EP3065993B1 - Verfahren zur klimatisierung eines fahrzeugs, insbesondere eines schienenfahrzeugs - Google Patents

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EP3065993B1
EP3065993B1 EP14824394.2A EP14824394A EP3065993B1 EP 3065993 B1 EP3065993 B1 EP 3065993B1 EP 14824394 A EP14824394 A EP 14824394A EP 3065993 B1 EP3065993 B1 EP 3065993B1
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EP
European Patent Office
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air
vehicle
interior space
air stream
conditioning
Prior art date
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Active
Application number
EP14824394.2A
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French (fr)
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EP3065993A1 (de
Inventor
Markus MEHLAN
Rainer Wichmann
Christian Scheurer
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Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
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Publication date
Application filed by Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61DBODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D27/00Heating, cooling, ventilating, or air-conditioning
    • B61D27/0018Air-conditioning means, i.e. combining at least two of the following ways of treating or supplying air, namely heating, cooling or ventilating

Definitions

  • the present invention relates to methods for air conditioning a vehicle, in particular a rail vehicle, according to claim 1. Furthermore, the invention relates to a corresponding vehicle, in particular a rail vehicle, with an interior, an air conditioning system and an additional air-conditioning device according to claim 10.
  • Known vehicle ventilation devices for vehicles generally have a fan, electric radiators, air inlet and outlet openings, control devices and a device housing. These devices have the disadvantage that the heated heating air is only blown out in one direction and the air distribution is only influenced by the geometry of the heated room.
  • Air conditioning systems are mostly used for air conditioning, which are either arranged in the roof space or on the roof of the vehicle or are located below the vehicle floor.
  • the conditioned air is usually fed into the interior of the vehicle through air ducts arranged in the roof of the vehicle and extending over the entire length of the vehicle, which are often designed as double air ducts with separate cooling and heating air ducts either arranged side by side or one above the other and of which the air either flows through outlet openings flows directly into the interior or in which the air is mixed in a separate mixing channel or in mixing chambers before flowing into the interior.
  • the known heating and ventilation systems in particular for rail vehicles, have proven to be disadvantageous in that the air distribution in the interior in certain problem areas, such as the entry areas, the end face areas and in the aisle, in particular in the separate heating mode, cooling mode or ventilation mode is very uneven, so that not every point in the interior is flowed through with approximately the same amount of air of the same quality.
  • the object of the invention is to provide a method or a vehicle of the type mentioned at the outset which improves the above-mentioned disadvantages and thereby enables simple, inexpensive and reliable air conditioning of the interior of a vehicle.
  • the present invention solves this problem on the basis of a method according to the preamble of claim 1 by the features specified in the characterizing part of claim 1. It further solves this problem on the basis of a vehicle according to the preamble of claim: 10 by the features specified in the characterizing part of claim: 10.
  • the present invention is based on the technical teaching that reliable air conditioning of the interior of a vehicle, in particular a rail vehicle, is made possible in a simple and inexpensive manner if a first air flow is generated by an air conditioning system, as a result of which the interior of the vehicle is cooled in a cooling mode is supplied as supply air and heated air is supplied as supply air in a heating mode, a second air flow generated by an additional air recirculation device being supplied to the interior of the vehicle in such a way that the second air flow influences the first air flow, in particular with regard to flow direction and flow intensity.
  • a first air flow is generated by an air conditioning system, as a result of which the interior of the vehicle is cooled in a cooling mode is supplied as supply air and heated air is supplied as supply air in a heating mode
  • a second air flow generated by an additional air recirculation device being supplied to the interior of the vehicle in such a way that the second air flow influences the first air flow, in particular with regard to flow direction and flow intensity.
  • the second air flow is supplied to the interior in such a way that a Coand for influencing the first air flow Air flow is generated, wherein in the area of the interior at least one inflow channel for supplying the second air flow into the interior as a convex Coand Inflow opening designed and arranged in the interior such that the first air flow after the Coand Effect is applied to surfaces in the interior such that the first air stream influenced by the second air stream is not directly in the seating areas of the interior arrives.
  • the first airflow the so-called Coand Effect are subjected, so that in particular the flow direction of the first air flow can follow that of the second air flow, whereby the immediate, often uncomfortable air conditioning of the seating areas of the interior can be avoided.
  • Coand -Effect is the name given to various phenomena that suggest a tendency of a gas jet to run along an air flow or, in particular, on a convex surface instead of becoming detached and moving on in the original direction of flow.
  • the inflow openings for the second air flow thus serve to generate the coand - Effect of the first air flow.
  • the second air flow leaves the inflow opening at a comparatively large angle due to the entrainment or deflection on the surface, so that a large proportion of the interior space can be air-conditioned evenly, in particular with heated air, which means, among other things, that a number of conventional air outlet openings are used to air-condition the interior space to be dispensed with.
  • a plurality of additional flow channels are arranged in the region of the interior in order to influence the first air flow by the second air flow, it being possible in any case to keep the cross section of these inflow channels small, which at least considerably reduces the structural outlay and thus the costs can be reduced.
  • a plurality of inflow openings for supplying the second air flow into the interior are arranged in the area of the interior.
  • thermal influencing of seat areas in the interior can be influenced by separating flows of the two air flows, the separating flows advantageously being generated by arranging additional flow-separating elements in the interior. It is perceived as pleasant that the releasing Currents have a lower flow velocity than the flow velocity of the first and second air flows.
  • a large proportion of the interior space is air-conditioned well and uniformly, and strong currents can be avoided in this way, in particular in the seating areas of seats, as a result of which the room climate, which is described as pleasant for most people, can be generated.
  • At least one inflow opening is arranged in the area of a footwell, with additionally or alternatively at least one inflow opening being arranged in the wall area.
  • the inflow openings can have individually adjustable nozzles, as a result of which, for example, an increased flow speed can be set in the footwell. In this way it can be ensured that the air conditioning can be individually adapted to the thermal needs of a single person inside.
  • a plurality of outflow ducts are arranged in the region of the interior for at least partially deriving the first airflow and the second airflow from the interior, preferably at least one outflow opening from the interior of an outflow duct being arranged below a disk.
  • the object of the invention is also achieved by a vehicle, in particular a rail vehicle, having an interior, an air conditioning system and an additional air-conditioning device, according to claim 13, wherein the air-conditioning system supplies the interior with a first air flow and the air-conditioning device supplies the interior with a second air flow, the second air flow is supplied to the interior of the vehicle in such a way that the second air flow influences the first air flow, in particular with regard to flow direction and flow intensity.
  • the Figures 1 and 2 show a preferred embodiment of a vehicle 100 according to the invention in the form of a vehicle driver's compartment of a rail vehicle in which a preferred embodiment of the method according to the invention for air conditioning a vehicle 100 can be carried out.
  • the vehicle 100 has an interior 110 with a floor area 112, a ceiling area 114 and wall areas 116.
  • a circulating air device 130 preferably a circulating air heater, is arranged under a driver table 120 as a component of an air conditioning device 140.
  • the air conditioning device 140 further comprises an air conditioning system (not shown in detail), as well as a first flow channel 142 arranged between the ceiling area 114 and a roof 150 of the vehicle 100 and a second flow channel 142 arranged in the area of the driver's table 120, the second flow channel 142 starting from a Exhaust opening 132 arranged below a pane 160 extends from the interior 110 to the recirculating air device 130, which is arranged below the driving table 120.
  • Another third flow channel 146 opens out from the air recirculation device 130 on the one hand in a first inflow opening 134 in a foot region 122 of the interior 110 and on the other in a second inflow opening 136 in a seat area 172 of a seat 170.
  • the interior 110 can also be provided for the transport of passengers, in which case no driver's table 120 would be installed, but a plurality of seats 170 and seating areas 172 would be present in the interior 110.
  • the air conditioning system is used to control the interior 110, controlled by a control device, in accordance with a predetermined temperature setpoint by supplying appropriately conditioned supply air. It goes without saying, however, that in other variants of the invention, regulation can also take place which, in addition to the temperature setpoint, has one or more setpoints of other sizes, such as, for. B. humidity, odor pollution, etc.
  • the air conditioning system as a compact unit comprises all the conditioning (heating, cooling, filtering, dehumidifying, etc.) devices for the first air stream 180 and all the devices for conveying (fans, etc.) the first air stream 180.
  • any other, in particular distributed arrangement of these components can be provided in or on the vehicle 100.
  • the air-conditioning unit sucks in fresh air from the surroundings of the vehicle 100, if necessary, and mixes it in a suitable ratio with a first part of the exhaust air extracted from the interior 110, which is returned to the air-conditioning system as recirculated air.
  • the first air stream 180 thus obtained is conditioned in the air conditioning system in accordance with the target specifications and is supplied to the interior 110 as the first air stream 180.
  • the air conditioning system has a cooling mode as an operating mode, in which a correspondingly cooled first air stream 180 is supplied as supply air to the interior 110 for cooling.
  • a further operating mode it also has a heating mode in which the interior 110 is used for heating a correspondingly heated first air stream 180 is supplied.
  • the vehicle has the air recirculation device 130, which is preferably a air recirculation heater.
  • the interior 110 can thus be air-conditioned in addition to the air-conditioned first air stream 180 via a second air stream 190 generated by the air recirculation device 130, the second air stream 190 generated by the additional air recirculation device being supplied to the interior 110 of the vehicle 100 such that the second air stream 190 influences the first air flow 180, in particular with regard to the flow direction and flow intensity. In this way it is possible to keep the construction costs for the air conditioning of the interior low.
  • a plurality of additional flow channels 142, 144, 146 are arranged in the area of the interior 110 for the supply of the second air stream 190 into the interior 110 and the removal or suction of the two combined air streams 180, 190 from the interior 110, in which case there is it is particularly advantageous that the cross section of these flow channels 142, 144, 146 can be kept small, as a result of which the costs and the structural outlay can be reduced.
  • the second air flow 190 is fed into the interior 110 both in heating mode and in cooling mode essentially via a first inflow opening 134 in the foot area 122 of the interior 110 and via a second inflow opening 136 in the seat area 172 of a seat 170 in particular, it is possible to supply the second air flow 190 to the interior 110 via the permanently installed inflow openings 134, 136, as a result of which costly air supply ducts for separate heating systems or fans can be saved.
  • the second air flow 190 is supplied to the interior 110 such that a coand -Air flow is generated. In this way, it is possible to direct the first air stream 180 to the so-called Coand - Submit effect so that in particular, the flow direction of the first air flow 180 follows that of the second air flow 190.
  • a plurality of inflow openings 134, 136 for supplying the second air flow 190 to the interior 110 are arranged in the region of the interior 110, wherein in a particularly advantageous embodiment at least one inflow opening 134, 136 is in the interior 110 as a coand Inflow opening designed and thus arranged in the interior 110 such that the first air stream 180 bears against the second air stream 190 or at surfaces in the interior 110, as a result of which an immediate, often uncomfortable air conditioning of the seat areas 172 in the interior 110 can be avoided ,
  • the second air flow 190 leaves the inflow openings 134, 136 into the interior 110 due to the entrainment or deflection on the surface at a comparatively large angle, so that a large proportion of the interior 110 space can be air-conditioned uniformly with air, in particular with heated air, which among other things the use of several conventional air outlet openings for air conditioning the interior 110 can be dispensed with.
  • the inflow openings 134, 136 into the interior 110 can have individually adjustable nozzles (not shown), as a result of which, for example, an increased flow velocity in the footwell 122 could be set. It is thus possible for a person located in the interior 110 to regulate the air conditioning of the interior 110 or individual areas of the interior 110 individually via these nozzles, depending on their own thermal comfort.
  • thermal influencing of the seat areas 172 in the interior 110 can be influenced by separating flows of the two air streams 180, 190, the separating flows advantageously being generated by additional flow-separating elements in the interior 110 (not shown) are arranged. It is perceived as pleasant that the separating flows have a lower flow speed than the flow speed of the first air flow 180 and the second air flow 190. In this way, a large proportion of the space in the interior 110 can be air-conditioned well and evenly, particularly in the seating areas 172 the seats 170 strong currents can be avoided in order to create a room climate which is described as pleasant for most people.
  • At least one inflow opening 134 is arranged in the area of a footwell 122, wherein additionally or alternatively at least one inflow opening 136 is also arranged in the wall area 116.
  • the removal or suction of the two combined air streams 180, 190 from the interior 110 takes place at least partially via a plurality of outflow openings 132 and flow channels 144, 146, an outflow opening 132 from the interior 110 preferably being arranged below a disk 160.
  • the discharged air flow 180, 190 is then fed via the second flow duct 144 to the circulating air device 130, which processes the supplied air flow 180, 190 and feeds a new second air flow 190 to the interior 110 via the third flow duct 146 and the first and second inflow openings 134, 136.

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  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Klimatisierung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, gemäß dem Patentanspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein entsprechendes Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einem Innenraum, einer Klimaanlage und einem zusätzlichen Umluftgerät nach Anspruch 10.
  • Bekannte Fahrzeugbelüftungseinrichtungen für Fahrzeuge verfügen in der Regel über einen Ventilator, elektrische Heizkörper, Luftein- und Luftaustrittöffnungen, Steuereinrichtungen und ein Gerätegehäuse. Diese Geräte weisen den Nachteil auf, dass die erwärmte Heizluft nur in einer Richtung ausgeblasen wird und nur durch die Geometrie des beheizten Raumes eine Beeinflussung der Luftverteilung erfolgt.
  • Aus der DE 103 04 272 B4 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur Klimatisierung eines Fahrzeugs bekannt, bei dem im Heizbetrieb mehr als die Hälfte der erwärmten Zuluft im Bereich des Bodens des Innenraums eingebracht wird, während ein geringerer Teil der erwärmten Zuluft im Bereich der Decke eingebracht wird. Diese Lösung weist den Nachteil auf, dass bei einer hauptsächlichen Beheizung über den Bodenbereich ausreichend große Kanäle zum Führen der beheizten Zuluft im Bodenbereich vorgesehen sein müssen, was einen erheblichen Bauaufwand erfordert. Zum anderen, muss auch hier die Absaugung der Abluft bzw. die Rückführung der Umluft zum Dachklimagerät über separate Kanäle erfolgen, was einen zusätzlichen baulichen Aufwand bedeutet. Bei der DE 10 2008 032 576 A1 werden zwei Luftströme unterschiedlichen Heizvorgängen unterworfen, so dass sie unterschiedliche Temperaturen aufweisen, damit eine größere Wärmezufuhr im unteren Teil als im oberen Teil des Abteils stattfindet.
  • Auf dem Gebiet der Heizung und Belüftung beziehungsweise Klimatisierung von Innenräumen in Schienenfahrzeugen ist eine Vielzahl von Lösungen bekannt, mit welchen nach den verschiedensten Prinzipien die Luftzustände im Fahrzeuginnenraum, wie Temperatur, Feuchtigkeit, Druck und Strömungsgeschwindigkeit, innerhalb gegebener Grenzwerte konstant gehalten werden. Dabei kommen zur Luftaufbereitung zumeist Klimaanlagen zur Anwendung, welche entweder im Dachraum, beziehungsweise auf dem Dach des Fahrzeuges angeordnet sind oder sich unterhalb des Fahrzeugfußbodens befinden. Die Zuführung der aufbereiteten Luft in den Innenraum erfolgt dabei zumeist durch im Dachraum des Fahrzeuges angeordnete und über die gesamte Fahrzeuglänge erstreckende Luftkanäle, welche vielfach als Doppelluftkanal mit entweder nebeneinander oder übereinander angeordneten separaten Kühl- und Heizluftkanälen ausgebildet sind und von denen die Luft über Austrittsöffnungen entweder direkt in den Innenraum strömt oder bei welchen die Luft vor dem Einströmen in den Innenraum in einem gesonderten Mischkanal oder in Mischkammern vermischt wird.
  • Darüber hinaus ist es bekannt, die aufbereitete Luft von einem Deckenluftkanal in Zweigkanäle in den Seitenwänden des Fahrzeuges zu leiten, welche mit in den Seitenwand-Fußboden-Übergängen angeordneten Bodenkanälen mit Ausströmöffnungen verbunden sind, von denen die Luft direkt in den Sitzbereich des Innenraumes geleitet wird.
  • Als nachteilig haben sich in der Praxis jedoch die bekannten Heizungs- und Lüftungssysteme insbesondere für Schienenfahrzeuge dahingehend als unzureichend erwiesen, das die Luftverteilung im Innenraum in bestimmten Problembereichen, wie den Einstiegsbereichen, den Stirnseitenbereichen sowie im Mittelgang, insbesondere im getrennten Heizbetrieb, Kühlbetrieb oder Lüftungsbetrieb mitunter sehr ungleichmäßig ist, so dass nicht jede beliebige Stelle des Innenraumes mit annähernd der gleichen Luftmenge gleicher Qualität durchströmt wird.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Verfahren, bzw. ein Fahrzeug der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welches die oben genannten Nachteile verbessert und dabei eine einfache, kostengünstige und zuverlässige Klimatisierung des Innenraumes eines Fahrzeug ermöglicht.
  • Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Sie löst diese Aufgabe weiterhin ausgehend von einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs: 10 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs: 10 angegebenen Merkmale.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die technische Lehre zu Grunde, dass auf einfache und kostengünstige Weise eine zuverlässige Klimatisierung des Innenraumes eines Fahrzeuges insbesondere eines Schienenfahrzeuges, ermöglicht wird, wenn durch eine Klimaanlage ein erster Luftstrom erzeugt wird, wodurch dem Innenraum des Fahrzeugs in einem Kühlbetrieb gekühlte Luft als Zuluft zugeführt wird und in einem Heizbetrieb erwärmte Luft als Zuluft zugeführt wird, wobei ein durch ein zusätzliches Umluftgerät erzeugter zweiter Luftstrom dem Innenraum des Fahrzeugs derart zugeführt wird, dass der zweite Luftstrom den ersten Luftstrom beeinflusst, insbesondere hinsichtlich Strömungsrichtung und Strömungsintensität. Auf diese Weise ist es möglich, den baulichen Aufwand für die Klimatisierung des Innenraums gering zu halten. So ist es insbesondere möglich den zweiten Luftstrom lediglich über fest installierte Einströmkanäle dem Innenraum zuzuführen, wodurch aufwendige Luftzufuhrkanäle für gesonderte Heizungsanlagen oder Lüfter eingespart werden können. Dies führt zu einer erheblichen baulichen Vereinfachung des Fahrzeugs.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der zweite Luftstrom derart dem Innenraum zugeführt wird, dass zur Beeinflussung des ersten Luftstroms eine Coand
    Figure imgb0001
    -Luftströmung erzeugt wird, wobei im Bereich des Innenraums wenigstens ein Einströmkanal zur Zuführung des zweiten Luftstroms in den Innenraum als konvex geformte Coand
    Figure imgb0001
    -Einströmöffnung ausgestaltet und derart im Innenraum angeordnet ist, dass sich der erste Luftstrom nach dem Coand
    Figure imgb0001
    -Effekt derart an Oberflächen im Innenraum anlegt, dass der durch den zweiten Luftstrom beeinflusste erste Luftstrom nicht unmittelbar in Sitzbereiche des Innenraumes gelangt. Auf diese Weise kann der erste Luftstrom dem sogenannten Coand
    Figure imgb0001
    -Effekt unterworfen werden, so dass insbesondere die Strömungsrichtung des ersten Luftstromes der des zweiten Luftstromes folgen kann, wodurch die unmittelbare, oft als unangenehm empfundene Klimatisierung der Sitzbereiche des Innenraumes vermieden werden kann.
  • Mit dem Begriff Coand
    Figure imgb0001
    -Effekt werden verschiedene Phänomene bezeichnet, die eine Tendenz eines Gasstrahls nahelegen, an einem Luftstrom, bzw. an einer insbesondere konvexen Oberfläche entlangzulaufen, anstatt sich abzulösen und sich in der ursprünglichen Fließrichtung weiterzubewegen. Die Einströmöffnungen für den zweiten Luftstrom dienen somit der Erzeugung des dem Coand
    Figure imgb0001
    -Effekt unterworfenen ersten Luftstromes. Der zweite Luftstrom verlässt die Einströmöffnung aufgrund der Mitnahme bzw. Umlenkung an der Oberfläche vergleichsweise großwinklig, so dass ein großer Raumanteil des Innenraumes gleichmäßig mit Luft, insbesondere mit erwärmter Luft klimatisiert werden kann, wodurch unter anderem auf eine Verwendung mehrerer herkömmlicher Luftauslassöffnungen zur Klimatisierung des Innenraumes verzichtet werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind zur Beeinflussung des ersten Luftstroms durch den zweiten Luftstrom im Bereich des Innenraumes eine Mehrzahl von zusätzlichen Strömungskanälen angeordnet, wobei es in jedem Fall möglich ist, den Querschnitt dieser Einströmkanäle klein zu halten, wodurch der bauliche Aufwand zumindest erheblich reduziert und damit die Kosten gesenkt werden können.
  • Entsprechend ist es besonders vorteilhaft, wenn im Bereich des Innenraumes eine Mehrzahl von Einströmöffnungen zur Zuführung des zweiten Luftstromes in den Innenraum angeordnet sind. Ferner kann eine thermische Beeinflussung von Sitzbereichen im Innenraum durch ablösende Strömungen der beiden Luftströme beeinflusst werden, wobei vorteilhafterweise die ablösenden Strömungen dadurch erzeugt werden, dass im Innenraum zusätzliche strömungsablösende Elemente angeordnet sind. Dabei wird es als angenehm empfunden, dass die ablösenden Strömungen eine geringere Strömungsgeschwindigkeit aufweisen als die Strömungsgeschwindigkeit des ersten und des zweiten Luftstromes. Somit wird ein großer Raumanteil des Innenraumes gut und gleichmäßig klimatisiert, wobei auf diese Weise insbesondere an den Sitzbereichen von Sitzen starke Strömungen vermieden werden können, wodurch das für die meisten Personen als anagenehm bezeichnetes Raumklima erzeugt werden kann.
  • Insbesondere in Fahrzeugführerräumen, aber auch im Fahrgastbereich, ist wenigstens eine Einströmöffnung im Bereich eines Fußraumes angeordnet, wobei zusätzlich oder alternativ auch wenigstens eine Einströmöffnung im Wandbereich angeordnet ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass die Einströmöffnungen individuell einstellbare Düsen aufweisen können, wodurch beispielsweise eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit im Fußraum einstellbar ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Klimatisierung individuell an die thermischen Bedürfnisse einer einzelnen im Innenraum befindliche Person angepasst werden kann.
  • In einer weiterführenden Ausgestaltung sind im Bereich des Innenraumes eine Mehrzahl von Ausströmkanälen zur zumindest teilweisen Ableitung des ersten Luftstromes und des zweiten Luftstromes aus dem Innenraum angeordnet, wobei bevorzugterweise wenigstens eine Ausströmöffnung aus dem Innenraum eines Ausströmkanals unterhalb eine Scheibe angeordnet ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch ein Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit einem Innenraum, einer Klimaanlage und einem zusätzlichen Umluftgerät, gemäß Patentanspruch 13 gelöst, wobei die Klimaanlage dem Innenraum einen ersten Luftstrom zuführt und das Umluftgerät dem Innenraum einen zweiten Luftstrom zuführt, wobei der zweite Luftstrom dem Innenraum des Fahrzeugs derart zugeführt wird, dass der zweite Luftstrom den ersten Luftstrom insbesondere hinsichtlich Strömungsrichtung und Strömungsintensität beeinflusst.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, dabei zeigen:
  • FIG 1
    eine schematische Seitendarstellung einer Luftzirkulation in einem Führerraum eines Schienenfahrzeug bei Nutzung einer erfindungsgemäßen Verfahrens zur Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraumes, insbesondere eines Schienenfahrzeugs; und
    FIG 2
    eine schematische perspektivische Darstellung der Luftzirkulation aus FIG 1.
  • Die Figuren 1 und 2 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeuges 100 in Form eines Fahrzeugführerraumes eines Schienenfahrzeuges in dem eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Klimatisierung eines Fahrzeuges 100 durchgeführt werden kann. Das Fahrzeug 100 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Innenraum 110 mit einem Bodenbereich 112, einem Deckenbereich 114 und Wandbereichen 116 auf.
  • Weiterhin ist unter einem Führertisch 120 ein Umluftgerät 130, vorzugsweise ein Umluft-Heizgerät, als eine Komponente einer Klimatisierungseinrichtung 140 angeordnet. Die Klimatisierungseinrichtung 140 umfasst weiterhin eine nicht im Detail dargestellte Klimaanlage, sowie einen zwischen dem Deckenbereich 114 und einem Dach 150 des Fahrzeuges 100 angeordneten ersten Strömungskanal 142 und einen im Bereich des Führertisch 120 angeordneten zweiten Strömungskanal 142, wobei sich der zweite Strömungskanal 142 ausgehend von einer unterhalb einer Scheibe 160 angeordneten Ausströmöffnung 132 aus dem Innenraum 110 bis zu dem Umluftgerät 130, welches unterhalb des Führertisches 120 angeordnet ist, erstrecken. Ein weiterer dritter Strömungskanal 146 mündet ausgehend von dem Umluftgerät 130 zum einen in einer ersten Einströmöffnung 134 in einem Fußbereich 122 des Innenraumes 110 und zum anderen in einer zweiten Einströmöffnung 136 in einem Sitzbereich 172 eines Sitzes 170.
  • Alternativ kann der Innenraum 110 auch zum Transport von Passagieren vorgesehenen sein, wobei in diesem Fall kein Führertisch 120 eingebaut wäre, sondern im Innenraum 110 eine Mehrzahl von Sitzen 170 und Sitzbereichen 172 vorhanden wären.
  • Die nicht dargestellte Klimaanlage dient dazu, gesteuert durch eine Steuereinrichtung den Innenraum 110 entsprechend einem vorgegebenen Temperatursollwert durch Zufuhr entsprechend konditionierter Zuluft zu klimatisieren. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine Regelung erfolgen kann, die zusätzlich zum Temperatursollwert einen oder mehrere Sollwerte anderer Größen, wie z. B. Luftfeuchtigkeit, Geruchsbelastung etc., heranzieht. Dabei umfasst die Klimaanlage als kompakte Einheit sämtliche Einrichtungen zur Konditionierung (Heizung, Kühlung, Filterung, Entfeuchtung etc.) des ersten Luftstromes 180 sowie sämtliche Einrichtungen zur Förderung (Ventilatoren etc.) des ersten Luftstromes 180. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine beliebige andere, insbesondere auf beliebige Weise verteilte Anordnung dieser Komponenten im bzw. am Fahrzeug 100 vorgesehen sein kann.
  • Zur Klimatisierung des Innenraums 110 saugt das Klimagerät gegebenenfalls Frischluft aus der Umgebung des Fahrzeugs 100 an und mischt diese gegebenenfalls in einem geeigneten Verhältnis mit einem ersten Teil der aus dem Innenraum 110 abgesaugten Abluft, die als Umluft wieder zur Klimaanlage zurückgeführt wird. Der so erhaltene erste Luftstrom 180 wird in der Klimaanlage entsprechend der Sollvorgaben konditioniert und dem Innenraum 110 als erster Luftstrom 180 zugeführt. Die Klimaanlage weist unter anderem als eine Betriebsart einen Kühlbetrieb auf, in welchem dem Innenraum 110 zur Kühlung ein entsprechend gekühlter erster Luftstrom 180 als Zuluft zugeführt wird. Ebenso weist sie als eine weitere Betriebsart einen Heizbetrieb auf, in welchem dem Innenraum 110 zur Beheizung ein entsprechend erhitzter erster Luftstrom 180 zugeführt wird.
  • Zusätzlich zur Klimaanlage weist das Fahrzeug das Umluftgerät 130 auf, welches bevorzugterweise ein Umluft-Heizgerät ist. Die Klimatisierung des Innenraums 110 kann somit zusätzlich zum klimatisierten ersten Luftstrom 180 über einen durch das Umluftgerät 130 erzeugten zweiten Luftstrom 190 erfolgen, wobei der durch das zusätzliches Umluftgerät erzeugte zweite Luftstrom 190 dem Innenraum 110 des Fahrzeugs 100 derart zugeführt wird, dass der zweite Luftstrom 190 den ersten Luftstrom 180 insbesondere hinsichtlich Strömungsrichtung und Strömungsintensität beeinflusst. Auf diese Weise ist es möglich, den baulichen Aufwand für die Klimatisierung des Innenraums gering zu halten.
  • Für die Zufuhr des zweiten Luftstromes 190 in den Innenraum 110 und die Abfuhr, bzw. das Absaugen der beiden zusammengeführten Luftströme 180, 190 aus dem Innenraum 110 sind im Bereich des Innenraumes 110 eine Mehrzahl von zusätzlichen Strömungskanälen 142, 144, 146 angeordnet, dabei ist es besonders vorteilhaft, dass der Querschnitt dieser Strömungskanäle 142, 144, 146 klein gehalten werden kann, wodurch die Kosten und der bauliche Aufwand reduziert werden können.
  • Die Zufuhr des zweiten Luftstromes 190 in den Innenraum 110 erfolgt im gezeigten Beispiel sowohl im Heizbetrieb als auch im Kühlbetrieb im Wesentlichen über eine erste Einströmöffnung 134 im Fußbereich 122 des Innenraumes 110 und über eine zweite Einströmöffnung 136 im Sitzbereich 172 eines Sitzes 170. So ist es insbesondere möglich den zweiten Luftstrom 190 über die fest installierten Einströmöffnungen 134, 136 dem Innenraum 110 zuzuführen, wodurch aufwendige Luftzufuhrkanäle für gesonderte Heizungsanlagen oder Lüfter eingespart werden können. Dabei wird der zweite Luftstrom 190 derart dem Innenraum 110 zugeführt, dass eine Coand
    Figure imgb0001
    -Luftströmung erzeugt wird. Auf diese Weise ist es möglich, den ersten Luftstrom 180 dem sogenannten Coand
    Figure imgb0001
    -Effekt zu unterwerfen, so dass insbesondere die Strömungsrichtung des ersten Luftstromes 180 der des zweiten Luftstromes 190 folgt.
  • Um diesen Effekt bestmöglich auszunutzen, sind im Bereich des Innenraumes 110 eine Mehrzahl von Einströmöffnungen 134, 136 zur Zuführung des zweiten Luftstromes 190 in den Innenraum 110 angeordnet, wobei in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist wenigstens eine Einströmöffnung 134, 136 in den Innenraum 110 als Coand
    Figure imgb0001
    -Einströmöffnung ausgestaltet und somit derart im Innenraum 110 angeordnet, dass sich der erste Luftstrom 180 an den zweiten Luftstrom 190, bzw. an Oberflächen im Innenraum 110 anlegt, wodurch eine unmittelbare, oft als unangenehm empfundene Klimatisierung der Sitzbereiche 172 im Innenraum 110 vermieden werden kann.
  • Der zweite Luftstrom 190 verlässt die Einströmöffnungen 134, 136 in den Innenraum 110 aufgrund der Mitnahme bzw. Umlenkung an der Oberfläche vergleichsweise großwinklig, so dass ein großer Raumanteil des Innenraumes 110 gleichmäßig mit Luft, insbesondere mit erwärmter Luft klimatisiert werden kann, wodurch unter anderem auf eine Verwendung mehrerer herkömmlicher Luftauslassöffnungen zur Klimatisierung des Innenraumes 110 verzichtet werden kann.
  • Vorteilhafterweise können die Einströmöffnungen 134, 136 in den Innenraum 110 individuell einstellbare Düsen (nicht dargestellt) aufweisen, wodurch beispielsweise eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit im Fußraum 122 einstellbar wäre. Somit ist es möglich, dass eine im Innenraum 110 befindliche Person je nach eigenem thermischem Komfort die Klimatisierung des Innenraumes 110, bzw. einzelner Bereiche des Innenraumes 110 individuell über diese Düsen regulieren kann.
  • Ferner kann eine thermische Beeinflussung der Sitzbereichen 172 im Innenraum 110 durch ablösende Strömungen der beiden Luftströme 180, 190 beeinflusst werden, wobei vorteilhafterweise die ablösenden Strömungen dadurch erzeugt werden, dass im Innenraum 110 zusätzliche strömungsablösende Elemente (nicht dargestellt), angeordnet sind. Dabei wird es als angenehm empfunden, dass die ablösenden Strömungen eine geringere Strömungsgeschwindigkeit aufweisen als die Strömungsgeschwindigkeit des ersten Luftstromes 180 und des zweiten Luftstromes 190. Auf diese Weise kann ein großer Raumanteil des Innenraumes 110 gut und gleichmäßig klimatisiert werden, wobei insbesondere an den Sitzbereichen 172 der Sitze 170 starke Strömungen vermieden werden können, um ein für die meisten Personen als angenehm bezeichnetes Raumklima zu erzeugen. Insbesondere in Fahrzeugführerräumen, aber auch im Fahrgastbereich, ist wenigstens eine Einströmöffnung 134 im Bereich eines Fußraumes 122 angeordnet, wobei zusätzlich oder alternativ auch wenigstens eine Einströmöffnung 136 im Wandbereich 116 angeordnet ist.
  • Die Abfuhr, bzw. das Absaugen der beiden zusammengeführten Luftströme 180, 190 aus dem Innenraum 110 erfolgt zumindest teilweise über eine Mehrzahl von Ausströmöffnungen 132 aus und Strömungskanäle 144, 146, wobei bevorzugterweise eine Ausströmöffnung 132 aus dem Innenraum 110 unterhalb einer Scheibe 160 angeordnet ist. Der abgeführte Luftstrom 180, 190 wird anschließend über den zweiten Strömungskanal 144 dem Umluftgerät 130 zugeführt, welches den zugeführten Luftstrom 180,190 aufbereitet und über den dritten Strömungskanal 146 und der ersten und der zweiten Einströmöffnung 134, 136 dem Innenraum 110 einen neuen zweiten Luftstrom 190 zuführt.
  • Auf diese Weise ist es möglich, ein Verfahren zur Klimatisierung eines Fahrzeuges 100, insbesondere eines Schienenfahrzeuges zur Verfügung zu stellen, welches eine kostengünstige, zuverlässige und angenehme Klimatisierung des Innenraumes 110 ermöglicht. Dabei ist kein zusätzlicher Bauraum notwendig, wodurch aufwendige Luftzufuhrkanäle für gesonderte Heizungsanlagen oder Lüfter eingespart werden können.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Klimatisierung eines Fahrzeugs (100), insbesondere eines Schienenfahrzeugs, bei dem durch eine Klimaanlage zur Klimatisierung eines Innenraumes (110) ein erster Luftstrom (180) erzeugt wird, wodurch dem Innenraum (110) des Fahrzeugs (100) in einem Kühlbetrieb gekühlte Luft als Zuluft zugeführt wird und in einem Heizbetrieb erwärmte Luft als Zuluft zugeführt wird, wobei ein durch ein zusätzliches Umluftgerät (130) erzeugter zweiter Luftstrom (190) dem Innenraum (110) des Fahrzeugs (100) derart zugeführt wird, dass der zweite Luftstrom (190) den ersten Luftstrom (180) beeinflusst, insbesondere hinsichtlich Strömungsrichtung und Strömungsintensität; dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Innenraumes eine Mehrzahl von Einströmkanälen (134, 136) zur Zuführung des zweiten Luftstromes (190) in den Innenraum (110) angeordnet sind; wobei der zweite Luftstrom (190) derart dem Innenraum (110) zugeführt wird, dass zur Beeinflussung des ersten Luftstroms (180) eine Coand
    Figure imgb0010
    -Luftströmung erzeugt wird wobei im Bereich des Innenraumes wenigstens ein Einströmkanal (134, 136) zur Zuführung des zweiten Luftstromes (190) in den Innenraum (110) als konvex geformte Coand
    Figure imgb0010
    -Einströmöffnung ausgestaltet und derart im Innenraum (110) angeordnet ist, dass sich der erste Luftstrom (180) nach dem Coand
    Figure imgb0010
    -Effekt derart an Oberflächen im Innenraum (110) anlegt, dass der durch den zweiten Luftstrom (190) beeinflusste erste Luftstrom (180) nicht unmittelbar in Sitzbereiche (172) des Innenraumes (110) gelangt.
  2. Verfahren zur Klimatisierung eines Fahrzeugs (100) nach Anspruch 1, wobei zur Beeinflussung des ersten Luftstroms (180) durch den zweiten Luftstrom (190) im Bereich des Innenraumes (110) eine Mehrzahl von zusätzlichen Strömungskanälen (142, 144, 146) angeordnet sind.
  3. Verfahren zur Klimatisierung eines Fahrzeugs (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei eine thermische Beeinflussung von Sitzbereichen (172) im Innenraum (110) durch ablösende Strömungen der beiden Luftströme (180, 190) beeinflusst wird.
  4. Verfahren zur Klimatisierung eines Fahrzeugs (100) nach Anspruch 3, wobei die ablösenden Strömungen dadurch erzeugt werden, dass im Innenraum (110) strömungsablösende Elemente angeordnet sind.
  5. Verfahren zur Klimatisierung eines Fahrzeugs (100) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die ablösenden Strömungen eine geringere Strömungsgeschwindigkeit aufweisen als die Strömungsgeschwindigkeit des ersten Luftstromes (180) und des zweiten Luftstromes (190).
  6. Verfahren zur Klimatisierung eines Fahrzeugs (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei wenigstens ein Einströmkanal (134) im Bereich eines Fußraumes (122) angeordnet ist.
  7. Verfahren zur Klimatisierung eines Fahrzeugs (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei wenigstens eine Einströmkanal (136) an einem Wandbereich (116) angeordnet ist.
  8. Verfahren zur Klimatisierung eines Fahrzeugs (100) nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei im Bereich des Innenraumes (110) eine Mehrzahl von Ausströmöffnungen (132) zur zumindest teilweisen Ableitung des ersten Luftstromes (180) und des zweiten Luftstromes (190) aus dem Innenraum (110) angeordnet sind.
  9. Verfahren zur Klimatisierung eines Fahrzeugs (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei wenigstens eine Ausströmöffnung (132) zur zumindest teilweisen Ableitung des ersten Luftstromes (180) und des zweiten Luftstromes (190) aus dem Innenraum (110) unterhalb einer Scheibe (160) angeordnet ist.
  10. Fahrzeug(100), insbesondere Schienenfahrzeug, mit einem Innenraum (110), einer Klimaanlage und einem zusätzlichen Umluftgerät (130), wobei die Klimaanlage dem Innenraum (110) einen ersten Luftstrom zuführt und das Umluftgerät dem Innenraum (110) einen zweiten Luftstrom (190) zuführt, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Luftstrom (190) dem Innenraum (110) des Fahrzeugs (100) nach einem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9 derart zugeführt wird, dass der zweite Luftstrom (190) den ersten Luftstrom (180) insbesondere hinsichtlich Strömungsrichtung und Strömungsintensität beeinflusst.
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