Auto-Heiz- und Kühlsystem Die Erfindung betrifft ein Heiz- und Kühlsystem
für Automobile, das Strahlungsklima ohne Staubbelastung der Atemluft erzeugt Die
klimatischen Zustände, die sich im Fahrgastraum eines Autos auf natürliche Weise
einstellen, sind für den Menschen unerträglich . Ohne technische Hilfe wäre es im
Auto fast immer zu kalt oder zu warm, bei geöffneten Fenstern zu windig . Ein Heiz-
und Kühlsystem muß daher für klimatischen Ausgleich sorgen . Es darf die Wageninsassen
dabei nicht gesundheitlich schädigen oder belästigen Bei den meisten bekannten Autoheizungen
wird für Heizzwecke Außenluft durch Abwärme des Motors erwärmt und in den Fahrgasraum
geblasen
. Sogenannte Zusatzheizungen verwenden lediglich eigene Verbrennungswärme-Erzeuger
. Seltene Varianten saugen bereits vorgewärmte Umluft aus dem Fahrgastraum wieder
an, mischen mit Frischluft und blasen das nacherwärmte Gemisch wieder in den Fahrgastraum
. Die Luftförderung übernimmt regelmäßig ein schaltbares Gebläse . Es ist aber auch
üblich, den Druckunterschied des Fahrtwindes oder die Buftbewegung des Motorkühlgebläses,
insbesondere bei Heckmotoren einzusetzen . Die Heizluft wird in Kanälen oder Rohren
vornehmlich in Richtung Frontscheibe sowie in Richtung Fußraum geleitet . Gelegentlich
gibt es auch verstellbare Auslässe, die die vorderen Seitenscheiben anblasen lassen
. Mit ganz wenigen Ausnahmen enden in Personenwagen die Luftkanäle im Bereich des
Armaturen-Brettes oder des unmittelbaren Raumes darunter . Nur zwei Konstruktionen
sind bekannt (Transporter, Luxus-Coupd) in denen die Luftführung durch die vorderen
Türen reicht, um danach in den hinteren Teil des mit acht Sitzplätzen ausgerüsteten
Fahrgastraum (des Transporters) ausgeblasen zu werden, oder um die Seitenscheiben(einer
Luxus-Limousine) zu bestreichen und damit zu entfrosten Der Nachteil dieser Konstruktionen
besteht darin, daß ausgerechnet die Atemluft der Wageninsassen als Heizmedium dient
. Es muß der Wärmeverlust des Wagenaufbaues im Fahrtwind durch die eingeblasene
Heizluft ersetzt, Ja sogar überboten werden, wenn ein Aufheizeffekt im kalten
Wagen
eintreten soll . Dieser Wärmeverlust ist erheblich, entsprechend hoch die Einblastemperatur
der Heizluft Nur in bereits wieder abgekühltem Zustand ist sie halbwegs als Atemluft
erträglich . Die Abkühlung muß durch starke Bewegung und intensive Durchmischung
mit der kälteren Luft im Wagen beschleunigt werden. Eine negative Begleiterscheinung
ist der entsprechend hohe Staubgehalt der Luft im Wageninnern . Dieser steigt nicht
allein wegen der starken Luftbewegung im Fußraum, sondern vor allem wegen der zwangsläufigen
Aufnahme staubiger Straßenluft . Besonders stark ist die Wirkung bei nassem Wetter
. Von vorausfahrenden Fahrzeugen hochgeschleuderter Schmutz wird tröpfchenweise
eingesaugt, getrocknet, vom Gebläse zum Teil zerstoßen in den Fahrgastraum eingeblasen
. Verschmutzte Scheiben, Armaturen-Abdeckungen usw sind ein untrügliches Zeichen
dafür . Der Staubgehalt der Luft ist gesundheitsgefährdend bis hin zum Eintritt
eines-Lungencarzinomes Außerdem wird mit der Heizluft vielfach Auspuffgas vorausfahrender
Fahrzeuge angesaugt . Wohlbefinden und Reaktionsfähigkeit des Fahrers werden dadurch
stark beeinträchtigt Kaum besser liegen die Klimadaten bei dem Versuch, mit den
gleichen Einrichtungen im Sommer die Fahrzeuge bei ausgeschalteter Heizung zu kühlen
Als
Kühlluft steht nur Außenluft zur Verfügung die nun den von der Sonne aufgeheizten
Wagenaufbau kühlen soll . Wieder tritt ein spürbarer Effekt nur bei sehr großem
Luftdurchsatz ein . Vielfach wird ein Luftstrom direkt auf die Insassen gerichtet
. Die große Luftgeschwindigkeit bringt einen oberflächlichen Kühleffekt auf der
Haut, der sofort in die gegenteilige Empfindung umschlägt, wenn die Luftströmung
etwa infolge Verlangsamung der Fahrt nachläßt Geöffnete Fenster sind. nur bei sehr
geringer Fahrt eine Abhilfe . Zug und Lärmbelästigung steigen überproportional mit
der Geschwindigkeit des Fahrzeuges . Die Verhältnisse sind meist nur für einen der
Sitzplätze, nie für mehrere gleichzeitig erträglich zu gestalten Der Erfindung liegt
daher die Aufgabe zugrunde, physiologische bedingte Klimagesetze auch auf die Heizung
und Kühlung im Automobil anzuwenden, wonach die Atemluft möglichst kühl und staubfrei
gehalten, die Strahlungstemperatur der Umgebungsflächen dagegen dieser Lufttemperatur
künstlich angepaßt werden muß Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß die Heiz- oder Kühlluft durch die Konstruktionsteile des Aufbaues geleitet und
nicht in den Fahrgastraum geblasen wird Dadurch ändert sich die Strahlungstemperatur
des Aufbaues
Die Innenluft bleibt unbewegt, daher staubfrei und
kühl, als Atemluft physiologisch wertvoll Bei dem erfindungsgemäßen Heiz- und Kühlsystem
wird im Winter die Strahlungstemperatur im Wageninnern erhöht, weil die heiße Luft
der Motorkühlung den Aufbau durchströmt und erwärmt . Im Sommer kühlt Außenluft,
die durch die gleichen Konstruktionsteile geleitet wird den Aufbau In einer bevorzugten
Ausführung wird an nicht hohl gestalteten Aufbauteilen, die sich nicht von Heiz-
oder Kühlluft durchströmen lassen, im Winter die Strahlungstemperatur durch elektrische
Beheizung zB mittels Widerstandslacken erhöht . So etwa auf der Armaturenabdeckung,
auf der inneren Dachauskleidung oder auch auf den verstellbaren Sonnenblenden Diese
Variante stellt einen konsequenten Teil des erfindungsgemäßen Heizungssystemes dar,
dessen Ziel die veränderliche Strahlungstemperatur des Fahrgastraumes ist Je nach
dem wird diejenige der bordeigenen Energien dazu eingesetzt, die den gewünschten
Effekt einfacher vermittelt Bei hohlen Konstruktionsteilen ist die warme Luft der
Motorkühlung, bei nicht durchströmbaren Konstruktionsteilen elektrische Energie
aus dem Stromgenerator (Lichtmaschine) besser geeignet Die erzielten Vorteile der
Erfindung sind zuallererst darin
zu sehen, daß die Atemluft im Wageninnern
nicht als Heizmedium manipuliert wird Erhöhte Strahlungstemperatur im Fahrgastraum
des Autos gestattet es, die Luftwechselrate auf den tatsächlichen Bedarf an Atmungsluft
zu senken . Dies ist nur ein Bruchteil der bisher von den Gebläsen oder dem Fahrtwind
durch die Fahrgastkabine gejagten Luftmenge . Kleinere Luftraten gestatten geringere
Geschwindigkeiten . Die Luft wirbelt dabei weniger Staub auf Die raumklimatischen
Verhältnisse sind um ein vielfaches angenehmer, als bei herkömmlichen Lösungen .
Die physische Belastung des Fahrers ist kleiner, der Behaglichkeitsspielraum für
die Lufttemperatur im Wagen wesentlich größer Die wichtigste Verbesserung ist die
Kühlwirkung der durchströmten Aufbauteile im Sommer . Die Strahlungstemperatur sinkt
dadurch im Beharrungszustand von 40-500 C bei herkömmlichen Systemen jeweils auf
Lufttemperstur im Schatten gemessen Der Heizeffekt tritt nach dem Kaltstart schneller
ein, als bei allen bekannten Lösungen . Im Bereich der elektrisch beeinflußten Oberflächentemperatur
wird die Wärmestrahlung spürbar, sobald der Motor dreht . Die mit Widerstandslack
beheizten Flächen temperieren sich trägheitslos . Es genügt bereits eine Oberflächentemperatur
von 20-25° C, um subjektiv eine Strahlungstemperatur zu empfinden, die
den
Eindruck vermittelt es wäre voll geheizt . Im Bereich der luftdurchströmten Konstruktionsteile
ist der Heizeffekt ebenfalls intensiver als bei Einblasung von Warmluft in den Fahrgastraum
. Die Innenräume der hohlen Aufbauteile sind mit vielen Rippen, Nähten, Kanten und
Blenden versehen, die den Wärmeübergang spürbar erhöhen . Die Oberflächentemperatur
der hohlen Teile muß auf der Innenseite des Fahrgastraumes ebenfalls nur Werte von
20-250 C erreichen . Bei direkter Luftheizung tritt Wärmegefühl erst ein, wenn wesentlich
heißere Luft den kalten Fahrgastraum ausfüllt . Besonders vorteilhaft ist der geringe
konstruktive Aufwand, den das erfindungsgemäße Heiz- und Kühlsystem erfordert .
Alle wesentlichen Konstruktionsteile, sind in jedem Auto bereits vorhanden . Lediglich
die Luftführung, die Durchlaßöffnungen oder Mischeinrichtungen müssen zum Teil geringfügig
dem erfindungsgemäßen Zweck angepaßt werden Ein weiterer Vorteil im Betrieb besteht
im leichten Abtauen versenkbarer Scheiben . Sie tauen im versenkten Zustand zB während
der Standzeit vor einer Ampel ab, trocknen und erwärmen sich, profitieren anschließend
von der höheren Strahlungstemperatur, werden allein durch diese in der Regel beschlagfrei
gehalten Ein zweiter Nebeneffekt des erfindungsgemäßen Heiz- und Kühlsystemes ist
die Austrocknung der luftdurchströmten Aufbauteile . Weil es kein Kondensat der
Luftfeuchte mehr gibt, entfällt der Rost von innen heraus . Im Winter wird die
Restwärme
nach dem Abstellen des Fahrzeuges ausreichen'um die gefährdete Unterseite auch außen
abzutrocknen , dazu manchen Wassertropfen aus Ritzen und Fugen . Dies stellt eine
Verlängerung der Lebensdauer eines Fahrzeuges dar, der volkswirtschaftlich sehr
bedeutend ist Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zeichnerisch dargestellt
und wird in folgender Weise beschrieben Es zeigt Figur 1 eine Durchsicht-Darstellung
eines Automobiles, dessen luftdurchströmte Aufbauteile, sowie elektrisch oberflächenbeheizte
Die warme Kühlluft des Motors wird in einer besonders einfachen Ausführung durch
Verteiler- und Mischrohre (1) in den Hohlraum der vorderen Kotflügel geleitet .
Dort zweigen Teilströme (2) durch die vorderen Fensterpfosten in den Hohlraum unter
das Dach ab . Die Hauptströme ziehen durch entsprechende Öffnungen (3) in die Hohlräume
der Türen und weiter in den Bereich der hinteren Kotflügel . An der-en Ende vereinigen
sich die Teilströme aus dem Dachbereich(durch die hohl-en Holme ziehend)mit den
HauptströmenXum durch Auslässe im Sogbereich des Hecks (4) ins Freie abzuziehen
Bei
Sommerbetrieb oder zum Regeln der gewünschten Strahlungstemperatur im Fahrgastraum
ersetzt Außenluft die warme Kühlluft im Verteilerrohr, oder wird ihr beigemischt
Zum Ausgleich der niedrigeren Strahlungstemperatur der Frontscheibe, aber auch zu
deren Enteisung oder Trocknung sind in einer bevorzugten Variante der Erfindung
der Armaturendeckel (5), aber auch die Sonnenblenden (6) mit elektrisch versorgter
Oberflächenheizung ausgerüstet . Die Oberflächentemperatur ist über eine bekannte
Phasen-Anschnitt-Steuerung der bordeigenen Wechselstromanlage stufenlos regelbar
. Diese Lösung ist auch für innere Dachauskleidung anwendbar, wenn eine durchströmbare
Hohlform konstruktiv nicht zur Verfügung steht, desgleichen für andere, nichtmetallische
Oberflächen von Aufbauteilen wie Verkleidungen von Streben, Armstützen, oder Ablageflächen
insbesondere im hinteren Teil des Fahrgastraumes