, dass diese als Beschichtung auf der Innenwand des Luftkanals ausgeführt sind, also fest aufliegen, und somit zu keinerlei Geräuschen (z. B. Klappergeräuschen) oder Schwingungen führen können, wie dies beispielsweise bei Heizdrähten oder dergleichen der Fall sein könnte.
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Mit Blick auf eine gleichmäßige Temperaturverteilung innerhalb einer durch den Heizlack gebildeten Heizzone wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Heizlack auf der Innenwand eine identische oder zumindest näherungsweise identische Dicke aufweist.
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Bezüglich des Betriebs der mit dem Heizlack gebildeten Heizzone wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Klimatisierungseinrichtung eine Steuereinrichtung aufweist, die mit dem Heizlack in Verbindung steht und derart ausgestaltet ist, dass sie zum Aufheizen der durch den Luftkanal geführten Luft den Heizlack mit dem Strom einer elektrischen Energieversorgungseinrichtung beaufschlagt.
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Je nach den Temperaturverhältnissen im Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs und der Temperatur der im Luftkanal geführten Luft wird nicht immer ein dauerhafter Betrieb der durch den Heizlack gebildeten Heizzonen nötig sein. Aus diesem Grunde wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Steuereinrichtung mit zumindest einem Temperatursensor in Verbindung steht und den Heizlack mit dem Strom der elektrischen Energieversorgungseinrichtung in Abhängigkeit von mindestens einem Temperaturmesswert des Temperatursensors beaufschlagt.
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Die Ansteuerung der durch Heizlack gebildeten Heizzonen erfolgt vorzugsweise unter Berücksichtigung eines Hystereseverlaufs; demgemäß wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Steuereinrichtung den Heizlack mit dem Strom der elektrischen Energieversorgungseinrichtung beaufschlagt, wenn der Temperaturmesswert eine vorgegebene erste Temperaturschwelle unterschreitet, und den Strom durch den Heizlack abschaltet, wenn der Temperaturmesswert die vorgegebene zweite Temperaturschwelle überschreitet.
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Um über der Kanallänge eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung zu erreichen, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Luftkanal zwei oder mehr in Kanallängsrichtung des Luftkanals gesehen beabstandet angeordnete Heizzonen aufweist, die jeweils durch einen mit Heizlack beschichteten Abschnitt der Innenwand des Luftkanals gebildet und durch Stromfluss beheizbar sind.
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Erfinderseitig wurde festgestellt, dass der Temperaturabfall in einem Luftkanal nicht linear erfolgt, sondern dass mit wachsendem Abstand von einer Einspeisestelle des Luftkanals der Temperaturabfall zunimmt. Aus diesem Grunde ist bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, dass von einer Einspeisestelle aus, an der während des Betriebs der Klimatisierungseinrichtung erwärmte Luft in den Luftkanal eingespeist wird, die Anzahl der Heizzonen pro Längeneinheit – in Kanallängsrichtung gesehen – mit wachsenden Abstand von der Einspeisestelle, insbesondere linear, zunimmt.
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Um einer Glättebildung im Türbereich entgegenzuwirken, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Luftkanal einen im Bereich einer Fahrzeugtür angeordneten Fußbodenkanalabschnitt aufweist.
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Da die Wärmeisolation im Bereich des Fußbodenkanalabschnitts, insbesondere bei geöffneter Tür, im Allgemeinen nicht sehr groß ist, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn in dem Fußbodenkanalabschnitt zumindest ein Abschnitt der Innenwand unter Bildung einer fußbodenseitigen Heizzone mit Heizlack beschichtet ist.
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Der Fußbodenkanalabschnitt steht vorzugsweise mit zumindest einem Fallkanalabschnitt in Verbindung, der den Fußbodenkanalabschnitt mit einem deckenseitigen Luftkanalabschnitt verbindet.
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Vorzugsweise ist in dem Fallkanalabschnitt zumindest ein Abschnitt der Innenwand unter Bildung einer fallkanalseitigen Heizzone mit Heizlack beschichtet.
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Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine Klimatisierungseinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug wie es oben beschrieben worden ist, wobei die Klimatisierungseinrichtung zumindest einen Luftkanal zum Transport erwärmter Luft aufweist.
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Erfindungsgemäß ist bezüglich einer solchen Klimatisierungseinrichtung vorgesehen, dass zumindest ein Abschnitt der Innenwand des Luftkanals mit einem elektrisch leitfähigen Heizlack beschichtet ist und der Heizlack zum Aufheizen der durch den Abschnitt des Luftkanals geführten Luft mittels elektrischen Stromflusses erwärmbar ist.
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Bezüglich der Vorteile der erfindungsgemäßen Klimatisierungseinrichtung sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug verwiesen.
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Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zum Betreiben einer Klimatisierungseinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug.
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Bezüglich eines solchen Verfahrens wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Luft in zumindest einem Abschnitt des Luftkanals erwärmt wird, indem Heizlack, der in dem Abschnitt auf der Innenwand des Luftkanals aufgebracht ist, mit einem elektrischen Stromfluss beaufschlagt wird.
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Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahren sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und der erfindungsgemäßen Klimatisierungseinrichtung verwiesen.
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Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn der Heizlack mit dem Strom beaufschlagt wird, wenn ein Temperaturmesswert eine vorgegebene erste Temperaturschwelle unterschreitet, und der Strom durch den Heizlack abgeschaltet wird, wenn der Temperaturmesswert die vorgegebene zweite Temperaturschwelle überschreitet.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft:
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1 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einer Klimatisierungseinrichtung, bei der im Inneren eines Luftkanals durch Heizlack gebildete Heizzonen äquidistant angeordnet sind,
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2 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug, bei dem durch Heizlack gebildete Heizzonen nicht äquidistant angeordnet sind, sondern mit zunehmenden Abstand von einer Einspeisestelle einen geringeren Abstand zueinander bzw. eine größere Dichte aufweisen,
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3 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug, bei dem ein Luftkanal einer Klimatisierungseinrichtung einen Fußbodenkanalabschnitt umfasst, der unterhalb einer Tür angeordnet ist, wobei die 3 die geschlossene Stellung der Tür zeigt,
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4 das Fahrzeug gemäß 3 bei geöffneter Türstellung, in der warme Luft aus dem Fußbodenkanalabschnitt in den geöffneten Türbereich geblasen wird,
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5 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug, bei dem ein Fußbodenkanalabschnitt eines Luftkanals einer Klimatisierungseinrichtung mit durch Heizlack gebildeten Heizzonen ausgestattet ist,
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6 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug, bei dem Fallkanalabschnitte eines Luftkanals einer Klimatisierungseinrichtung mit durch Heizlack gebildeten Heizzonen ausgestattet ist, und
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7 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug, bei dem sowohl Fallkanalabschnitte als auch Fußbodenkanalabschnitte eines Luftkanals einer Klimatisierungseinrichtung jeweils mit Heizzonen ausgestattet sind, die durch Heizlack gebildet sind.
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In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
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Die 1 zeigt ein Schienenfahrzeug 10, dessen Fahrzeuginnenraum 11 mit klimatisierter Luft L belüftet wird. Zum Belüften des Fahrzeuginnenraums 11 ist das Schienenfahrzeug 10 mit einer Klimatisierungseinrichtung 20 ausgestattet, die ein Klimagerät 30, einen an einer Einspeisestelle 41 an das Klimagerät 30 angeschlossenen Luftkanal 40, eine Steuereinrichtung 50, eine Mehrzahl an Heizzonen 60 sowie eine Mehrzahl an Temperatursensoren 70 umfasst.
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Die Heizzonen 60 werden durch elektrisch leitfähigen Heizlack 61, der an der Innenwand 42 des Luftkanals 40 aufgebracht ist, bzw. durch mit Heizlack 61 beschichtete Abschnitte der Innenwand 42 gebildet.
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Die Heizzonen 60 bzw. der Heizlack 61 der Heizzonen 60 stehen über elektrische Verbindungsleitungen 62 mit der Steuereinrichtung 50 in Verbindung, die die Heizzonen 60 bzw. den Heizlack 61 vorzugsweise heizzonenindividuell ansteuern kann.
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Soll beispielsweise eine der Heizzonen 60 aktiviert werden und mit einem elektrischen Strom beaufschlagt werden, so wird die Steuereinrichtung 50 die entsprechende elektrische Leitung 62 mit einer Energieversorgungseinrichtung 80 verbinden. Bei der Energieversorgungseinrichtung 80 kann es sich beispielsweise um eine eine Spannung U bereitstellende Spannungsquelle handeln.
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Die Klimatisierungseinrichtung 20 des Schienenfahrzeugs 10 wird vorzugsweise wie folgt betrieben:
Zum Belüften des Fahrzeugsinnenraums 11 wird das Klimagerät 30 erwärmte Luft L erzeugen und an der Einspeisestelle 41 in den Luftkanal 40 einspeisen. Die erwärmte Luft wird im Luftkanal 40 in im Wesentlichen horizontaler Richtung fließen und durch Ausblasöffnungen in den Fahrzeuginnenraum 11 gelangen. Der Luftkanal 40 wird – entlang der Längsrichtung des Luftkanals 40 gesehen – vorzugsweise eine Vielzahl an Ausblasöffnungen aufweisen, von denen aus Gründen der Übersicht in der 1 lediglich zwei dargestellt und mit dem Bezugszeichen 44 gekennzeichnet sind. Selbstverständlich können Ausblasöffnungen 44 nicht nur an den Kanalenden 40a und 40b des Luftkanals 40 angeordnet sein, sondern auch an beliebig vielen anderen Stellen zwischen der Einspeisestelle 41 und den Kanalenden 40a bzw. 40b.
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Die Steuereinrichtung 50 wird mittels der Temperatursensoren 70, die bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 im Inneren des Luftkanals 40 angeordnet sind, die Temperaturverteilung im Inneren des Luftkanals 40 messen und überwachen. Einem Temperaturabfall innerhalb des Luftkanals 40 wird die Steuereinrichtung 50 entgegenwirken, indem sie in denjenigen Luftkanalabschnitten, in denen die Lufttemperatur zu gering ist, die jeweiligen Heizzonen 60 aktiviert und Strom durch den Heizlack 61 der jeweiligen Heizzonen 60 fließen lässt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist die Anordnung der Heizzonen 60 äquidistant gewählt, so dass die Dichte bzw. die Anzahl der Heizzonen 60 pro Längeneinheit – in Kanallängsrichtung des Luftkanals 40 gesehen – unabhängig vom jeweiligen Abstand der Heizzonen von der Einspeisestelle 41 ist.
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Die 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Schienenfahrzeug 10, bei dem die Anordnung der Heizzonen 60 zueinander nicht äquidistant gewählt ist. So lässt sich in der 2 erkennen, dass der Abstand der Heizzonen 60 zueinander mit wachsendem Abstand A von der Einspeisestelle 41 abnimmt. Mit anderen Worten wird die Dichte an Heizzonen 60 mit wachsendem Abstand A von der Einspeisestelle 41 größer. Die in der 2 dargestellte Anordnung der Heizzonen 60 mit wachsender Dichte zu den Kanalenden 40a und 40b des Luftkanals 40 hin trägt der Beobachtung Rechnung, dass mit wachsendem Abstand A von der Einspeisestelle 41 der Temperaturabfall der warmen Luft L pro Längeneinheit bzw. längenbezogen ansteigt. Die Anordnung der Heizzonen 60 ist bei dem Schienenfahrzeug 10 gemäß 2 also mit Blick auf die erfahrungsgemäß auftretende Temperaturverteilung der erwärmten Luft L im Inneren des Luftkanals 40 bei Nichtbetrieb der Heizzonen 60 so ausgelegt, dass bei Inbetriebnahme der Heizzonen 60 der Temperaturabfall über den Luftkanal 40 durch Wärmezufuhr optimal kompensiert werden kann.
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Da bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 die Anordnung der Heizzonen 60 bereits mit Blick auf eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Luftkanal 40 optimiert ist, kann die Anzahl an Temperatursensoren 70, die im Inneren des Luftkanals 40 angeordnet ist, sehr klein gewählt werden. So ist es beispielsweise möglich, die Klimatisierungseinrichtung 20 gemäß 2 mit lediglich einem einzigen Temperatursensor 70 zu betreiben, der im Inneren des Luftkanals 40, an der Außenwand des Luftkanals 40 oder an anderer Stelle im Fahrzeuginnenraum 11 angeordnet sein kann.
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Die 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Schienenfahrzeug 10, bei dem ein Luftkanal 40 einer Klimatisierungseinrichtung 20 einen Fußbodenkanalabschnitt 100 aufweist, der über zwei Fallkanalabschnitte 110 und 111 mit einem deckenseitigen Luftkanalabschnitt 120 des Luftkanals 40 in Verbindung steht. Der Fußbodenkanalabschnitt 100 befindet sich unter einer Tür 200 des Schienenfahrzeugs 10, bei der es sich beispielsweise um eine Schiebetür oder Schwenkschiebetür handeln kann.
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Die 3 zeigt die Tür 200 in ihrer geschlossenen Position, wobei die geöffnete Position der Tür 200 zusätzlich durch eine gestrichelte Linie mit dem Bezugszeichen 201 angedeutet ist.
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Die 4 zeigt das Schienenfahrzeug 10 gemäß 3, nachdem die Tür 200 geöffnet worden ist und der über dem Fußbodenkanalabschnitt 100 befindliche Raum freigegeben worden ist. Bei geöffneter Tür 200 wird erwärmte Luft L des Klimageräts 30 vorzugsweise durch die beiden Fallkanalabschnitte 110 und 111 zu dem darunter befindlichen Fußbodenkanal 100 gelangen, der die erwärmte Luft an nicht weiter dargestellten Ausblasöffnungen in den Fußbodenbereich 12 des Schienenfahrzeugs 10 bläst und dadurch beispielsweise im Winter einer Glättebildung im Fußbodenbereich vorbeugt.
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Der Luftkanal 40 ist bei der Klimatisierungseinrichtung 20 gemäß den 3 und 4 ebenfalls mit Heizzonen 60 ausgestattet, die durch Heizlack 61 gebildet sind und von einer Steuereinrichtung 50 der Klimatisierungseinrichtung 20 angesteuert werden, um einen Temperaturabfall im Inneren des Luftkanals 40 in Kanallängsrichtung zu vermeiden bzw. zu kompensieren, wie dies im Zusammenhang mit den 1 bis 2 oben bereits erläutert worden ist.
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Die 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Schienenfahrzeug 10, bei dem der Fußbodenkanalabschnitt 100 des Luftkanals 40 ebenfalls mit durch Heizlack 61 gebildeten Heizzonen 60 ausgestattet ist. Die im Fußbodenkanalabschnitt 100 angeordneten Heizzonen 60 sind über elektrische Leitungen 62 mit der Steuereinrichtung 50 verbunden, die diese bei Bedarf mit Strom der Energieversorgungseinrichtung 80 beaufschlagen kann, um die darin geführte Luft L abschnittsweise aufzuheizen.
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Die 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Schienenfahrzeug 10, bei dem die Fallkanalabschnitte 110 und 111 mit Heizzonen 60 ausgestattet sind, die jeweils durch Heizlack 61 gebildet sind. Der Heizlack 61 der Heizzonen 60 steht über Leitungen 62 mit der Steuereinrichtung 50 in Verbindung, so dass die Steuereinrichtung 50 die Heizzonen bei Bedarf aktivieren und die darin geführte Luft zusätzlich aufheizen kann.
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Die 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Schienenfahrzeug 10, bei dem sowohl die beiden Fallkanalabschnitte 110 und 111 als auch der Fußbodenkanalabschnitt 100 des Luftkanals 40 jeweils mit Heizzonen 60 ausgestattet sind. Die Heizzonen 60 werden jeweils durch Heizlack 61 gebildet, der auf der Innenwand 42 des Luftkanals 40 aufgebracht ist. Der Heizlack 61 steht mit der Steuereinrichtung 50 in Verbindung, die die Heizzonen 60 bei Bedarf aktivieren kann.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
