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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Temperiersystem für
ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen
Temperiersystems für
ein Fahrzeug.
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Bei modernen Kraftfahrzeugen kann
die in den Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft in verschiedener
Weise temperiert werden. Zum einen ist es möglich, durch Aktivieren einer
Klimaanlage die in den Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft zu kühlen bzw.
dieser Luftfeuchtigkeit zu entziehen, wozu derartige Klimaanlagen
im Allgemeinen einen von einem Kältemittel
durchströmten
Verdampfer aufweisen, wobei durch Kältemittelverdampfung eine Kühlwirkung
erzeugt wird und der den Verdampfer umströmenden Luft Wärme entzogen
wird. Weiterhin ist es allgemein bekannt, dass durch Wärmeübertrag
von dem Kühlkreislauf
einer Brennkraftmaschine auf die in den Fahrzeuginnenraum einzuleitende
Luft diese Luft erwärmt
werden kann. Weiterhin ist es bekannt, durch gleichzeitiges Betreiben
der Klimaanlage und durch Wärmeübertrag
von dem Kühlkreislauf
der Brennkraftmaschine auf die einzuleitende Luft einerseits warme
Luft bereitzustellen, andererseits Luft in den Fahrzeuginnenraum
einzuleiten, welcher zumindest ein gewisser Anteil an Feuchtigkeit
entzogen ist. Diese Betriebsart wird vor allem bei vergleichsweise niedrigen
Außentemperaturen
und beispielsweise bei Regen gewählt,
um das Beschlagen der Scheiben zu verhindern, gleichwohl jedoch
angenehme Temperaturen im Fahrzeuginnenraum bereitstellen zu können.
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Ein Problem bei derartigen Systemen
besteht darin, dass die in Klimaanlagen eingesetzten Verdampfer,
die von der zunächst
einen vergleichsweise hohen Feuchtigkeitsanteil transportierenden, in
den Fahrzeuginnenraum einzuleitenden Luft umströmt werden, aufgrund einer schwammartigen
bzw. lamellenartigen Struktur, die zum Erreichen einer hohen Leistungsdichte
erforderlich ist, Feuchtigkeit ansammeln. Dies kann zur Folge haben,
dass im Bereich dieser Verdampfer Keimbildung auftritt bzw. durch übermäßige Feuchtigkeitsansammlung
das Beschlagen der Scheiben nicht verhindert werden kann.
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Aus der
DE 101 49 187 A1 ist ein
Temperiersystem für
ein Fahrzeug bekannt, bei welchem die in einen Fahrzeuginnenraum
einzuleitende Luft zunächst
an einem Verdampfer und dann an zwei aufeinander folgend vorgesehenen
Heizwärmetauschern
vorbeiströmt.
Eine Klimaanlage dieses Systems kann so betrieben werden, dass sie
entweder Wärme
erzeugt, um diese in dem am weitesten stromabwärts gelegenen Heizwärmetauscher
auf die zu erwärmende
Luft zu übertragen.
Im Klimatisierungsbetrieb, also Kühlbetrieb, wird das Kältemittel durch
den Verdampfer geleitet, um somit der den Verdampfer umströmenden Luft
Wärme zu
entziehen. Der zwischen dem Verdampfer und dem bereits angesprochenen
Heizwärmetauscher
liegende weitere Wärmetauscher
ist in einen Kühlmittelkreislauf
eines Antriebsaggregats integriert und kann somit dann, wenn im
Antriebsaggregat genügend
Abwärme
bereitgestellt wird, dazu genutzt werden, auf die in den Fahrzeuginnenraum
einzuleitende Luft Wärme
zu übertragen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Temperiersystem für
ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen
Temperiersystems vorzusehen, durch welche in zuverlässiger Art
und Weise bei verbessertem hygienischen Umfeld das Beschlagen von
Fahrzeugscheiben verhindert werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch
ein Temperiersystem für
ein Fahrzeug, umfassend einen Verdampfer einer Klimaanlage, wobei durch
den Verdampfer der in einen Fahrzeuginnenraum einzuleitenden Luft
Wärme oder/und
Feuchtigkeit entziehbar ist, eine erste Wärmetauscheranordnung in Luftströmungsrichtung
stromabwärts
des Verdampfers, wobei durch die erste Wärmetauscheranordnung der in
den Fahrzeuginnenraum einzuleitenden Luft Wärme zuführbar ist, sowie eine Heizanordnung
mit einer zweiten Wärmetauscheranordnung
in Luftströmungsrichtung
stromaufwärts
des Verdampfers, wobei durch die zweite Wärmetauscheranordnung der in
den Fahrzeuginnenraum einzuleitenden Luft Wärme zuführbar ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Temperiersystem
sind also zwei Bereiche bzw. zwei Wärmetauscheranordnungen vorhanden,
in welchen auf die in den Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft Wärme übertragen
werden kann. Eine dieser Wärmetauscheranordnungen
ist stromaufwärts
des Verdampfers angeordnet, während
die andere stromabwärts liegt.
Der wesentliche Aspekt dabei ist, dass die stromaufwärts des
Verdampfers positionierte Wärmetauscheranordnung
dazu genutzt werden kann, die den Ver dampfer anströmende Luft
vorwärmen und
durch diese Luftvorwärmung
und eine entsprechende Erwärmung
des Verdampfers die Feuchtigkeitsansammlung im Bereich des Verdampfers
mindern kann und auch die Gefahr der Keimbildung dort deutlich reduzieren
kann.
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Gemäß einem vorteilhaften Aspekt
der vorliegenden Erfindung kann dabei vorgesehen sein, dass das
Wärmeübertragungsvermögen der
ersten Wärmetauscheranordnung
und das Wärmeübertragungsvermögen der
zweiten Wärmetauscheranordnung
in aufeinander abgestimmter Weise veränderbar sind. Durch die Abstimmung
des Wärmeübertragungsvermögens der
beiden Wärmetauscheranordnungen
aufeinander wird es möglich,
bei beispielsweise durch einen Fahrer vorgegebener gewünschter
Innenraumtemperatur und gleichzeitig aktivierter Klimaanlage dafür zu sorgen,
dass ein zusätzliches Betreiben
der Heizanordnung mit der zweiten Wärmetauscheranordnung nicht
zu einer übermäßigen Erwärmung der
in den Fahrzeuginnenraum einzuleitenden Luft führen kann, da durch die Abstimmung der
Wärmeübertragungskapazitäten dann
in entsprechender Art und Weise die erste Wärmetauscheranordnung hinsichtlich
des Wärmeübertrags
zurückgefahren
werden kann.
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Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein,
dass das Wärmeübertragungsvermögen der ersten
Wärmetauscheranordnung
durch Verändern der
Strömungsführung der
in den Fahrzeuginnenraum einzuleitenden Luft veränderbar ist. Weiter ist es
möglich,
dass das Wärmeübertragungsvermögen der
zweiten Wärmetauscheranordnung
durch Verändern
der Heizleistung der Heizanordnung veränderbar ist.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform
kann die Heizanordnung ein brennstoffbetriebenes Heizgerät umfassen.
Dies bringt den Vorteil mit sich, dass das erfindungsgemäße System
zusätzlich
auch genutzt werden kann, um die Funktion einer Standheizung zu
erfüllen.
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Die erste Wärmetauscheranordnung kann beispielsweise
von dem Kühlsystem
einer Brennkraftmaschine gespeist sein, so dass die einer Brennkraftmaschine
entzogene Wärme
in sinnvoller Art und Weise genutzt werden kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird
die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum
Betreiben eines erfindungsgemäßen Temperiersystems,
bei welchem Verfahren beispielsweise bei aktiviertem Verdampfer
die erste Wärmetauscheranordnung
und die zweite Wärmetauscheranordnung wenigstens
zeitweise gleichzeitig zur Übertragung von
Wärme auf
die in den Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft aktiv sind.
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Wie vorangehend beschrieben kann
durch das wenigstens zeitweise gleichzeitige Betreiben der beiden
Wärmetauscheranordnungen
einerseits dafür gesorgt
werden, dass die in den Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft die
gewünschte
Temperatur aufweist, insbesondere auch unter energieeffizienter Ausnutzung
der im Bereich einer Brennkraftmaschine oder einer sonstigen Wärmequelle
anfallenden Wärme,
dass andererseits im Bereich des Verdampfers jedoch die Gefahr der übermäßigen Feuchtigkeitsansammlung
und der Keimbildung deutlich gemindert wird.
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Bei diesem Verfahren kann beispielsweise vorgesehen
sein, dass bei aktivierter erster Wärmetauscheranordnung dann,
wenn der Verdampfer aktiviert wird, die Heizanordnung mit der zweiten
Wärmetauscheranordnung
aktiviert wird und das Wärmeübertragungsvermögen der
ersten Wärmetauscheranordnung
verringert wird.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit
Bezug auf die beiliegende Figur detailliert beschrieben, welche
in prinzipieller Darstellungsweise ein erfindungsgemäßes modulartig
aufgebautes Temperiersystem zeigt.
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Das in der Figur dargestellte und
beispielsweise modulartig aufgebaute Temperiersystem 10 kann
im Wesentlichen vollständig
in einem Gehäuse 12 untergebracht
sein, das selbstverständlich
wiederum aus mehreren Gehäuseteilen
zusammengefügt
sein kann. In einem Eintrittsbereich 14 tritt die in einen
Fahrzeuginnenraum einzuleitende und auch thermisch zu behandelnde
Luft L in dieses erfindungsgemäße Temperiersystem 10 ein.
Dabei wird diese in den Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft durch
ein Luftfördergebläse 16 gefördert, das
in einer Luftströmungsrichtung
stromabwärts
eines Filters 18 positioniert ist.
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Die Luft L strömt dann auf eine allgemein
mit 20 bezeichnete Heizanordnung zu, die ein beispielsweise brennstoffbetriebenes
Heizgerät
sowie eine durch mehrere Kühlrippen 22 veranschaulichte
Wärmetauscheranordnung 24 aufweist.
Dem Heizgerät werden
Brennstoff 26 und Verbrennungsluft 28 zugeführt und
die Verbrennungsprodukte 30 verlassen dann das Heizgerät bzw. die
Heizanordnung 20 über einen
zugeordneten Auslass. Dem Heizgerät kann ferner ein Überhitzungsfühler 32 zugeordnet
sein, ebenso wie ein stromabwärts
desselben positionierter Temperaturfühler 34, der die Temperatur
der Luft L erfasst, nachdem diese an der Heizanordnung 20 bzw.
der Wärmetauscheranordnung 24 derselben vorbeigeströmt ist.
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In der Luftströmungsrichtung folgt auf diese Heizanordnung 20 dann
ein Verdampfer 36 einer ansonsten nicht weiter dargestellten
Klimaanlage. Diesem Verdampfer 36 wird flüssiges Kältemittel 38 zugeführt, wird
darin unter Wärmeaufnahme
verdampft und als Kältemitteldampf 40 wieder
abgeführt
wird. Bei dieser Verdampfung wird der den Verdampfer 36 umströmenden und
in den Fahrzeuginnenraum einzuleitenden Luft Wärme entzogen.
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Weiter stromabwärts des Verdampfers 36 ist eine
weitere Wärmetauscheranordnung 42 vorgesehen.
Dieser wird warmes Kühlmittel 44 aus
einem Kühlkreislauf
einer Brennkraftmaschine o.dgl. zugeführt. Bei aktivierter Wärmetauscheranordnung 42 überträgt dieses
Kühlmittel
Wärme auf
die in den Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft, so dass das Kühlmittel
als etwas kälteres
Kühlmittel 46 die
Wärmetauscheranordnung 42 verlässt und
beispielsweise zu einem weiteren Wärmetauscher oder wieder zurück zur Brennkraftmaschine
oder einer sonstigen Wärmequelle
strömt.
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Es ist weiterhin ein allgemein mit 48 bezeichnetes,
beispielsweise klappenartig ausgestaltetes Strömungsumschaltelement vorgesehen,
das durch einen nicht dargestellten Antrieb in verschiedene Stellungen
gebracht werden kann. In der in der Figur dargestellten Stellung
ist dieses Element 48 so geschaltet, dass im Wesentlichen
die gesamte zugeführte
und in den Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft in Richtung zur
Wärmetauscheranordnung 42 geleitet
wird, so dass durch entsprechenden Wärmeübertrag im Wesentlichen die
gesamte in den Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft erwärmt wird
und über
eine Mehrzahl von separat einstellbaren Einleitelementen 50, 52, 54 dann
an gewünschter
Positionierung in den Fahrzeuginnenraum abgegeben wird. Wird das
Element 48, wie durch den strichlierten Pfeil in der Figur
angedeutet, verschwenkt, so wird zumindest ein Teil der in den Fahrzeuginnenraum
einzuleitenden Luft nicht in Richtung zur Wärmetauscheranordnung 42 strömen, sondern
direkt zu den Elementen 50, 52 und 54 geleitet,
um über
diese dann an gewünschter
Positionierung in den Fahrzeuginnenraum eingeleitet zu werden. Es
ist möglich,
das Element 48 soweit zu verstellen bzw. zu verschwenken,
dass die Wärmetauscheranordnung 42 vollständig deaktiviert ist,
also die gesamte in den Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft die
Wärmetauscheranordnung 42 nicht
anströmen
kann und somit auch in dieser keine Wärme aufnehmen kann.
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Es ist selbstverständlich,
dass die verschiedenen anzusteuernden Systembereiche des erfindungsgemäßen Temperiersystems,
also das Gebläse 16,
die Heizanordnung 20, die nicht weiter detailliert dargestellte
Klimaanlage und das Element 48 bzw. der diesem zugeordnete
Antrieb unter Ansteue rung eines zugeordneten Ansteuersystems stehen, um
entweder durch Vorgabe gemäß einer
abgelegten Routine oder durch Benutzervorgabe die verschiedenen
Systembereiche in Betrieb zu setzen, ihren Betriebszustand zu verändern oder
diese wieder außer
Betrieb zu setzen.
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Soll das erfindungsgemäße Temperiersystem 10 in
einem Zustand betrieben werden, in dem einerseits vergleichsweise
niedrige Außentemperaturen
vorherrschen, andererseits jedoch eine sehr hohe Luftfeuchtigkeit
vorhanden ist, wie dies beispielsweise bei Regen der Fall sein kann,
so kann es von einem Fahrzeuginsaßen gewünscht werden, dass einerseits
die Luft erwärmt
wird, andererseits jedoch trockene Luft in den Fahrzeuginnenraum
geleitet wird, um das Beschlagen der Scheiben zu verhindern. Es
wird dann ` neben der Klimaanlage und somit
auch dem Verdampfer 36 auch die Wärmetauscheranordnung 42 aktiv
sein. Durch das Betreiben der Klimaanlage wird die in den Fahrzeuginnenraum einzuleitende
Luft L einerseits gekühlt,
andererseits wird ihr jedoch auch Feuchtigkeit entzogen. Durch das
Betreiben bzw. Aktivieren der Wärmetauscheranordnung 42 wird
diese gekühlte
und getrocknete Luft dann wieder erwärmt, um sie mit der gewünschten
Temperatur in den Fahrzeuginnenraum einzuleiten.
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In diesem Betriebszustand wird gemäß der vorliegenden
Erfindung weiterhin dafür
gesorgt, dass durch Aktivieren bzw. Betreiben der Heizanordnung 20 die
den Verdampfer 36 anströmende
Luft L bereits vorerwärmt
wird. Dieses Vorerwärmen
hat zur Folge, dass die Feuchtigkeitsablagerung im Bereich des Verdampfers 36 vermindert
wird, was auch die Gefahr der Keimbildung reduziert. Es ist selbstverständlich,
dass bei Zuschalten der Heizanordnung 20 dann die Wärmetauscheranordnung 42 in
ihrem Wärmeübertragungsvermögen gedrosselt
werden muss, um dafür
zu sorgen, dass die in den Fahrzeuginnenraum eingeleitete Luft auch
tatsächlich
die vom Fahrer gewünschte
Temperatur hat. In diesem Betriebszustand ist es nicht notwendig,
dass über
die gesamte Dauer hinweg die beiden Wärmetauscheranordnungen 24 und 42 gleichzeitig
aktiv sind. Beispielsweise kann die Heizanordnung 20 intervallweise
in Betrieb gesetzt werden, wobei dann in entsprechender Art und Weise
intervallweise das Wärmeübertragungsvermögen der
Wärmetauscheranordnung 42 gemindert werden
kann.
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In einer Phase, in welcher die Klimaanlage und
somit der Verdampfer 36 nicht aktiv ist, in welcher aber
beispielsweise aufgrund des vorangehenden Betreibens derselben davon
auszugehen ist, dass im Bereich des Verdampfers 36 sich
eine vergleichsweise große
Feuchtigkeitsmenge angesammelt hat, kann ebenfalls die Heizanordnung 20 aktiviert
werden, um durch Wärmeübertrag
auf die auf den Verdampfer 36 zu strömende Luft dort vorhandene
Feuchtigkeit abzutragen und somit den Verdampfer 36 im Prinzip zu
trocknen. Diese Betriebsart wird vorzugsweise auch dann vorgenommen,
wenn ohnehin gewünscht
wird, dass die in den Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft erwärmt wird,
was im Allgemeinen unter Einsatz der Wärmetauscheranordnung 42 erfolgt.
In diesem Falle kann also wiederum die Wärmetauscheranordnung 42 in
ihrem Wärmeübertragungsvermögen gedrosselt
werden, so dass ein Teil der mit der Luft in den Fahrzeuginnenraum
zu transportierenden Wärme
durch diese und ein anderer Teil durch die Wärmetauscheranordnung 24 übertragen
wird.
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Weiterhin ist es bei dem erfindungsgemäßen Temperiersystem 10 selbstverständlich möglich, die Heizanordnung 20 alleine
in Betrieb zu setzen, beispielsweise in einen Standheizungsmodus
oder in einen Betriebszustand, in dem nach Starten einer Brennkraftmaschine
im Kühlkreislauf
derselben noch nicht ausreichend Wärme bereitgestellt wird, um
die in den Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft im Bereich der Wärmetauscheranordnung 42 ausreichend erwärmen zu
können.