DE4444820A1 - Klimatisierungsvorrichtung für einen Fahrzeug-Innenraum - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimatisierungsvorrichtung für einen Fahrzeug-Innenraum mit einer Nutzmöglichkeit für die durch Außenwirkung in Karosserieteilen oder Aus­ stattungsteilen des Fahrzeuges angesammelte Wärmeenergie.

Aus der DE 37 21 616 A1 ist es bekannt, die auf Fahrzeuge einfallende Sonnenwärme durch sog. Strahlenfallen ab­ zuführen. Dabei werden im Fahrzeug-Innenraum unter den Fahrzeugfenstern mehrere Flächenteile angeordnet, die strahlungsdurchlässig sind, worunter ein oder mehrere durchlüftbare Räume vorgesehen sind, die mit einem Wärme­ nutzungssystem verbunden sein können. In den durchlüftba­ ren Räumen ist ein Strahlungsabsorber vorgesehen. Bei einer Durchlüftung dieser Räume wird die Wärme aus dem Fahrzeug-Innenraum abgeführt und kann - wie die oben ge­ nannte Schrift beschreibt - zum Antrieb von Heiß­ luftmotoren oder zur Erhitzung von Speisen genutzt wer­ den.

Dieser Prinzipgedanke, zur Klimatisierung aus dem Fahr­ zeug-Innenraum Wärme abzuführen und diese zu nutzen, ist grundsätzlich zwar überzeugend, im Hinblick auf die Nutzung jedoch verbesserungswürdig. Zumeist wird nämlich die sich in Karosserieteilen oder Ausstattungsteilen von Fahrzeugen insbesondere durch Sonneneinstrahlung an­ sammelnde Wärmeenergie nicht zum Zeitpunkt des Sich-An­ sammelns - so beispielsweise während der Sonneneinstrah­ lung - benötigt.

Die vorliegende Erfindung schlägt daher vor, daß die durch Außenwirkung in Karosserieteilen oder Ausstattungs­ teilen des Fahrzeuges angesammelte Wärmeenergie einen Latentwärmespeicher oder einen Sorptionswärmespeicher speist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß kann die von außen insbesondere durch Sonneneinstrahlung zugeführte Wärmeenergie deutlich ver­ bessert genutzt werden, wenn diese Wärmeenergie zunächst gespeichert wird und erst zu einem späteren Zeitpunkt, nämlich wenn sie benötigt wird, wieder an den Fahrzeug- Innenraum oder an ein Fahrzeug-Antriebsaggregat abgegeben wird. Dabei können verschiedenartige Speicher zum Einsatz kommen, für den Einsatz in Fahrzeugen werden jedoch beste Ergebnisse erzielt mit Sorptions-Speichern oder mit Latentwärme-Speichern, wobei das Speichermedium einen Phasenwechsel durchführt. Als Latentwärme-Speichermedium kommt bevorzugt eine stark unterkühlbare Salzmischung zum Einsatz.

Besonders einfach und dennoch wirkungsvoll gestalten läßt sich eine erfindungsgemäße Klimatisierungsvorrichtung, wenn das Speichermedium die Wärmeenergie kontinuierlich beispielsweise an den Fahrzeug-Innenraum wieder abgibt. Dieses dann in einem Behälter befindliche Speichermedium bildet dann einen sog. Speichermodul, der die vorhandene Wärmeenergie zunächst aufnimmt und diese bei einem ent­ sprechend niedrigerem Umgebungs-Temperaturniveau perma­ nent selbsttätig wieder abgibt. Dieser Vorgang ist dabei nicht steuerbar, läuft jedoch selbsttätig ab und kann durch die chemische Zusammensetzung des Speichermediums auf einen gewünschten Temperaturbereich eingestellt wer­ den. So können beispielsweise derartige Speichermodule in der Armaturentafel eines Kraftfahrzeuges angeordnet wer­ den, wo sie bei Bauteiltemperaturen von beispielsweise 50°C mit überschüssiger Wärmeenergie beladen werden, um bei einer späteren Abkühlung, - beispielsweise in den Abendstunden oder in der Nacht - im Rahmen derer die Bau­ teiltemperatur der Armaturentafel beispielsweise auf 10°C bis 20°C absinkt, die zuvor gespeicherte Wärmeenergie wieder abzugeben. Da nunmehr die Armaturentafel bzw. das Bauteil oder Ausstattungsteil des Fahrzeuges von dem Speichermodul erwärmt wird, stellt sich erwünschtermaßen eine verringerte Abkühlung des Fahrzeug-Innenraumes ein.

Diese eben beschriebenen Speichermodule, bei denen die Wärmeübertragung zwischen den Karosserie- oder Ausstat­ tungsteilen sowie dem Speichermedium und zwischen dem Speichermedium sowie dem Fahrzeug-Innenraum im wesentli­ chen ohne ein eigenständiges Wärmeträgermittel erfolgt, können neben der Armaturentafel auch in den Heizungs- oder Lüftungskanälen des Fahrzeuges, im sog. Himmel des Fahrzeug-Innenraumes, in oder an der sog. Hutablage oder an übrigen Innenraum-Verkleidungsteilen angeordnet sein. Möglich ist jedoch auch eine Anordnung im Fahrzeug-Boden oder auch in den Fahrzeugsitzen, daneben kommt auch eine Anordnung in weiteren insbesondere einer intensiven Son­ neneinstrahlung ausgesetzten Karosserieteilen in Frage, wie beispielsweise eine Anordnung an oder in einer Kof­ ferraum- oder Motorraumhaube oder auch im oder am Fahr­ zeugdach. Die letztgenannten Einbauorte können für eine Wärmeabgabe an ein Fahrzeug-Antriebsaggregat besonders vorteilhaft sein. Dabei können die Speichermodule bzw. die entsprechenden das jeweilige Speichermedium enthal­ tenden Behälter in Größe und Form variierbar und dement­ sprechend einbaubar sein. Auch ist vorstellbar, daß diese Speichermodule als sog. Patronen austauschbar sind.

Während mit den bisher ausführlicher beschriebenen Spei­ chermodulen insbesondere eine kontinuierliche Wärmeener­ gie-Abgabe an den Fahrzeug-Innenraum erfolgt, d. h. wäh­ rend mit diesen Speichermodulen die Wärmeenergie-Abgabe selbsttätig bei dementsprechend niedrigeren Umgebungstem­ peraturen einsetzt, kann dieser Vorgang in einer anderen Ausführungsform auch auf Abruf gestartet werden. So kann die Wärmeenergie, die beispielsweise in einem Latentwär­ mespeicher gespeichert worden ist, erst dann wieder abge­ rufen werden, wenn tatsächlich Bedarf an dieser Wärme­ energie besteht. Insbesondere kommt für diese Zwecke ein den Wärmespeicher durchströmendes Wärmeträgermittel zum Einsatz, das zunächst die Wärme in den Wärmespeicher be­ fördert und später - auf Abruf - dem Wärmespeicher die gespeicherte Wärmeenergie wieder entzieht. Dieses Wärme­ trägermittel kann Wasser sein, das in entsprechenden Kreisläufen umgewälzt wird. So kann zum Beladen des Wär­ meträgermittels der Wasserkreislauf über oder durch die oben bereits beispielhaft aufgezählten Karosserieteile oder Fahrzeug-Ausstattungsteile geführt werden. Zum Ent­ laden des Wärmespeichers bzw. zur Wärmeübertragung zwi­ schen dem Speicher sowie dem Fahrzeug-Innenraum kann das Wärmeträgermittel dann wie bekannt durch einen luftdurch­ strömten Heizungs-Wärmetauscher strömen. In diesem Zusam­ menhang sei darauf hingewiesen, daß als Wärmeträgermittel selbstverständlich auch direkt Luft Einsatz kommen kann.

Das Wärmeträgermittel kann jedoch auch das Fahrzeug-An­ triebsaggregat durchströmen bzw. beaufschlagen, so daß dieses durch die Wärmezufuhr aus dem Speicher insbeson­ dere vor einem Kaltstart schneller seine Betriebstempera­ tur erreicht.

Insbesondere bietet sich Wasser als Wärmeträgermittel an, wenn ein Sorptions-Speicher, insbesondere auf Zeolith­ basis zum Einsatz kommt. Dabei können im Hinblick auf einen verbesserten Wärmeübergang zwischen den Karosserie- oder Ausstattungsteilen des Fahrzeuges sowie dem Wärme­ trägermittel die entsprechenden Fahrzeugteile, von denen die darin angesammelte Wärmeenergie in den Wärmespeicher abgeführt werden soll, mit geeigneten zusätzlichen Kühl­ flächen, sog. Radiatoren oder auch Kühlrippen beispiels­ weise aus Aluminium-Strangpreßprofilen versehen sein.

Ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung ist nicht ge­ zeigt, da hierfür grundsätzlich eine Vielzahl verschie­ denartigster konstruktiver Ausführungsformen zum Einsatz kommen können. Unabhängig von der detaillierten Ausge­ staltung erzielt man jedoch stets während der Abfuhr der in den Karosserieteilen oder Ausstattungsteilen ange­ sammelten Wärmeenergie eine deutliche Abkühlung des Fahr­ zeug-Innenraumes, so daß Fahrzeug-Innenausstattungsteile nicht mehr derart klimafest gestaltet werden müssen, wie dies heute noch üblich ist. Mit der geschilderten Erfin­ dung läßt sich nämlich ein durchgängig gleichmäßiges Klima- und Temperaturniveau im Fahrzeug-Innenraum erzie­ len, so daß nicht nur die Leistungsschwächen einer bis­ lang üblichen Fahrzeugheizung, insbesondere bei Kaltstart oder Kurzstreckenbetrieb - ausgeglichen werden, was für den Fahrzeugbenutzer ein angenehmeres Klima erzeugt, son­ dern wodurch auch günstigere Oberflächenmaterialien für die Fahrzeuginnenausstattung zum Einsatz kommen können.

Claims (4)

1. Klimatisierungsvorrichtung für einen Fahrzeug-Innen­ raum mit einer Nutzmöglichkeit für die durch Außen­ wirkung in Karosserieteilen oder Ausstattungsteilen des Fahrzeuges angesammelte Wärmeenergie, dadurch gekennzeichnet, daß diese Wärmeenergie einen mit einem geeigneten Speichermedium befüllten Latentwärmespeicher oder Sorptions-Wärmespeicher speist.

2. Klimatisierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichermedium die Wärmeenergie kontinuierlich oder auf Abruf an den Fahrzeug-Innenraum oder an ein Fahrzeug-Antriebs­ aggregat abgibt.

3. Klimatisierungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Wärmeübertragung zwischen den Karosserie- oder Ausstattungsteilen so­ wie dem Speichermedium und/oder zwischen dem Spei­ chermedium sowie dem Fahrzeug-Innenraum oder dem Fahrzeug-Antriebsaggregat ein Wärmeträgermittel vor­ gesehen ist.

4. Klimatisierungsvorrichtung nach einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Latentwärme-Spei­ chermedium eine stark unterkühlbare Salzmischung zum Einsatz kommt, die in einem Behälter in oder an den Karosserie- oder Ausstattungsteilen angeordnet ist.