DE102018124748B4 - Mehrzonenklimaanlage für Fahrzeuge - Google Patents

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Abstract

Mehrzonenklimaanlage für Fahrzeuge (1) mit mehreren Klimatisierungszonen (2), insbesondere für Busse, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lufttemperiereinheit (3) zeitgleich Warmluft und Kaltluft erzeugend ausgebildet ist, wobei die Kaltluft über einen Kaltluftkanal (5) und die Warmluft über einen Warmluftkanal (6) getrennt voneinander als Doppelstrang über die Länge des Fahrzeuges (1) verlaufen und dass dezentrale Luftmischeinheiten (4) mit mindestens einem Luftauslass (20) entlang des Doppelstranges angeordnet sind und dass die Luftauslässe (20) den Klimatisierungszonen (2) des Fahrzeuges (1) zugeordnet sind,wobei die Luftmischeinheit (4) manuell bedienbar ausgebildet ist oder die Luftmischeinheit (4) mit einer Temperaturklappe (18) und einer Volumenklappe (19) automatisch über ein Klimasteuergerät des Fahrzeuges (1) geregelt oder ferngesteuert ausgebildet ist, wobei die Temperaturklappe (18) und die Volumenklappe (19) elektrisch angetrieben ausgeführt sind,wobei der Kaltluftkanal (5) einen Kaltluftauslass (17) zur Abgabe von Kaltluft an die Umgebung und einen stromabwärts des Kaltluftauslasses (17) angeordneten Kaltluftanschluss zur Führung von Kaltluft zur Luftmischeinheit (4) aufweist,wobei der Warmluftkanal (6) einen Warmluftauslass (16) zur Abgabe von Warmluft an die Umgebung und einen stromabwärts des Warmluftauslasses (16) angeordneten Warmluftanschluss zur Führung von Warmluft zur Luftmischeinheit (4) aufweist,wobei die Luftmischeinheit (4) zwischen dem Kaltluftkanal (5) und dem Warmluftkanal (6) angeordnet ist, eine Temperaturklappe (18) zum Einstellen des Verhältnisses von warmer Luft zu kalter Luft an einer Verbindung des Kaltluftanschlusses und des Warmluftanschlusses vorgesehen ist und nachfolgend eine Volumenklappe (19) zur Einstellung des Luftvolumenstroms am Luftauslass (20) der Luftmischeinheit (4) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Mehrzonenklimaanlage für Fahrzeuge, deren Fahrgastzelle mehrere Klimatisierungszonen aufweist, welche mit wahlweise verschiedenen Lufttemperaturen und Luftvolumenströmen versorgt werden sollen.
  • Das Anwendungsgebiet der Erfindung liegt insbesondere bei Klimaanlagen für Busse, in denen eine Vielzahl von gegebenenfalls unterschiedlich zu klimatisierenden Sitzplätzen entsprechend individueller Anforderungen der Fahrgäste zu klimatisieren sind.
  • Die Erfindung wird insbesondere bei Elektrofahrzeugen sowie bei Hybridfahrzeugen mit kombiniertem elektro- und verbrennungsmotorischem Antrieb sowie bei Brennstoffzellenfahrzeugen und hocheffizienten verbrennungsmotorisch angetriebenen Fahrzeugen mit mehreren Klimatisierungszonen eingesetzt. Bei vorgenannten Fahrzeugen besteht hinsichtlich der Klimatisierung und Erwärmung der Fahrgastzelle das Problem, dass die genannten Fahrzeugtypen nicht genug Abwärme produzieren, um die Fahrzeugkabine im Winter den Anforderungen des thermischen Komforts entsprechend zu beheizen.
  • Dieses Problem wird teilweise dadurch gelöst, dass im Stand der Technik elektrische Heizer (PTC) als Zusatzheizer in Kombination mit einer Klimaanlage einsetzt werden, wobei die in die Fahrzeugkabine einströmende Luft durch die Klimaanlage nur gekühlt werden kann. Besonders bei Fahrzeugen mit einer Vielzahl von Klimatisierungszonen, wie es beispielsweise bei Bussen der Fall ist, besteht jedoch ein höherer Energiebedarf, um die Anforderungen der Fahrzeuginsassen zu erfüllen. Der Energiebedarf für die Klimatisierung und insbesondere auch zur Heizung des gesamten Innenraumluftvolumens von Bussen beispielsweise ist so hoch, dass aus Kapazitätsgründen häufig ein zusätzliches Aufdachsystem für die Klimatechnik installiert werden muss, um die Anforderungen an den Klimakomfort der Insassen zu erfüllen.
  • Eine weitere bekannte Möglichkeit nach dem Stand der Technik gattungsgemäße Fahrzeuge mit ausreichend Wärme zu versorgen besteht darin, die Klimatisierungssysteme mit einer Wärmepumpenfunktion auszustatten. Dafür ist allerdings deutlich mehr Bauraum erforderlich im Vergleich zur elektrischen Beheizung.
    Auch ist bekannt, dass zumeist die Heiz- und Kühlleistung für die ersten Sitzreihen ausreicht, jedoch nicht für alle Passagiere komfortabel temperierte Luft bereitsteht.
    Die Wärmepumpensysteme für Fahrzeuge weisen in Bezug auf die Funktionsmodi gemeinsame Merkmale auf.
    Im Kühlbetrieb wird die zur Verdampfung des Kältemittels benötigte Wärme aus der Zuluft zur Fahrzeugkabine im Verdampfer des Kältemittelkreislaufes aufgenommen und die Zuluft dadurch gekühlt. Im Kondensator/Gaskühler des Kältemittelkreislaufes wird die aufgenommene Wärme auf einem höheren Temperaturniveau an die Umgebung abgegeben.
  • Im Heizbetrieb wird die zur Verdampfung des Kältemittels notwendige Wärme aus einer Abwärmequelle, beispielsweise aus der Umgebung, aufgenommen. Im Kondensator/Gaskühler des Innenraums wird die Wärme auf einem hohen Temperaturniveau über die Zuluft an die Fahrzeugkabine abgegeben. Dabei wird in Wärmepumpensystemen die Umgebungsluft als eine der Hauptwärmequellen genutzt. Das Kältemittel wird verdampft, indem Wärme aus der Umgebungsluft aufgenommen wird, entweder direkt in einem Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager oder indirekt in einem Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager.
  • Nachteilig an den vorbeschriebenen Lösungsansätzen nach dem Stand der Technik ist, dass die Luft für die Temperierung und Kühlung der gesamten zumeist relativ großräumigen Fahrzeugkabine zumeist im vorderen Teil des Fahrzeuges konditioniert wird. Von dort aus muss das gesamte Innenvolumen des Fahrzeuges dann mit der konditionierten Luft versorgt werden. Die zentrale Konditionierung der Luft und deren dezentrale Verteilung kostet viel Energie und den Systemen fehlt in aller Regel die Dynamik. Die Verzögerung zwischen der Anforderung einer bestimmten Lufttemperatur und die spürbare Reaktion darauf wird häufig als unangenehm empfunden.
  • In der EP 1 604 849 A1 wird eine Vorrichtung zur Regelung der Temperatur des Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs beschreiben.
  • In der DE 10 2015 207 645 A1 wird ein Heizpaneel für ein Fahrzeug beschrieben, das Fahrgäste durch ferne bzw. langwellige Infrarotstrahlung mit Wärme versorgt.
  • In der DE 10 2015 210 624 A1 werden ein Schienenfahrzeug mit einer Temperierungseinrichtung für den Innenraum sowie ein Verfahren zur Temperierung eines Innenraums eines Schienenfahrzeugs, beschrieben.
  • In der DE 10 2015 004 308 A1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Omnibus-Klimaanlage beschrieben.
  • In der DE 10 2012 108 891 A1 wird ein Klimatisierungssystem zur Konditionierung der Luft eines Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs beschrieben.
  • In der AT 259 618 B wird eine Seitengangheizung für ein Fahrzeug mit Abteilen und als Vorraum zu diesen dienendem Seitengang, das mit einer Lüftungs- oder Klimaanlage versehen ist beschrieben, bei der jedem Abteil ein Luftgemischgerät zugeordnet ist, in das über je ein Ventil eine Zuleitung für kältere und eine Zuleitung für wärmere Luft mündet, wobei die Zuleitung für kältere Luft und die Zuleitung für wärmere Luft von je einer für alle Abteile gemeinsamen, entlang dem Fahrzeug verlaufenden Verteilleitung abzweigen.
  • In der JP 2001- 163 033 A wird ein Betriebsgerät für eine Klimaanlage beschrieben.
  • In der JP 2007- 131 202 A wird eine Klimatisierungssteuerung für Fahrzeuge beschrieben.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Mehrzonenklimaanlage für Fahrzeuge bereitzustellen, welche ohne nennenswerte Verzögerung und an einer Vielzahl von zu klimatisierenden Zonen effizient eine Versorgung mit konditionierter Luft ermöglicht. Dabei soll insbesondere erreicht werden, dass in den verschiedenen Zonen der Mehrzonenklimaanlage auch verschiedene Anforderungen hinsichtlich Temperatur der Luft und Größe des Luftvolumenstroms erfüllt werden können.
  • Die Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird insbesondere durch eine Mehrzonenklimaanlage für Fahrzeuge mit mehreren Klimatisierungszonen, wie Busse, gelöst, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Lufttemperiereinheit zeitgleich Warmluft und Kaltluft erzeugend ausgebildet ist. Die Kaltluft wird über einen Kaltluftkanal und die Warmluft über einen Warmluftkanal getrennt voneinander als Doppelstrang über die Länge des Fahrzeuges kontinuierlich transportiert. Entlang des Doppelstranges des Kaltluftkanals und des Warmluftkanals sind dezentrale Luftmischeinheiten vorgesehen, welche mindestens einen Luftauslass aufweisen und mit welchen je nach Steuerung oder Regelung der Luftmischeinheiten aus der Warmluft und aus der Kaltluft der in der Klimatisierungszone gewünschte oder vorgegebene Luftzustand hergestellt wird. Ein Luftauslass einer Luftmischeinheit ist örtlich einer Klimatisierungszone des Fahrzeuges zugeordnet, sodass aus jedem Luftauslass einer Luftmischeinheit eine Klimatisierungszone mit Luft entsprechend in der Luftmischeinheit eingestellter Parameter versorgt wird. Die Luftmischeinheit der Mehrzonenklimaanlage ist manuell bedienbar ausgebildet oder mit einer Temperaturklappe und einer Volumenklappe automatisch über ein Klimasteuergerät des Fahrzeugs geregelt oder ferngesteuert ausgebildet, wobei die Temperaturklappe und die Volumenklappe elektrisch angetrieben ausgeführt sind. Der Kaltluftkanal der Mehrzonenklimaanlage weist einen Kaltluftauslass zur Abgabe von Kaltluft an die Umgebung und einen stromabwärts des Kaltluftauslasses angeordneten Kaltluftanschluss zur Führung von Kaltluft zur Luftmischeinheit auf. Der Warmluftkanal der Mehrzonenklimaanlage weist einen Warmluftauslass zur Abgabe von Warmluft an die Umgebung und einen stromabwärts des Warmluftauslasses angeordneten Warmluftanschluss zur Führung von Warmluft zur Luftmischeinheit auf. Die Luftmischeinheit der Mehrzonenklimaanlage ist zwischen dem Kaltluftkanal und dem Warmluftkanal angeordnet, eine Temperaturklappe zum Einstellen des Verhältnisses von warmer Luft zu kalter Luft ist an einer Verbindung des Kaltluftanschlusses und des Warmluftanschlusses vorgesehen und nachfolgend ist eine Volumenklappe zur Einstellung des Luftvolumenstroms am Luftauslass der Luftmischeinheit angeordnet.
  • Vorteilhaft wird die Erfindung mit einer Lufttemperiereinheit realisiert, die einen relativ einfach aufgebauten Kältemittelkreislauf mit Verdichter, Kondensator, Expansionsorgan und Verdampfer aufweist. Dabei ist der Kondensator im Warmluftkanal und der Verdampfer im Kaltluftkanal angeordnet. Die zu konditionierende Luft wird von einem Gebläse in den Kaltluftkanal und den Warmluftkanal, entsprechend jeweils durch den Verdampfer oder den Kondensator hindurch, gefördert.
  • Besonders bevorzugt ist für die Erzeugung eines Warmluftstromes und die Erzeugung eines Kaltluftstromes jeweils ein separates Gebläse in der Lufttemperiereinheit getrennt voneinander steuer- und regelbar angeordnet. Somit wird der Warmluftstrom durch ein Gebläse erzeugt, welches Luft durch den Kondensator hindurch in den Warmluftkanal fördert und analog wird der Kaltluftstrom durch ein separates Gebläse erzeugt, welches Luft durch den Verdampfer hindurch in den Kaltluftkanal befördert. Dies hat den Vorteil, dass je nach Umgebungsbedingungen, beispielsweise in der kalten Jahreszeit, auf einen intensiven Kaltluftstrom verzichtet werden kann und analog in der warmen Jahreszeit der Warmluftstrom energiesparend reduziert werden kann.
  • Das Gebläse weist vorteilhaft Anschlüsse für die Zufuhr von Außen- und/oder Innenraumluft auf, wobei die Regelung des Verhältnisses der Luftzufuhr zueinander in üblicher Weise durch Stellorgane, wie Klappen oder Ähnliches, realisiert ist.
  • Vorteilhaft sind der Kaltluftkanal und der Warmluftkanal seitlich oder an der Decke des Fahrzeuges angeordnet.
  • Die Lufttemperiereinheit ist bevorzugt auf oder am Dach des Fahrzeuges angeordnet.
  • Insbesondere bei Elektrofahrzeugen wird vorteilhaft eine Batteriekühleinheit parallel zum Verdampfer der Lufttemperiereinheit in den Kältemittelkreislauf eingebunden. Die Batteriekühleinheit wird im weiteren Sinne auch dazu verwendet, elektronische Bauelemente oder Schaltkreise sowie weitere elektrische Abwärmequellen innerhalb des Fahrzeuges in das Thermomanagementsystem des Fahrzeuges einzubinden und beispielsweise bei Wärmeanforderung an die Mehrzonenklimaanlage über die Wärmepumpenfunktion des Systems zur Beheizung des Fahrzeuges zu nutzen.
  • Es ist unter bestimmten Umständen vorteilhaft, mehrere Lufttemperiereinheiten entlang des Doppelstranges vorzusehen und Kalt- und Warmluft in die entsprechenden Kanäle an mehreren Stellen einzuspeisen.
  • Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung besteht darin, dass die Klimatisierungszonen unmittelbar Sitzplätzen in den Fahrzeugen zugeordnet sind, wobei die Sitzplätze vorteilhaft Sensoren zur Belegung der Sitze aufweisen. Dadurch kann bei einer automatischen Steuerung und Regelung der Mehrzonenklimaanlage die Belegung der Sitzplätze und damit die Versorgung der zugeordneten Klimatisierungszonen automatisch in das Regelsystem einbezogen werden.
  • Bevorzugt wird zusätzlich zur vorangehend charakterisierten Mehrzonenklimaanlage innerhalb einer Klimatisierungszone und insbesondere im Fußraum einer solchen Zone eine Infrarotheizung angeordnet, um nicht die gesamte Fahrzeugkabine beziehungsweise die gesamte Klimatisierungszone bei kühleren Temperaturen auf ein hohes Temperaturniveau heizen zu müssen, sondern dass gezielt im Fußraum mit Blick auf die Behaglichkeitsanforderungen der Fahrzeuginsassen nur lokal eine erhöhte Temperatur erreicht wird.
  • Die Luftmischeinheit weist Anschlüsse für den Kaltluftkanal und den Warmluftkanal auf und ist zwischen Kaltluftkanal und Warmluftkanal angeordnet. Die Luftmischeinheit besitzt eine Temperaturklappe zur Einstellung des Verhältnisses von warmer Luft zu kalter Luft und in Luftströmungsrichtung nachfolgend ist eine Volumenklappe zur Einstellung des Luftvolumenstromes am Luftauslass der Luftmischeinheit angeordnet.
  • Die Luftmischeinheit ist mit der Temperaturklappe und der Volumenklappe automatisch über ein Klimasteuergerät des Fahrzeuges geregelt oder ferngesteuert ausgebildet. Die Klappen sind dabei elektrisch angetrieben.
  • Alternativ zur vorgenannten Ausführungsvariante ist die Luftmischeinheit manuell bedienbar ausgebildet, wobei ein Bedienelement in der Form eines Knopfes beispielsweise vorgesehen ist. Der Knopf steuert über die Drehung die Temperatur des Luftvolumens und über ein axiales Verschieben des Knopfes kann die Luftmenge des Luftvolumenstromes reguliert werden.
  • Je nach Ausgestaltung weist eine Luftmischeinheit vorteilhaft mehrere Luftauslässe auf, die der Konditionierung einer oder mehrerer Klimatisierungszonen dienen.
  • Der Kältemittelkreis der Lufttemperiereinheit wird bevorzugt mit R744 als Kältemittel betrieben, wobei der Kondensator bevorzugt als kombinierter Kältemittelspeicher und Trockner ausgebildet ist.
  • Die Konzeption der Erfindung wird zusammengefasst darin gesehen, dass Lufttemperiereinheiten jeweils mindestens einen Warm- und einen Kaltluftkanal kontinuierlich mit entsprechend konditionierter Luft versorgen. Der Warmluft- und der Kaltluftkanal reicht von der Front bis zum Heck des Fahrzeuges. Die beiden Kanäle sind als Doppelstrang ausgeführt. Die Luftströme können individuell mittels verteilter einzelner Luftdüsen an der Position der jeweiligen Klimatisierungszone beziehungsweise der Passagiere gemischt und deren Luftmengen eingestellt werden. Die Luftauslässe in Form von Luftdüsen sind dabei Teil der Luftmischeinheit, welche einen Teil des Kaltluftstromes und einen Teil des Warmluftstromes dezentral für eine oder mehrere Klimatisierungszonen mischt. Die Düsen für den Luftauslass sind im Dachhimmel jeweils über den einzelnen Passagieren oder seitlich von ihnen verortet.
    Innerhalb der Regelung der Mehrzonenklimaanlage werden bei Vorkonditionierung der Sitze oder bei belegten Sitzen die Luftdüsen geöffnet und die optionalen Infrarotstrahler bei Bedarf zugeschaltet.
    Dies ist in den Ausgestaltungsvarianten möglich, wo Sensoren zur Belegung der Sitze im System integriert sind. Durch den modularen Aufbau können ein, zwei oder mehrere Lufttemperiereinheiten in einem Verbund angeordnet werden. Ebenso ist die Anzahl der Luftmischeinheiten und der Luftauslässe frei skalierbar vom einzelnen Fahrer im Lieferwagen bis hin zu Mehrsitzern mit mehreren Sitzreihen wie Bussen.
    Die Lufttemperiereinheiten beinhalten einen Kältemittelkompressor, einen Kondensator mit Hochdruckkältemittelspeicher und Trockner sowie eine Unterkühlstrecke, ein Expansionsorgan und einen Kältemittelverdampfer. Die Lufttemperiereinheit kann im Vorderwagen, auf dem Dach und/oder im Dachhimmel untergebracht werden. Wahlweise kann der Kältemittelkompressor auch außerhalb dieser Lufttemperiereinheiten untergebracht werden, um Geräusche und Vibrationen im Innenraum zu reduzieren.
    Das System wird vorteilhaft um eine weitere Kühlfunktion oder Abwärmenutzung optional erweitert.
    Die Lufttemperiereinheiten versorgen einen Kondensatorpfad, den Warmluftpfad und einen Verdampferpfad, den Kaltluftpfad. Bevorzugt hat jeder Pfad sein eigenes Gebläse.
  • Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass die Mehrzonenklimaanlage eine Innenraumkühlung sowie eine Entfeuchtung und eine Beheizung der Fahrgastzelle energieeffizient erlaubt. Die Fahrbatterie und weitere elektrische Antriebsstrangkomponenten können passiv oder aktiv von dem Kältemittelkreislauf der Lufttemperiereinheit gekühlt werden. Der Grad der Abwärmenutzung und somit die Effizienz des Heizsystems sind sehr hoch und die Systeme sind flexibel nutzbar.
  • Der Gesamtenergiebedarf wird durch folgende Effekte reduziert.
    Reduktion des elektrischen Verbrauches durch Wärmepumpennutzung zur Effizienzsteigerung des Heizsystems durch die Lufttemperiereinheiten und Reduktion der notwendigen Heizleistung durch verteilte Komfortsysteme. Es muss nicht mehr der ganze Innenraum temperiert werden, da gezielt lokal je nach Bedarf und Anforderung gekühlt oder beheizt werden kann.
    Der Betrieb der Mehrzonenklimaanlage zum Erreichen und Erhalt des Innenraumkomforts ist deutlich effizienter im Vergleich mit einem reinen PTC-Heizsystem. Somit ergibt sich bei einem rein elektrisch betriebenen Fahrzeug ein Reichweitengewinn und ein Komfortgewinn. Bei einem Hybridantrieb reduziert sich der Ausstoß an Kohlendioxid pro Kilometer.
  • Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass trotz luftseitiger Verschaltung eine ausreichende Kühlleistung bereitsteht. Besonders vorteilhaft ist, dass jeder Passagier individuell den Luftvolumenstrom und die Temperatur der Luft steuern kann. Vorteilhaft ist auch, dass die kältemittelseitigen Verrohrungen der Mehrzonenklimaanlage sehr einfach und zentralisiert erfolgen können, sodass auch das Leckagerisiko für das Kältemittel reduziert ist.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
    • 1: Bus mit Mehrzonenklimaanlage,
    • 2: Schaltbild Lufttemperiereinheit als Prinzipdarstellung,
    • 3: Schaltbild Lufttemperiereinheit im Heizbetrieb,
    • 4: Schaltbild Lufttemperiereinheit im Kühlbetrieb,
    • 5: Luftmischeinheit mit einem Luftauslass und
    • 6: Luftmischeinheit mit mehreren Luftauslässen.
  • In 1 ist prinziphaft ein Fahrzeug 1 als Bus mit einer Vielzahl von Klimatisierungszonen 2, die Sitzplätzen zugeordnet sind, dargestellt. Die Klimatisierungszonen 2 werden durch Luftauslässe 20 der Luftmischeinheiten 4 mit konditionierter Luft versorgt. Die konditionierte Luft wird im gezeigten Ausführungsbeispiel von zwei Lufttemperiereinheiten 3 in einen Doppelstrang aus einem Kaltluftkanal 5 und einem Warmluftkanal 6 zur Verfügung gestellt. Der Kaltluftkanal 5 weist endseitig eine Abluftklappe 8 auf und der Warmluftkanal 6 wird endseitig durch eine Abluftklappe 7 verschlossen.
    In dem Fahrzeug 1 bilden sich entsprechend der Anzahl der Sitze Klimatisierungszonen 2, welche durch die im Dachhimmel des Fahrzeuges 1 angeordneten Luftauslässe 20 mit der konditionieren Luft versorgt werden. Die Klimatisierungszonen 2 besitzen im unteren Bereich, im Fußraum des Fahrzeuges 1, zusätzliche Fußraumheizer 9, die gezielt den Fußraum, beispielsweise als Infrarotstrahlungsheizer, beheizen.
  • In 2 ist eine Lufttemperiereinheit 3 dargestellt. Die Lufttemperiereinheit 3 weist einen Kältemittelkreislauf auf, der aus den Grundkomponenten Verdichter 10 sowie Kondensator 11, Expansionsorgan 13 und Verdampfer 12 besteht. Die Komponenten des Kältemittelkreislaufes sind in üblicher Weise im Kreislauf verrohrt und beim Betreiben des Kreislaufes entsteht im Kondensator 11 Wärme, mit der ein Luftvolumenstrom aus einem Gebläse 15 erwärmt und in den Warmluftkanal 6 eingespeist wird. Zeitgleich und parallel dazu wird zu kühlende Luft über ein Gebläse 15 durch den Verdampfer 12 in den Kaltluftkanal 5 gefördert. Die Verdampfung des Kältemittels im Verdampfer 12 des Kältemittelkreislaufs führt zur Kühlung dieses Luftstromes. Die Lufttemperiereinheit 3 selbst stellt ein platzsparend und kompakt aufgebautes Kälte- und Wärmepumpenmodul dar, welches sowohl einen Kaltluft- als auch einen Warmluftstrom kontinuierlich erzeugen kann. Eine Batteriekühleinheit 14 erweitert in der dargestellten Ausführung den Kältemittelkreislauf, um beispielsweise die Antriebsbatterie oder auch weitere elektronische Bauteile und Abwärmeerzeuger in den Kreislauf einzubinden. Dabei werden zu kühlende Elemente gekühlt und gleichzeitig Wärme für zu beheizende Bereiche abgegeben.
    Der Kondensator 11 ist mit einem Speicher und Trockner als Kombinationsbauelement ausgeführt.
  • In 3 ist eine Lufttemperiereinheit 3 ähnlich zu 2 dargestellt, welche mit Blick auf den Kaltluftkanal 5 um einen Kaltluftauslass 17 mit zugehöriger Klappe erweitert ist. Über den dargestellten Kaltluftauslass 17 kann die Lufttemperiereinheit 3 im Heizmodus die Kaltluft in die Umgebung ableiten. Der Verdampfer 12 des Kältemittelkreislaufes stellt somit im Wesentlichen die Wärme für die Wärmepumpenfunktion des Kondensators 11 zur Verfügung. In diesem Betriebsmodus wird bevorzugt Außenluft im Verdampfer 12 gekühlt und dieser Außenluft somit Wärme entzogen, wobei die gekühlte Außenluft unmittelbar nach dem Verdampfer 12 über den Kaltluftauslass 17 in die Umgebung abgeleitet wird.
  • In 4 ist eine Lufttemperiereinheit 3 analog den 2 und 3 dargestellt, wobei hier der Kühlmodus gezeigt ist. Im Kühlmodus verlässt der Warmluftstrom das System über den Warmluftauslass 16 mit entsprechenden Klappen unmittelbar nach der Wärmeaufnahme im Kondensator 11. Dieser Modus wird wie erwähnt überwiegend im Kühlmodus realisiert und die Kondensationswärme wird im Kälteanlagenbetrieb an die Umgebung abgeführt.
  • In 5 ist der Doppelstrang des Kaltluftkanals 5 und des Warmluftkanals 6 dargestellt. Die beiden Kanäle 5, 6 werden verbunden durch eine Luftmischeinheit 4. Die Luftmischeinheit 4 verbindet den Warmluftkanal 6 und den Kaltluftkanal 5 und greift entsprechend schematisch durch einen Pfeil angedeutet die entsprechend temperierten Luftströme aus den Kanälen ab. Mittels der Temperaturklappe 18 wird das Verhältnis von Kaltluft zu Warmluft und damit die entsprechende Temperatur des resultierenden Luftstromes hergestellt. Mit der Volumenklappe 19, welche der Temperaturklappe 18 in Luftströmungsrichtung nachgeschaltet ist, wird schließlich der Volumenstrom der austretenden Luft am Luftauslass 20 entweder manuell durch den Insassen direkt oder ferngesteuert eingestellt.
    Alternativ wird die Regelung der Lufttemperatur, der Luftfeuchte sowie der Luftvolumenstrom über das Klimasteuersystem des Fahrzeuges 1 realisiert.
  • In 6 ist eine Luftmischeinheit 4 dargestellt, welche im Unterschied zur Luftmischeinheit 4 nach 5 nach der Regelung der Temperatur durch die Temperaturklappe 18 mehrere Luftauslässe 20 aufweist, welche jeweils mit einer Volumenklappe 19 ausgestattet sind. Bei dieser Ausgestaltung wird die Luft für die Klimatisierungszone 2 für mehrere Zonen gleich geregelt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeug
    2
    Klimatisierungszone
    3
    Lufttemperiereinheit
    4
    Luftmischeinheit
    5
    Kaltluftkanal
    6
    Warmluftkanal
    7
    Abluftklappe
    8
    Abluftklappe
    9
    Fußraumheizer
    10
    Verdichter
    11
    Kondensator mit Speicher und Trockner
    12
    Verdampfer
    13
    Expansionsorgan
    14
    Batteriekühleinheit
    15
    Gebläse
    16
    Warmluftauslass mit zugehörigen Klappen
    17
    Kaltluftauslass mit zugehörigen Klappen
    18
    Temperaturklappe
    19
    Volumenklappe
    20
    Luftauslass

Claims (13)

  1. Mehrzonenklimaanlage für Fahrzeuge (1) mit mehreren Klimatisierungszonen (2), insbesondere für Busse, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lufttemperiereinheit (3) zeitgleich Warmluft und Kaltluft erzeugend ausgebildet ist, wobei die Kaltluft über einen Kaltluftkanal (5) und die Warmluft über einen Warmluftkanal (6) getrennt voneinander als Doppelstrang über die Länge des Fahrzeuges (1) verlaufen und dass dezentrale Luftmischeinheiten (4) mit mindestens einem Luftauslass (20) entlang des Doppelstranges angeordnet sind und dass die Luftauslässe (20) den Klimatisierungszonen (2) des Fahrzeuges (1) zugeordnet sind, wobei die Luftmischeinheit (4) manuell bedienbar ausgebildet ist oder die Luftmischeinheit (4) mit einer Temperaturklappe (18) und einer Volumenklappe (19) automatisch über ein Klimasteuergerät des Fahrzeuges (1) geregelt oder ferngesteuert ausgebildet ist, wobei die Temperaturklappe (18) und die Volumenklappe (19) elektrisch angetrieben ausgeführt sind, wobei der Kaltluftkanal (5) einen Kaltluftauslass (17) zur Abgabe von Kaltluft an die Umgebung und einen stromabwärts des Kaltluftauslasses (17) angeordneten Kaltluftanschluss zur Führung von Kaltluft zur Luftmischeinheit (4) aufweist, wobei der Warmluftkanal (6) einen Warmluftauslass (16) zur Abgabe von Warmluft an die Umgebung und einen stromabwärts des Warmluftauslasses (16) angeordneten Warmluftanschluss zur Führung von Warmluft zur Luftmischeinheit (4) aufweist, wobei die Luftmischeinheit (4) zwischen dem Kaltluftkanal (5) und dem Warmluftkanal (6) angeordnet ist, eine Temperaturklappe (18) zum Einstellen des Verhältnisses von warmer Luft zu kalter Luft an einer Verbindung des Kaltluftanschlusses und des Warmluftanschlusses vorgesehen ist und nachfolgend eine Volumenklappe (19) zur Einstellung des Luftvolumenstroms am Luftauslass (20) der Luftmischeinheit (4) angeordnet ist.
  2. Mehrzonenklimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufttemperiereinheit (3) einen Kältemittelkreislauf mit Verdichter (10), Kondensator (11), Expansionsorgan (13) und Verdampfer (12) aufweist, wobei der Kondensator (11) im Warmluftkanal (6) und der Verdampfer (12) im Kaltluftkanal (5) angeordnet sind und Luft von einem Gebläse (15) in den Kaltluftkanal (5) und den Warmluftkanal (6) durch den Verdampfer (12) und den Kondensator (11) hindurch förderbar ist.
  3. Mehrzonenklimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Erzeugung eines Warmluftstromes und eines Kaltluftstromes jeweils ein Gebläse (15) in der Lufttemperiereinheit (3) getrennt voneinander steuer- und regelbar angeordnet sind.
  4. Mehrzonenklimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse (15) Anschlüsse für die Zufuhr von Außenluft und/oder Innenraumluft mit der Regelung des Verhältnisses der Luftzufuhr zueinander aufweist.
  5. Mehrzonenklimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kaltluftkanal (5) und der Warmluftkanal (6) seitlich oder an der Decke des Fahrzeuges (1) angeordnet sind.
  6. Mehrzonenklimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufttemperiereinheit (3) auf oder am Dach des Fahrzeuges (1) angeordnet ist.
  7. Mehrzonenklimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Batteriekühleinheit (14) parallel zum Verdampfer (12) der Lufttemperiereinheit (3) ausgebildet ist.
  8. Mehrzonenklimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Lufttemperiereinheiten (3) vorgesehen sind.
  9. Mehrzonenklimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimatisierungszonen (2) Sitzplätzen zugeordnet sind und dass die Sitzplätze Sensoren zur Belegung der Sitze aufweisen.
  10. Mehrzonenklimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Infrarotheizung im Fußraum einer Klimatisierungszone (2) angeordnet ist.
  11. Mehrzonenklimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Luftmischeinheit (4) manuell bedienbar ausgebildet ist, ein Bedienelement in der Form eines Knopfes vorgesehen ist, welches über die Drehung die Temperatur des Luftvolumenstromes steuert und über ein axiales Verschieben des Knopfes die Luftmenge des Luftvolumenstromes steuert.
  12. Mehrzonenklimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Luftmischeinheit (4) mehrere Luftauslässe (20) aufweist.
  13. Mehrzonenklimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf der Lufttemperiereinheit (3) R744 als Kältemittel aufweist und dass der Kondensator (11) als kombinierter Kältemittelspeicher und Trockner ausgebildet ist.
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