DE10204707A1

DE10204707A1 - Zusatzheizvorrichtung für einen Fahrzeugraum

Info

Publication number: DE10204707A1
Application number: DE10204707A
Authority: DE
Inventors: Frank Erbacher
Original assignee: Webasto Thermosysteme GmbH; Webasto Thermosysteme International GmbH
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2002-02-05
Filing date: 2002-02-05
Publication date: 2003-08-21

Abstract

Die Zusatzheizvorrichtung (10) ist mit einem flächigen Wärmeabgabemittel (26) zum Anordnen an einer Wandung des Fahrzeugraums (12) oder eines Innenraumes eines Gebäudes versehen. Um ein Fahrzeug oder Gebäude mit einer derartigen Zusatzheizvorrichtung (10) vorzusehen, bei dem die erforderliche Heizleistung auf kostengünstige Weise bereitgestellt werden kann und dessen Innenraum (12) insbesondere anfänglich besonders schnell aufgeheizt werden kann, ist das flächige Wärmeabgabemittel (26) mit einem gut wärmeleitenden Flächenelement (30) gebildet, an dessen Fläche mindestens ein Wärmerohr (34, 36, 38, 40) verläuft, das wärmeleitend an das Flächenelement (30) gekoppelt ist.

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Zusatzheizvorrichtung für einen Fahrzeugraum oder einen Raum eines Gebäudes mit einem flächigen Wärmeabgabemittel zum Anordnen an einer Wandung des Fahrzeugraums. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer derartigen Zusatzheizvorrichtung.
Zusatzheizvorrichtungen werden in Fahrzeugräumen verwendet, um den jeweiligen Fahrzeugraum zusätzlich zu oder unabhängig von einer mit einem Fahrzeugmotor gekoppelten Fahrzeug-Klimaanlage aufheizen zu können. Darüber hinaus werden Heizeinrichtungen in Gestalt von Wandheizungen auch bei Innenräumen von Gebäuden verwendet.
Aus DE 199 52 718 A1 ist eine elektrisch beheizbare Platte für Innenräume von Fahrzeugen bekannt, die strengen Gewichts- und Volumenbeschränkungen unterliegen, vorzugsweise von Flugzeugen. Die Platte findet vornehmlich Anwendung im Fußbodenbereich. Die Platte ist mit einem Heizdraht versehen, der über die Fläche der Platte verteilt ausgelegt ist. Die Platte selbst besteht aus Metall, vorzugsweise einem Leichtmetall.
Aus DE 196 47 935 A1 ist eine elektrische Innenraumheizung für Wohnwagen oder dergleichen bekannt, die eine großflächige, die raumumschließenden Innenwände bedeckende Widerstandsheizung umfasst. Diese ist aus Widerstandsheizelementen gebildet, die unter anderem auch an der Decke des Innenraums angeordnet sein können. Die Widerstandsheizelemente weisen eine elektrisch leitfähige Heizschicht auf, die aus einem Gemisch von Kohlenstoff, Graphitteilchen oder Kohlenstoff-Fasern mit einem wasserverdünnbaren Bindemittel in Form von Wasserglas zusammengesetzt ist. Die Heizschicht kann eine glatte wischfeste Oberfläche aufweisen, die mit einem optisch ansprechenden Überzug versehen ist. Sie beheizt im Bereich langwelliger Infrarotstrahlung, die ein homogenes Strahlungsklima erzeugt. Aus der Druckschrift ist es ferner bekannt, ein aus flächenförmig nebeneinanderliegenden Heizungsrohren gebildetes Heizungssystem zum Beheizen eines Transportfahrzeugs oder bei einer Fußbodenheizung eines Omnibusses zu verwenden.
Die bekannten Zusatzheizvorrichtungen weisen den Nachteil auf, dass sie konstruktiv verhältnismäßig aufwendig gestaltet sind und teilweise beim anfänglichen Aufheizen sich relativ träge verhalten.

Zugrundeliegende Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug oder ein Gebäude mit einer eingangs genannten Zusatzheizvorrichtung vorzusehen, bei dem die erforderliche Heizleistung auf kostengünstige Weise bereitgestellt werden kann und dessen Fahrzeugraum bzw. Gebäuderaum insbesondere anfänglich besonders schnell aufgeheizt werden kann.

Erfindungsgemäße Lösung

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer eingangs genannten Zusatzheizvorrichtung bzw. Heizung gelöst, bei der das flächige Wärmeabgabemittel mit einem gut wärmeleitenden Flächenelement gebildet ist, an dessen Fläche mindestens ein Wärmerohr verläuft, das wärmeleitend an das Flächenelement gekoppelt ist. Ferner ist die Aufgabe mit einem Fahrzeug gelöst, das mit einer derartigen Zusatzheizvorrichtung versehen ist.
Erfindungsgemäß wird einem wärmeleitenden Flächenelement der Zusatzheizvorrichtung Wärmeenergie mit Hilfe mindestens eines Wärmerohres zugeleitet, das auf der Fläche des Flächenelementes verteilt ausgelegt ist. Auf diese Weise kann dem Flächenelement ausgehend von einer wärmeerzeugenden Einrichtung besonders schnell Wärmeenergie zugeführt werden. Wärmerohre arbeiten auf dem Prinzip des Verdampfens und Kondensierens einer Flüssigkeit in einem im wesentlichen evakuierten Rohr. Der Flüssigkeit wird Wärmeenergie zugeführt und diese dadurch verdampft. Der Dampf gelangt zu verhältnismäßig kalten Stellen des Wärmerohres, wo er kondensiert und Wärmeenergie abgibt. Die kondensierte Flüssigkeit strömt zurück zur wärmeerzeugenden Einrichtung.
Mit der erfindungsgemäßen Zusatzheizvorrichtung kann das vorgesehene Flächenelement besonders schnell und über seine Fläche besonders gleichmäßig verteilt aufgeheizt werden. Die Zusatzheizvorrichtung führt daher zu einem schnellen Aufheizen des Fahrzeugraums und zu einem ausgewogenen Raumklima.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Flächenelement mit einer flexiblen Folie aus einem gut wärmeleitenden Material gestaltet. Die flexible Folie kann insbesondere an gekrümmte Flächen einer Wandung eines Fahrzeugraums angepasst werden und eignet sich daher besonders zum Auskleiden beispielsweise des Dachbereichs eines Personenkraftwagens.
Alternativ kann das Flächenelement mit einem dünnwandigen Formteil aus einem gut wärmeleitenden Material, insbesondere einem Blechformteil gestaltet sein. Ein solches dünnwandiges Formteil ist im wesentlichen starr und kann daher auch automatisch montiert werden. Als Material für das Flächenelement eignet sich insbesondere Kupfer, Edelstahl oder Aluminium, das mittels eines Blechumformprozesses ausgeformt werden kann. Das bzw. die erfindungsgemäß vorgesehenen Wärmerohre können besonders kostengünstig mit einem Strangpressverfahren hergestellt werden. Auch hier kann vorteilhaft Aluminium als Material verwendet werden. Die Strangpressprofile können in einem Pressarbeitsgang oder gegebenenfalls durch Verlöten an eine Folie oder ein dünnwandiges Formteil wärmeleitend angekoppelt sein. Die Ausbildung eines Wärmerohres in Gestalt eines Strangpressprofils kann auch unabhängig von den im Kennzeichen des Anspruchs 2 oder 3 genannten Merkmalen vorgesehen sein, um eine besonders kostengünstige Lösung für das erfindungsgemäß vorgesehene Wärmerohr zu gestalten. Das mindestens eine Wärmerohr kann auf einer Seite und/oder beiden Seiten eines Flächenelementes angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das mindestens eine Wärmerohr in eine im Flächenelement ausgebildete Nut eingelegt und in dieser Nut wärmeleitend festgelegt sein. Auf diese Weise lässt sich eine besonders große Wärmeübergangsfläche zwischen dem mindestens einen Wärmerohr und dem Flächenelement bilden.
Um eine in den Fahrzeugraum besonders stark und weit abstrahlende erfindungsgemäße Zusatzheizvorrichtung zu erhalten, ist es vorteilhaft dass das Flächenheizelement an seiner dem Fahrzeugraum zuzuwendenden Seite mit einer gut wärmeabstrahlenden Oberfläche gestaltet ist. Auf der Seite der gut wärmeabstrahlenden Oberfläche sollte auch das erfindungsgemäß vorgesehene Wärmerohr angeordnet sein. Mit einer derartigen Gestaltung strahlt das Wärmerohr selbst Wärmestrahlung in Richtung des Fahrzeugraums und in Richtung auf die Oberfläche, an der die Wärmestrahlung vorteilhaft reflektiert und in den Fahrzeugraum umgelenkt wird.
Um diese Wirkung zu verstärken, kann die gut wärmeabstrahlende Oberfläche mit einer den Emissionskoeffizienten für Infrarotstrahlung erhöhenden Beschichtung versehen sein, insbesondere in Gestalt einer Lackschicht oder einer Eloxalschicht.
Ein besonders effizienter und zugleich schneller Wärmeenergietransport kann erzielt werden, indem das mindestens eine erfindungsgemäße Wärmerohr als sogenannte Micro-Heatpipe im wesentlichen ringförmig gestaltet ist. Alternativ können ein oder mehrere dünne Rohre vorgesehen sein, die vorteilhaft von einem oder mehreren zentralen wärmezuführenden Einrichtungen ausgehen.
Als wärmezuführende Einrichtung kann vorteilhaft die bewährte Technik eines elektrischen und/oder fossilen Zuheizers verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Zusatzheizvorrichtung kann sehr dünn gestaltet sein und zugleich als großflächiges Wärmeabgabemittel dienen. Sie ist daher besonders zum Anordnen an einem Dach eines Fahrzeugraumes geeignet. Alternativ oder zusätzlich kann die Zusatzheizvorrichtung auch an einer Türe bzw. Türverkleidung, einem Dashboard oder einer Front-, Heck- oder Seitenwand eines Fahrzeugraums vorgesehen sein.
Ferner kann die erfindungsgemäße Zusatzheizvorrichtung besonders energiesparend gestaltet sein, indem das Flächenelement mehrere Bereiche aufweist, die im wesentlichen wahlfrei beheizt werden können, wobei insbesondere mehrere Wärmerohre über die Fläche des Flächenelements verteilt angeordnet sind, denen im wesentlichen wahlfrei von einem oder mehreren Zuheizern Wärmeenergie zugeführt werden kann. Das Zuführen von Wärmeenergie kann durch Abkoppeln oder Abschalten einzelner Zuheizer von den zugehörigen Wärmerohren erfolgen.
Die genannten einzelnen Bereiche des Flächenelements sind am besten mindestens einem Sitzplatz im Fahrzeugraum zugeordnet, so dass auf diese Weise je nach Belegung der Sitzplätze einzelne Klimazonen geschaffen werden können. Dabei wird je nach Belegung der Sitzplätze nicht nur eine Sitzheizung gesteuert, sondern es wird erfindungsgemäß um den Sitz herum ein flächiges Wärmeabgabemittel angeordnet, das einen Wärmeabfluss vom Insassen in Richtung der Außenwände des Fahrzeugraumes verhindert. Die Belegung einzelner Sitze kann beispielsweise mit Hilfe eines Schalters am Sitz erkannt werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zusatzheizvorrichtung für ein Fahrzeug anhand der beigefügten schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Teilansicht eines Fahrzeugraums, in dem eine erfindungsgemäße Zusatzheizvorrichtung angeordnet ist.

Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist eine Zusatzheizvorrichtung 10 dargestellt, die in einem Fahrzeugraum 12 eines weiter nicht dargestellten Personenkraftwagens der Oberklasse angeordnet ist.
Der Fahrzeugraum 12 ist von einem Dach 14 begrenzt, das insbesondere von zwei A-Säulen 16 und zwei B-Säulen 18 gestützt ist. Im Fahrzeugraum 12 befinden sich unter dem Dach 14 ein Fahrersitz 20 und ein Beifahrersitz 22.
Unmittelbar unter einer Außenhaut des Daches 14 ist eine Dachabdeckung 24, der sogenannte Himmel, angeordnet, die aus mehreren großflächigen Textilelementen zusammengesetzt ist. Eines dieser Textilelemente über dem Fahrersitz 20 und dem Beifahrersitz 22 ist in der Fig. 1 weggelassen worden, damit die darunter angeordnete Zusatzheizvorrichtung 10 in der Figur gezeigt werden kann.
Die Zusatzheizvorrichtung 10 ist mit einem flächigen Wärmeabgabemittel 26 unter dem genannten, in der Fig. 1 weggelassenen Textilelement gebildet. Ferner ist ein gleichartiges zweites flächiges Wärmeabgabemittel unter einem Textilelement 28 angeordnet, das sich über nicht dargestellten Sitzen einer Rückbank im Fahrzeugraum 12 innen am Dach 14 befindet.
Das flächige Wärmeabgabemittel 26 ist mit einem Flächenelement 30 in Gestalt einer dünnen Metallfolie aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung gebildet. Am in Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorderen Rand des Flächenelements 30 ist ein elektrisch betriebener Zuheizer 32 mit nicht veranschaulichten PTC- Heizelementen angeordnet. Der Zuheizer 32 erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Breite des Flächenelements 30. Der Zuheizer 32 ist über nicht dargestellte Leitungen in einer der A-Säulen 16 mit einem ebenfalls nicht veranschaulichten Steuergerät elektrisch verbunden.
Am Zuheizer 32 sind wärmeleitend insgesamt vier ringförmige Micro-Heatpipes als Wärmerohre 34, 36, 38 und 40 angebracht. Die Wärmerohre 34 bis 40 sind durch einen Lötbadprozess mit dem Flächenelement 30 wärmeleitend verlötet. Ferner ist das Flächenelement 30 an seiner dem Fahrzeugraum 12 zugewandten Seite mit einer gut wärmeabstrahlenden Oberfläche, insbesondere einer Beschichtung versehen, um gezielt Wärmestrahlung in den Fahrzeugraum 12 zu lenken.
Von den Wärmerohren 34 bis 40 können die beiden in Fig. 1 linken Wärmerohre 34 und 36 sowie die beiden in Fig. 1 rechten Wärmerohre 38 und 40 je in Zweiergruppen durch entsprechendes Steuern und/oder Regeln einzelner Abschnitte des Zuheizers 32 zu- und abgeschaltet werden. Das Zu- und Abschalten erfolgt mit Hilfe des nicht dargestellten Steuergerätes und mehrerer ebenfalls nicht veranschaulichten Sitzbelegungsschalter am Fahrersitz 20 und am Beifahrersitz 22. Es sind ferner zwei Schalter 44 an einer Bedienkonsole 46 im Fahrzeugraum 12 angeordnet, die mit dem Steuergerät betrieblich gekoppelt sind und zum manuellen Zu- und Abschalten bzw. zum Steuern oder Regeln der Heizleistung der einzelnen Wärmerohre 34 bis 40 verwendet werden können.
Im Betrieb der Zusatzheizvorrichtung 10 wird vom Zuheizer 32 Wärmeenergie bereitgestellt, die mit Hilfe einer in den Wärmerohren 34 bis 40 verdampfenden und kondensierenden Flüssigkeit schnell und gleichmäßig über das Flächenelement 30 verteilt werden kann. Die Wärmeenergie wird über die gut wärmeabstrahlende Oberfläche 42 als Infrarotstrahlung durch das nicht dargestellte Textilelement in den Fahrzeugraum 12 abgestrahlt. Bezugszeichenliste 10 Zusatzheizvorrichtung
12 Fahrzeugraum
14 Dach
16 A-Säulen
18 B-Säulen
20 Fahrersitz
22 Beifahrersitz
24 Dachabdeckung
26 flächiges Wärmeabgabemittel
28 Textilelement
30 Flächenelement
32 Zuheizer
34 Wärmerohr
36 Wärmerohr
38 Wärmerohr
40 Wärmerohr
42 wärmeabstrahlende Oberfläche
44 Schalter
46 Bedienkonsole

Claims

1. Zusatzheizvorrichtung (10) für einen Fahrzeugraum (12) oder einen Innenraum eines Gebäudes mit einem flächigen Wärmeabgabemittel (26) zum Anordnen an einer Wandung des Fahrzeugraums (12), dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Wärmeabgabemittel (26) mit einem gut wärmeleitenden Flächenelement (30) gebildet ist, an dessen Fläche mindestens ein Wärmerohr (34, 36, 38, 40) verläuft, das wärmeleitend an das Flächenelement (30) gekoppelt ist.

2. Zusatzheizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (30) mit einer flexiblen Folie aus einem gut wärmeleitenden Material gestaltet ist.

3. Zusatzheizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (30) mit einem dünnwandigen Formteil aus einem gut wärmeleitenden Material, insbesondere einem Blechformteil gestaltet ist.

4. Zusatzheizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (30) an seiner dem Fahrzeugraum (12) zuzuwendenden Seite mit einer gut wärmeabstrahlenden Oberfläche (42) gestaltet ist.

5. Zusatzheizvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gut wärmeabstrahlende Oberfläche (42) mit einer den Emissionskoeffizienten für Infrarotstrahlung erhöhenden Beschichtung versehen ist, insbesondere in Gestalt einer Lackschicht oder einer Eloxalschicht.

6. Zusatzheizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Wärmerohr (34, 36, 38, 40) im wesentlichen ringförmig gestaltet ist.

7. Zusatzheizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zuführen von Wärmeenergie zu dem mindestens einen Wärmerohr (34, 36, 38, 40) ein elektrischer und/oder fossiler Zuheizer (32) vorgesehen ist.

8. Zusatzheizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (30) zum Anordnen an einem Dach (14) des Fahrzeugraums (12) angepasst ist.

9. Zusatzheizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (30) mehrere Bereiche aufweist, die im wesentlichen wahlfrei beheizt werden können, wobei insbesondere mehrere Wärmerohre (34, 36, 38, 40) über die Fläche des Flächenelementes (30) verteilt angeordnet sind, denen im wesentlichen wahlfrei von einem oder mehreren Zuheizern (32) Wärme zugeführt werden kann.

10. Zusatzheizvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Bereiche des Flächenelements (30) mindestens einem Sitzplatz (20, 22) im Fahrzeugraum (12) zugeordnet sind.

11. Fahrzeug mit einer Zusatzheizvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.

12. Fahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (30) an seiner dem Fahrzeugraum (12) zugewandten Seite mit einer für Wärmestrahlung hochtransparenten Verkleidung, insbesondere einer Textilverkleidung (28) abgedeckt ist.