DE3727436A1 - Vorrichtung zum beheizen und belueften des innenraumes von elektrofahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beheizen und Belüften des Innenraumes von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, insbesondere von elektrischen Straßenbahnen.

Das Beheizen von Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb und Energiezufuhr von Fahrleitern erfolgt in der Regel durch elektrische Heizkörper, die unter den Sitzen oder an den Seitenwänden angeordnet sind. Ferner werden an mehreren Stellen im Fahrzeug angeordnete Heißluftaggregate verwen­ det, welche die Luft erwärmen. Derartige Heizkörper und Heizgebläse haben jedoch einen hohen Energieverbrauch und erzeugen im Fahrzeug eine unzuträgliche Atmosphäre, da das Lüften lediglich durch geöffnete Türen und Fenster er­ folgt.

Gelegentlich wird der Fahrgastraum auch durch Abwärme aus den Bremswiderständen beheizt, welche unter dem Fußboden des Fahrzeuges angeordnet sind. Dieses Heizsystem erfor­ dert voluminöse Rohrleitungen unter dem Fußboden des Fahr­ zeuges und im beheizten Innenraum Rohrleitungen zum Ver­ teilen der Warmluft, die lediglich im Winter ausgenützt werden. Die gegen den Fußboden strömende Luft verunreinigt die Umgebung.

Das Lüften von Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb geschieht meist durch Fenster, welche geöffnet werden können und durch Staudruckklappen am Dach sowie seltener durch Dachlüfter.

Mit diesen Systemen ist das Lüften im Winter nicht prakti­ kabel und im übrigen von der Fahrgeschwindigkeit des Fahr­ zeuges abhängig, wobei der Luftzug bei schneller Fahrt zu groß und bei stehendem Fahrzeug im städtischen Betrieb ungenügend ist.

Bei der Mehrzahl bekannter Systeme erfolgt die Luftzufuhr zum Beheizen und Lüften getrennt, was zu großen Abmessun­ gen der Bauteile, zu hohem Energieverbrauch und zu einem erheblichen Wartungs- und Reparaturaufwand führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zum Beheizen und Belüften der Innenräume von Elektrofahrzeugen zu schaffen, die nur einen relativ geringen Raum im Fahrzeug benötigt, einfacher zu warten ist und mit verringertem Energieverbrauch effektiver arbeitet.

Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung zum Heizen und Lüften des Innenraumes elektrisch angetriebener Fahrzeuge, bestehend aus einem Radiallüfter, einem Bremswiderstand, einem Luftnachwärmer, Regelklappen, Systemen von Kanälen und Wärmefühlern, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Dachraum des Fahrzeuges zusammen mit wenigstens einem gemeinsamen Radiallüfter ein Heizkanal und ein doppelter Lüftungsweg vorgesehen sind, die gemeinsam in eine Misch­ kammer münden, wobei der Heizkanal am Austritt des Radial­ lüfters beginnt und mittels Trennwänden an den Bremswider­ stand und über eine Regelklappe weiter an eine Mischkammer angeschlossen ist und der doppelte Lüftungsweg, der am Austritt des Radiallüfters beginnt, durch Umlaufkanäle gebildet wird und über Umlaufregelklappen in die Mischkam­ mer mündet. Die Mischkammer ist mit einem Luftnachwärmer und mit geformten Gleichrichtflächen versehen, welche einen Deflektor bilden, der den Heizweg und den doppelten Lüftungsweg in einem gemeinsamen Austritt zusammenführt, an welchen ein System flacher Verteilerkanäle im Fahrzeug­ raum angeschlossen ist. Die flachen Verteilerkanäle sind mit Dachaustrittspalten und mit Wandaustrittspalten ver­ sehen, welche parallel mit der Längsachse des Fahrzeuges angeordnet sind. Die Anblaseregelklappe, die Umlaufregel­ klappen und der Radiallüfter werden durch je einen Fühler für die Außentemperatur und für die Innentemperatur ge­ steuert.

Die erfindungsgemäße Anordnung bringt eine Reihe von Vor­ teilen. Baulich benötigt sie einen kleinen Raum, da sie vollkommen im niedrigen Dachraum eingebaut werden kann, der oben durch das Durchgangsprofil des Fahrzeuges und unten durch die äußere Blechverkleidung des Daches be­ grenzt ist. Ein Lüfter kleiner Außenabmessungen und hoher Lebensdauer ist dauernd während des Sommer- und Winter­ betriebes eingeschaltet, was ein ununterbrochenes Lüften unter allen Wetterbedingungen ermöglicht. Die Mischkammer mit dem Deflektor ermöglicht ein vollkommenes Mischen der warmen und kalten Luft, sowie ein Umsteuern der Hälfte des Luftstromes in Gegenrichtung. Die Anordnung ist mit einer Regelung versehen, die in Abhängigkeit von der äußeren und inneren Lufttemperatur den Betrieb der Anordnung steuert, um einen minimalen Energieverbrauch zu erzielen. Da das Heizen und das Lüften durch eine einzige gemeinsame Anord­ nung erzielt wird, sind das Gewicht, der Wartungsaufwand und die Gesamtabmessungen verringert, wobei die gesamte Anordnung lediglich eine Drehmaschine benötigt. Die Heiz- und Belüftungsluft wird der Atemzone der Fahrgäste zuge­ führt. Durch Kombination der Funktion der Verteileraus­ trittkanäle an der Fahrzeugdecke wird das Befestigen von Leuchtkörpern, des akustischen Informationssystemes und dergleichen erleichtert. Der Zugang zu einzelnen Aggrega­ ten bei der Wartung und bei Reparaturen ist nach Abnehmen von größeren Abdeckungen des freien Raumes des Fahrzeug­ daches sehr gut. Die Anordnung arbeitet dank ihrer Aus­ führung mit geringem Geräusch. Das Regeln der Lüfterdreh­ zahl während verschiedener Jahreszeiten und das Regeln des Nachwärmers führt zu einem minimalen Verbrauch an elektri­ scher Energie.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in Draufsicht auf ein Fahrzeug ohne Dach­ verdeckungen die Gesamtanordnung der ein­ zelnen Aggregate,

Fig. 2 schematisch einen Querschnitt des Fahr­ zeuges mit den flachen Verteilerkanälen im Innenraum des Fahrzeuges,

Fig. 3 ein Flußdiagramm bzw. Schaltschema der einzelnen Aggregate mit den Heiz- und Lüftungswegen im Sommerbetrieb,

Fig. 4 ein Schaltschema der Aggregate mit den Heiz- und Lüftungswegen im Frühlings- und Herbstbetrieb,

Fig. 5 ein Schaltschema der Aggregate mit den Heiz- und Lüftungswegen im Winterbetrieb.

Nach Fig. 1 ist ein Radiallüfter 1 mit geringen Außenab­ messungen seiner Saugkammer und genügender Leistung an einem Ende mit quergerichteter Achse angeordnet. Es können auch zwei, durch einen Elektromotor mit beidseitig heraus­ geführter Welle angetriebene radiale Sauglüfter eingesetzt werden. Der Radiallüfter 1 ist im Dachraum 2 in einer Saugkammer 3 vorgesehen, in welcher vorteilhaft auch Füh­ ler 4, 4′ für die Außentemperatur vorgesehen sind. An den Radiallüfter 1 sind ein Einlaßkanal 5 des Heizweges A, der über einen Bremswiderstand 6 führt, und ferner ein doppel­ ter Lüftungsweg B angeschlossen, der gegenüber dem Einlaß­ kanal 5 durch Trennwände abgegrenzt ist. Hinter dem Brems­ widerstand 6 im Heizweg A ist eine Anblasregelklappe 9 angeordnet, welche mechanisch mit Umlaufregelklappen 10 gekoppelt ist, die dem doppelten Lüftungsweg B angehören und in den Umlaufkanälen 7 angeordnet sind. Die Anblas­ regelklappe 9 und die Umlaufregelklappen 10 sind mit dem Fühler 4 der Außentemperatur und mit einem Fühler 11 für die Innentemperatur über einen Servomotor 12 verbunden. Der Radiallüfter 1 ist mit dem Fühler 4′ der Außentempe­ ratur verbunden. Hinter den Regelklappen 9, 10 ist eine Mischkammer 13 ausgeführt, in welcher Deflektoren 14 aus geformten Blechstreifen und ein elektrischer Nachwärmer 15 angeordnet sind. An den Seiten der Mischkammer 13 sind gemeinsame Auslässe 16 vorgesehen, welche in je eine Ver­ teilerrohrleitung 17 münden, in welcher Dachlüfterkanäle 18 ausgeführt sind, die in flache Verteilerkanäle 19 mün­ den.

Fig. 2 zeigt die Ausführung der flachen Verteilerkanäle 19 im Innenraum 22 des Fahrzeuges, welche parallel zur Längs­ achse des Fahrzeuges in den Ecken zwischen den Seitenwän­ den und der Decke angeordnet sind. Jeder Verteilerkanal 19 ist mit einem Dachauslaßspalt 20 und einem Wandauslaßspalt 21 zum Innenraum 22 des Fahrzeuges versehen, in dem auch der Fühler 11 für die Innentemperatur angeordnet ist.

Beim Bremsen erwärmt der Bremswiderstand 6 die in den Einlaßkanal 5 einströmende Luft. Der Radiallüfter 1 ist dauernd in Betrieb, wodurch einerseits ein dauerndes Küh­ len des Bremswiderstandes 6 und auch ein dauerndes Lüften des Innenraumes 22 des Fahrzeuges gesichert wird.

Im Sommerbetrieb stellt der Fühler 4 für die Außentempe­ ratur und der Fühler 11 für die Innentemperatur die An­ blasregelklappe 9 in die Schließlage ein und die Umlauf­ regelklappen 10 in eine voll geöffnete Lage, so daß die vom Bremswiderstand 6 erwärmte Luft nach außerhalb des Fahrzeuges abgeführt wird. Die Lüftungsluft strömt über die Umlaufkanäle 7 in die Mischkammer 13 in den Innenraum 22 des Fahrzeuges. Der zweite Fühler 4′ für die Außentem­ peratur regelt die Drehzahl des Radiallüfters 1 auf das Maximum, wobei der Nachwärmer 15 ausgeschaltet ist. Der Sommerbetrieb ist in Fig. 3 dargestellt.

Da im Frühlings- oder Herbstbetrieb ein intensives Heizen nicht nötig ist, wird der Radiallüfter 1 vom Fühler 4′ der Außentemperatur oder ggf. auch vom Fühler 11 der Innentem­ peratur auf einen mittleren Drehzahlbereich eingestellt. Die mittlere Regelklappe 9 befindet sich in einer Lage, in der die vom Bremswiderstand erwärmte Luft teilweise nach außerhalb des Fahrzeuges und teilweise in die Mischkammer 13 geführt wird. Die kalte Lüftungsluft strömt vom Radial­ lüfter 1 über die seitlichen Umlaufkanäle 7 und die teil­ weise geschlossenen Umlaufregelklappen 10 entlang den Deflektoren 14 in die Mischkammer 13, in welcher sie mit dem Rest der erwärmten Luft gemischt und von hier über die Auslässe 16 in den Innenraum 22 des Fahrzeuges geführt wird. Die Innentemperatur wird durch den Fühler 11 be­ stimmt, welcher über einen Stellmotor die miteinander gekoppelten Regelklappen 9, 10 stufenlos verstellt. Diese Frühlings- und Herbstlage zeigt Fig. 4.

Fig. 5 zeigt den Betriebszustand der Anordnung im Winter­ betrieb. Der Fühler 4′ für die Außentemperatur regelt die Drehzahl des Radiallüfters 1 auf ein Minimum. Wenn bei tiefen Temperaturen die Heizleistung des Bremswiderstandes 6 nicht ausreicht, kann der Fühler 11 für die Innentempe­ ratur die erforderliche Leistungsstufe des Nachwärmers 15 einschalten. Die Anblasregelklappe 9 ist voll geöffnet und die Umlaufregelklappen 10 sind geschlossen, so daß die gesamte Luft vom Radiallüfter 1 über den Bremswiderstand 6 und den Nachwärmer 15 in den Innenraum 22 strömt.

• Verzeichnis der Bezugszeichen: A Heizweg
  B doppelter Lüftungsweg
   1 Radiallüfter
   2 Dachraum
   3 Saugkammer
   4 Fühler der Außentemperatur für Anblas- und Umlaufklappen
   4′ Fühler der Außentemperatur für den Radiallüfter
   5 Eintrittkanal
   6 Bremswiderstand
   7 Umlaufkanal
   8 Trennwand
   9 Anblasklappe
  10 Umlaufklappe
  11 Fühler der Innentemperatur
  12 Servoantrieb
  13 Mischkammer
  14 Deflektor
  15 Nachwärmer
  16 gemeinsamer Austritt
  17 Verteilerrohrleitung
  18 Dachlüfterkanal
  19 flacher Verteilerkanal
  20 Dachaustrittsspalt
  21 Wandaustrittsspalt
  22 Innenraum des Fahrzeuges

Claims (4)

1. Anordnung zum Heizen und Lüften des Innenraumes von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, bestehend aus einem Radiallüfter, einem Bremswiderstand, einem Nach­ wärmer, Regelklappen, einem System von Kanälen und Wärmefühlern, dadurch gekennzeichnet, daß im Dachraum (2) des Fahrzeuges zusammen mit wenig­ stens einem Radiallüfter (1) ein Heizweg (A) und ein doppelter Lüftungsweg (B) angeordnet sind, welche in eine gemeinsame Mischkammer (13) münden, wobei der Heizweg (A) von einem durch Trennwände (8) seitlich begrenzten zentralen Luftkanal (5) gebildet wird, der vom Radiallüfter (1) über den Bremswiderstand (6) und über eine Anblasregelklappe (9) in die Mischkammer (13) führt, und wobei der am Radiallüfter (1) beginnende Lüftungsweg (B) zwei seitliche Umlaufkanäle (7) auf­ weist und über Umlaufregelklappen (10) in die Mischkam­ mer (13) mündet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (13) einen Luftnachwärmer (15) enthält und seitlich von bogenförmigen Leitelementen (14) be­ grenzt, die am Ende der seitlichen Außenwände der Um­ laufkanäle (7) angeordnet sind und den Heizweg (A) und den Lüftungsweg (B) zu einer gemeinsamen Auslaßkammer (16) führen, an welcher ein System von flachen Vertei­ lerkanälen (19) angeschlossen ist, die in den Innenraum (22) des Fahrzeuges münden.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die flachen Verteilerkanäle (19) über Dachaustritts­ spalten (20) im Eckbereich zwischen dem Dach und einer Seitenwand angeordnet sind und über Wandaustrittsspalten (21) in den Innenraum münden, welche parallel zur Längsachse des Fahrzeuges verlaufen.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich neben den Umlaufkanälen (7, 8) zwei Längskanäle (17) angeordnet sind, die über vertikale Kanäle (18) mit den Verteilerkanälen (19) verbunden sind.