DE4332578A1 - Kombinierte Warmluft- und Flächenheizung eines Omnibusses - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine kombinierte Warmluft- und Flächenheizung mit den Merkmalen des Oberbe­ griffs von Anspruch 1.

Eine solche Heizung ist aus der eige­ nen DE-OS 42 02 307 der Anmelderin bekannt. Bei dieser vorbe­ kannten Heizung wird von einem Konvektor ein relativ kleiner Teilluftstrom zur Hinterlüftung von einer wärmeabstrahlenden Heizfläche in Gestalt der Fahrzeugseitenwand abgezweigt und diese Heizluft wird dann in den Innenraum des Omnibusses un­ terhalb der jeweiligen Fenster eingeleitet. Der Transport der Heizluft erfolgt ausschließlich aufsteigend unter Konvektion im Schwerkraftfeld, ohne daß die Strömung der Heizluft mecha­ nisch verstärkt wird. Auf diese Weise lassen sich nur relativ geringe Heizleistungen erzielen und das auch nur an solchen Orten, wo die Heizluft konvektiv aufsteigen kann.

Ansonsten sind bei der Beheizung von Omnibussen reine Konvektionsheizungen (vgl. z. B. DE-OS 41 22 013) oder reine wärmeabstrahlende Heizflächen bzw. Flächenheizungen (z. B. DE-PS 41 24 507 und EP-A1-0 523 373) üblich. Reine Kon­ vektionsheizungen werden häufig als unangenehm empfunden, z. B. infolge von Zugerscheinungen und Körper- und Strahlungs­ kontakt mit relativ kalt gebliebenen Fahrzeuginnenflächen. Reine Flächenheizungen haben im allgemeinen einen relativ geb­ ringen Wirkungsgrad.

Speziell bei Omnibussen hat es sich gezeigt, daß die Omnibusfahrer mit einem großen Prozentsatz frühzeitig in­ valide werden, weil sie aufgrund unphysiologischer Abkühlung Verspannungen bis zu dauernden, z. B. rheumatischen, Körper­ schädigungen erfahren. Es besteht daher ein besonderes Be­ dürfnis für eine gute Wärmeklimatisierung der weitgehend geo­ metrisch abgeschlossenen Fahrerkabine im Omnibus, ein Bedürf­ nis, welches bisher noch nicht befriedigt werden konnte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit kon­ ventionellen konstruktiven und daher leicht beherrschbaren Mitteln eine ausgewogene und physiologisch als angenehm emp­ fundene Omnibusbeheizung zu schaffen, die einen guten Wir­ kungsgrad hat und insbesondere auch für die Fahrerkabine ei­ nes Omnibusses befriedigend eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Heizung mit den Merk­ malen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch dessen kennzeich­ nenden Merkmale gelöst. Unter einer Seitenwand wird dabei je­ de aufrecht stehende Wand verstanden, sei es z. B. eine seit­ liche Begrenzungswand des Omnibusses, sei es eine innere Wand wie insbesondere auch die Rückwand der Fahrerkabine.

Die Erfindung vereint den Vorteil einer als ange­ nehm empfundenen und Zuglufterscheinungen vermeidenden Flä­ chenheizung mit dem möglichen hohen Wirkungsgrad einer Raum­ lufttemperierung durch Warmluft. Die Erfindung ermöglicht es dabei insbesondere, den normalen Wärmebedarf durch Wärme­ strahlung zu befriedigen, während Spitzenbedarf wie anfängli­ che Raumaufheizung durch Warmluft befriedigt werden kann. Ge­ gebenenfalls kann eine Umsteuerung zwischen primärer Warm­ luftversorgung und primärer bis ausschließlicher Wärmestrah­ lungsversorgung vorgesehen sein. Die Gebläseeinrichtung be­ wirkt bei allen Betriebsarten einen hohen Wirkungsgrad.

Im Gegensatz zu der Vorrichtung der DE-OS 42 02 307, von der die Erfindung ausgeht, läßt sich nach der Erfin­ dung die Heizluft in beliebiger Richtung und nicht nur wie bei Konvektion aufsteigend transportieren. Außerdem sind we­ sentlich größere Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungsvo­ lumina pro Zeiteinheit möglich. Bei bevorzugten Ausführungs­ formen ist vorgesehen, daß wenigstens in einem Teilbereich des Omnibusses eine abwärts gegen die Schwerkraft gerichtete Konvektion vorgesehen ist. Als Seitenwand gemäß den Ansprü­ chen 2 und 4 kann dabei insbesondere eine Rückwand des Innen­ raums dienen.

Die Ansprüche 3 bis 5 zeigen, daß wärmeabstrahlende Heizflächen an allen Wandbereichen des Omnibusses einschließ­ lich des Bodens und im Grundsatz auch denkbar am Dach ange­ ordnet werden können, und zwar in beliebig großer Flächenaus­ dehnung bis zur Beaufschlagung der gesamten dem Innenraum des Omnibusses zugewandten Innenfläche. Es ist im Rahmen der Er­ findung sogar besonders angestrebt, allenfalls bis auf be­ stimmte Einbauten alle Wandflächen für Wärmestrahlung zu nut­ zen.

Besonders wirkungsvoll ist die Erfindung dann, wenn die tragende Wand- und/oder Bodenstruktur des Omnibusses selbst doppelwandig ausgebildet ist und dort die Heizluft durch den Zwischenraum zwangsweise transportiert wird. Dies ergibt auch die Möglichkeit, durch in einer derartigen dop­ pelwandigen Struktur vorgesehene Austrittsöffnungen, oder mindestens einer derselben, auch noch an sonst ungewohnten Stellen Warmluft in den Innenraum des Omnibusses zu leiten und so etwa Wärmesenken, an denen sonst unangenehme Kälteer­ scheinungen auftreten, gezielt zu temperieren. Andererseits wird man darauf acht geben, durch eine solche mögliche, je­ doch nicht unbedingt erforderliche, zusätzliche Perforierung der doppelwandigen Strukturen nicht auf die Passagiere des Omnibusses oder den Fahrer unerwünschte Zugluft zu richten.

Die doppelwandigen Strukturen, seien es echte Hohl­ wände oder seien es Kanalanordnungen etwa im Sinne der An­ sprüche 15 bis 19, müssen bei konsequenter Anwendung der Er­ findung nicht nur als Einbauten in eine vorgegebene Omnibus­ struktur verstanden werden, sondern sind bereits bei der Kon­ struktion des Omnibusses selbst als tragende Elemente mit zu berücksichtigen. Dies ermöglicht es auch, die einzelnen Ka­ näle und Zwischenräume doppelwandiger Strukturen miteinander kommunizieren und bedarfsweise im Grenzfall sogar von einem einzigen Gebläse beaufschlagen zu lassen. Das schließt nicht aus, daß die Gebläseeinrichtung von mehreren Gebläsen, wie Axial- oder Radialventilatoren oder mindestens einem dersel­ ben, gebildet ist.

Die Kanalbildungsweise der Heizeinrichtung nach der Erfindung ermöglicht es auch, die Heizwärme fern von dem Ort in das Kanalsystem einzuspeisen, wo die Wärmeauswirkung er­ zielt werden soll. Beispielsweise kann ein Wärmetauscher, der im Regelfall seine Wärme von der Motorwärme des Omnibusses bezieht, am Dach des Omnibusses angeordnet sein und von einem Gebläse durchströmt werden, welches die Heizluft in das Ka­ nalsystem einbläst. Man könnte sogar daran denken, die Heiz­ luft unmittelbar im Motorraum zu erzeugen und über einen Zu­ leitungskanal in das Kanalsystem und schließlich bei direkter Warmluftversorgung in den Innenraum des Omnibusses zu beför­ dern und dabei die strahlenden Flächen wärmemäßig mit zu be­ aufschlagen.

Besonders bevorzugt ist der Anwendungsfall der Er­ findung, bei dem die Fahrerkabine des Omnibusses selbst er­ findungsgemäß ausgestaltet ist, sei es alleine oder in Kombi­ nation mit einer entsprechenden Heizungseinrichtung im übri­ gen Omnibus.

Die Ansprüche 16 bis 21 betreffen eine Alternative zu einer doppelwandigen Wandausbildung oder Bodenausbildung des Omnibusses in besonders einfacher Konstruktionsweise, wo die Doppelwandigkeit nur in Kanalbereichen vorgesehen ist und in einer einteiligen Bauweise die Kanäle aus einem entspre­ chend konfigurierten Flachmaterial vorgebildet und dann nur noch durch eine Wärmeleitschicht abgeschlossen werden. Diese kann bedarfsweise aus gut wärmeleitenden und gut wärmedämmen­ den Abschnitten alternierend so zusammengesetzt sein, daß man durch den prozentualen Grad der Überdeckung des jeweils ein­ zelnen Kanales durch wärmeleitende oder nicht wärmeleitende Bereiche die Wärmeabstrahlung in den Innenraum des Omnibusses quantitativ einstellen kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele an schematischen Zeichnungen noch mehr im einzelnen dargestellt und am speziellen bevorzugten Fall einer Fahrerplatzbeheizung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Fahrerplatzes mit kombinierter Warmluft- und Flächenheizung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Fahrerplatz;

Fig. 3 einen Schnitt durch die doppelwandige Struk­ tur einer Wand oder eines Bodens des Fahrerplatzes, wie sie aber auch im übrigen Omnibus vorgesehen sein kann;

Fig. 4a und 4b je einen Schnitt durch einen Boden oder eine Wand mit einzelnen Heizluftkanälen, die durch eine Warmluftschicht verbunden sind (auch diese Ausführung ist im Omnibus nicht nur am Fahrerplatz, sondern allgemein möglich); und

Fig. 5 eine Erläuterung der Heizluftrückführung bei geschlossenen Eintritten in den Fahrzeuginnenraum, einge­ zeichnet in der Draufsicht eines Fahrerplatzes.

In Fig. 1 ist eine kombinierte Warmluft- und Flä­ chenheizung am Beispiel eines Fahrerplatzes, symbolisiert durch die Armaturentafel 2 und den Fahrersitz 4, gezeigt. Die Warmluft wird in diesem Fall entweder als Außenluft im seit­ lichen Dachbereich oder als Umluft aus dem Kopfraum der Kabi­ ne von der Gebläseeinrichtung 6 angesaugt und über den Hei­ zungswärmetauscher 8 gedrückt, wobei alternativ eine saugende Anordnung des Ventilators denkbar wäre.

Als Gebläseeinrichtung 6 für die Zwangskonvektion werden vorzugsweise ein oder mehrere Radialventilatoren ein­ gesetzt; es können jedoch bei entsprechender Auslegung auch Querstrom- oder Axialventilatoren zur Anwendung kommen.

Für den speziellen Fall der dargestellten Fahrerka­ bine ist ein einziges Gebläse ausreichend.

Im Heizungswärmetauscher 8 wird die Heizluft, deren Strömungsrichtung durch Pfeile 10 dargestellt ist, durch ei­ nen fluiden Wärmeträger, insbesondere Motorkühlwasser, aufge­ heizt und durch den statischen Förderdruck der Gebläseein­ richtung 6 durch die doppelwandige Struktur der Fahrerkabi­ nenrückwand 12 in den ebenfalls als doppelwandige Struktur ausgebildeten Boden 14 der Fahrerkabine gedrückt. Dabei wird die Heizluft an der wärmeabstrahlenden Heizfläche 16 der Ka­ binenrückwand 12 sowie an der wärmeabstrahlenden Heizfläche 18 des Bodens 14 durch Zwangskonvektion vorbeigeführt.

Die wärmeabstrahlende Heizfläche 16 wird durch die der Fahrerkabine zugewandte Innenseite der Rückwand 12 reali­ siert und bildet dabei vorzugsweise auch ein tragendes Ele­ ment der Rückwand 12. Wird keine Beheizung der Außenseite 20 der Rückwand 12 gewünscht, so ist die Außenseite 20 in wärme­ dämmender Ausführung herzustellen. Das gilt insbesondere für die Außenseite 22 des Bodens 14, der zur Vermeidung von Wär­ meverlusten ausreichend zu isolieren ist. Besonders vorteil­ haft wird nach Fig. 4a die Außenseite 22 des Bodens 14 durch ein einziges strukturiertes Flachmaterialstück aus wärmedäm­ mendem Material 24, vorzugsweise aus Schaumkunststoff, gebil­ det. Das strukturierte Flachstück liegt auf der Rahmenkon­ struktion 26 des Bodens auf und wird von der Wärmeleitschicht 28, die das strukturierte Flachstück 24 von oben abdeckt, zu einer doppelwandigen Struktur des Bodens 14 ergänzt.

Im speziellen Fall der Fig. 4a verbindet die Wärme­ leitschicht 28 zwei separate Kanäle 30, so daß auch bei einer nur teilweisen Beaufschlagung der wärmeabstrahlenden Heizflä­ che des Bodens 18, z. B. in der Anordnung nach Fig. 2, eine hinreichend konstante räumliche Temperaturverteilung der wär­ meabstrahlenden Heizfläche 18 erreicht wird.

Zur weiteren Homogenisierung der örtlichen Tempera­ turverteilung kann, wie in Fig. 4a dargestellt, auch noch eine Isolierschicht 32 auf die Wärmeleitschicht 28 in Form eines Boden-/Wandbelags aufgebracht sein. Da die in dem In­ nenraum austretende Heizluft stets wärmer als die Oberflä­ chentemperatur der wärmeabstrahlenden Heizflächen sein muß, dient diese Isolierschicht 32 gleichzeitig noch zur Reduzie­ rung der Oberflächentemperatur der wärmeabstrahlenden Heiz­ fläche 18.

Eine solche Reduzierung der Oberflächentemperatur läßt sich auch wie in Fig. 4b gezeigt dadurch erreichen, daß die Wärmeleitschicht 28 an den Kanal (30) teils mit einem wärmedämmenden Bereich 34 und teils mit einem wärmeleitenden Bereich 36 angrenzt.

Eine einfache Ausbildung einer doppelwandigen Struktur, die selbst die Wand 12 oder den Boden 14 bildet, zeigt Fig. 3.

Die wärmeabstrahlende Heizfläche 16, 18 bildet zu­ sammen mit der Außenseite 20, 22 und den Längsstegen 60 die doppelwandige Struktur, in deren Kanäle 30, 50 die Heizluft geführt wird.

Die Außenseite 20, 22 ist mit wärmedämmendem Schaum­ kunststoff ausgeführt, während für die wärmeabstrahlende Heizfläche 16,18 Metall oder nicht geschäumter Kunststoff ge­ ringerer Wandstärke verwendbar ist.

Fig. 1 zeigt, daß die Heizluft erst nach Beauf­ schlagung der wärmeabstrahlenden Heizflächen der Rückwand 16 und des Bodens 18 in den Innenraum des Omnibusses abgegeben wird. Dabei reicht ein einziges Gebläse 6 sowohl für die Be­ aufschlagung der wärmeabstrahlenden Heizflächen 16, 18 als auch für die Warmlufteinspeisung in den Businnenraum.

Am Busdach 48 ist aus Komfortgründen keine wärmeab­ strahlende Fläche vorgesehen.

Im Falle der in Fig. 1 dargestellten Fahrerkabinen­ beheizung wird die Heizluft unterhalb des Armaturenbrettes 2 aus der doppelwandigen Struktur des Bodens 14, beispielsweise über eine Klappensteuerung 40, den üblichen Eintrittsöffnun­ gen in den Businnenraum zugeführt.

In Fig. 1 sind beispielhaft die Luftaustritte 42 zur Beheizung der Frontscheibe 44 und die Austrittsöffnung in den Einstieg-/Mittelgangbereich 46 dargestellt.

Um mit möglichst geringem luftseitigen Widerstand und kleinen Kanalabmessungen auch hohe Luftvolumenströme, z. B. für den Scheibendefrost, zu erreichen, sind die doppel­ wandigen Strukturen untereinander kommunizierend ausgeführt. Im Falle von Fig. 2 werden zwei separate Kanäle 50 in der Ka­ binenrückwand zunächst als ebenfalls separate Kanäle 30 im Boden 14 der Fahrerkabine weitergeführt und münden dann in einen gemeinsamen Querkanal 52, an dem der Verteilkasten 38 angeschlossen ist.

Durch die doppelwandige Struktur von Kabinenrück­ wand 12 und Kabinenboden 14 lassen sich im Bereich von Wärme­ senken besonders einfach Warmluftaustritte realisieren. In Fig. 2 sind beispielhaft hierfür die Beheizung der linken Seitenscheibe durch schlitzförmige Öffnungen 54 und Düsen 56 zum Erzeugen eines Warmluftschleiers, der den Kaltlufteinfall beim Öffnen der Vordertür mindern soll, gezeigt. Die Heizluft wird zu den Schlitzdüsen 54 über eine doppelschalige Seiten­ wand geführt. Der Heizlufteintritt in die Seitenwand erfolgt über eine Öffnung 58 im doppelwandigen Bereich des Bodens 14. Um eine vollfachige wärmeabstrahlende Rückwand 16 zu errei­ chen, sind in Fig. 2 die beiden Kanäle 50 durch eine Wärme­ leitschicht 28 verbunden, die die beiden Kanäle 50 teilweise überdeckt und so in wärmeleitendem Kontakt mit der Heizluft steht.

Der zwischen den Kanälen verbleibende Raum 60 kann für Elektronikeinbauten genutzt werden.

Sind alle Eintrittsöffnungen in den Businnenraum geschlossen, so kann nach Fig. 5 durch eine Heizluftrückfüh­ rung 58 die Beheizung der wärmeabstrahlenden Heizflächen 16, 18 gewährleistet werden. Um eine gleichmäßige Beheizung des gesamten Bodens 14 zu erreichen, wird die Heizluft zu­ nächst durch Längsstege 60 in Fahrtrichtung nach vorne gelei­ tet, um dann im Querkanal 52 zur Eintrittsöffnung in die Heizluftrückführung zu gelangen.

In der Heizluftrückführung wird die Heizluft über einen abgetrennten Teilbereich 58 des Bodens 14 sowie einen abgetrennten Teilbereich 60 der doppelwandigen Rückwand 12 in den Ansaugraum der Gebläseeinrichtung 6 zurückgeführt.

Claims (22)

1. Kombinierte Warmluft- und Flächenheizung eines Om­ nibusses, bei der Heizluft zunächst an mindestens einer wär­ meabstrahlenden Heizfläche (16, 18) im Wärmetausch vorbeige­ führt und dann in einen Innenraum des Omnibusses eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gebläseeinrichtung (6) für die Zwangskonvektion der Heizluft vorgesehen ist.

2. Heizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangskonvektion an mindestens einer Seitenwand (12) des Innenraums des Omnibusses gegen die Schwerkraft vorgese­ hen ist.

3. Heizung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an mindestens einer Quer- und/oder Rückwand (12) des Innenraums des Omnibusses mindestens eine wärmeab­ strahlende Heizfläche (16) angeordnet ist.

4. Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer Seitenwand des Omni­ busses mindestens eine wärmeabstrahlende Heizfläche angeord­ net ist.

5. Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden (14) des Omnibusses mindestens eine wärmeabstrahlende Heizfläche (18) angeordnet ist.

6. Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeabstrahlende Heizfläche (16, 18) an einer innen von der Heizluft beaufschlagten doppelwandigen Struktur einer Wand (12) und/oder des Bodens (14) des Omni­ busses angeordnet ist.

7. Heizung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die doppelwandige Struktur mit Austrittsöffnungen (42, 46, 54, 56) der Heizluft in den Innenraum des Omnibusses versehen ist.

8. Heizung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die doppelwandige Struktur mit üblichen Aus­ trittsöffnungen (42, 46, 54, 56) in den Innenraum eines Omnibus­ ses, insbesondere Warmluftheizungen (54) von Scheiben, kommu­ niziert.

9. Heizung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mit wärmeabstrahlenden Heizflächen (16, 18) versehenen doppelwandigen Strukturen untereinander kommunizieren.

10. Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekenn­ zeichnet durch ein einziges Gebläse (6) sowohl für die Heiz­ luftbeaufschlagung aller wärmeabstrahlenden Heizflächen (16, 18) als auch für die Warmlufteinspeisung in den Innenraum des Omnibusses.

11. Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß alle Heizluft oder Heizluftteilströme je­ weils erst nach Beaufschlagung jeweils mindestens einer wär­ meabstrahlenden Heizfläche (16, 18) in den Innenraum des Omni­ busses abgegeben wird.

12. Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die doppelwandigen Strukturen selbst die betreffende Wand (12) und/oder den Boden (14) des Omnibusses bilden.

13. Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens an Rückwand (12) und Boden (14) der Fahrerkabine des Omnibusses vorgesehen ist.

14. Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie alleine der Fahrerkabine des Omnibus­ ses zugeordnet ist.

15. Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizluft in einzelnen Kanälen (30, 50) geführt ist, die durch eine eine wärmeabstrahlende Heizfläche (16, 18) bildende Wärmeleitschicht (28) überbrückt sind.

16. Heizung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitschicht (28) aus abwechselnd wärmeleitenden Bereichen (36) und wärmedämmenden Bereichen (34) zusammenge­ setzt ist, und daß die einzelnen Kanäle (30, 50) jeweils teil­ weise an einen wärmeleitenden Bereich (36) und an einen wär­ medämmenden Bereich (34) angrenzen.

17. Heizung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehrere Kanäle (30, 50) aus einem einzigen gebo­ genen strukturierten Flachmaterialstück (24) aus wärmedämmen­ dem Material, vorzugsweise Schaumkunststoff, gebildet und von der Wärmeleitschicht (28) zu geschlossenen Kanälen (30, 50) ergänzt sind.

18. Heizung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwei vertikale Kanäle (50) und das dazwischenliegende Verbindungsstück des Flachmaterialstücks (24) sich über die ganze Breite der Rückwand (12) der Fahrerkabine erstrecken.

19. Heizung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sich die beiden Kanäle (50) zu beiden Seiten des Bodens (14) der Fahrerkabine in Kanälen (30) fortsetzen und in die­ sem Fortsetzungsbereich ebenfalls zusammen mit einem Verbin­ dungsteil aus einem Flachmaterialstück (24) vorgebildet sind, das von der Wärmeleitschicht (28) überdeckt ist.

20. Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekenn­ zeichnet durch eine Heizluftrückführung (58) zum Gebläse (6) zum Umlaufbetrieb.

21. Heizung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlaufbetrieb als Betriebsart bei geschlossenem Ein­ tritt der Heizluft in den Innenraum des Omnibusses vorgesehen ist.

22. Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlaufbetrieb als Teilkreislauf vor­ gesehen ist.