ES2965133T3 - Vehículo con un dispositivo de calefacción por suelo radiante - Google Patents

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ES2965133T3 ES19805612T ES19805612T ES2965133T3 ES 2965133 T3 ES2965133 T3 ES 2965133T3 ES 19805612 T ES19805612 T ES 19805612T ES 19805612 T ES19805612 T ES 19805612T ES 2965133 T3 ES2965133 T3 ES 2965133T3
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Kenan Dinler
Stefan Pintag
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Abstract

La invención se refiere a un vehículo (1) que tiene una carrocería (3) que comprende un interior (4) con un piso (6), un componente productor de calor y un dispositivo dispensador de calor (22) para descargar calor al vehículo. entorno (2) de forma controlada. El dispositivo dispensador de calor (22) está conectado al componente a través de un circuito de calor de escape (23). Además, en la zona del suelo (6) del vehículo (1) está previsto un dispositivo de calefacción de suelo (20) para calentar el suelo (6). El dispositivo de calefacción por suelo radiante puede estar conectado, entre otros, a un circuito de calefacción (21), estando diseñado dicho circuito de calefacción para transportar calor desde un componente generador de calor, en particular calor residual de uno de los componentes mencionados anteriormente, al dispositivo de calefacción por suelo radiante (20). Además, el vehículo (1) tiene un dispositivo de ajuste para ajustar la salida de calor del dispositivo de calefacción de suelo (20) y un dispositivo de detección de humedad para determinar la humedad del suelo (6). Un controlador (30) y el dispositivo de ajuste están diseñados de tal manera que el dispositivo de calefacción por suelo radiante (20) se activa en caso de un criterio de sequedad. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Vehículo con un dispositivo de calefacción por suelo radiante
Área técnica
La presente invención se refiere a un vehículo con una carrocería de vehículo y un espacio interior para el transporte de pasajeros. La invención se refiere además a un procedimiento para el funcionamiento de un vehículo de este tipo.
Estado de la técnica previamente conocido
Los vehículos para el transporte de pasajeros son generalmente conocidos, por ejemplo, diseñados como vehículos de transporte público local, en particular como tranvías, metros, tren rápido metropolitano, autobuses, etc. En estos casos, los espacios interiores de vehículos de este tipo, están ampliamente climatizados, de modo que se optimiza el confort de los pasajeros.
Además, los vehículos mencionados comprenden numerosos dispositivos que producen calor durante su funcionamiento. A este respecto, es necesario permitir que este calor se disipe de manera regulada, para proteger del sobrecalentamiento a los dispositivos.
El documento alemán DE 10 2010 056 208 A1 describe un procedimiento para calentar un espacio interior de un vehículo, en el que el vehículo de motor presenta una pila de combustible, un dispositivo de medición del clima, a través del cual se realiza una medición de un parámetro climático del espacio interior del vehículo de motor, y un dispositivo de transferencia de calor para la transferencia de calor. En este caso se consigue que el espacio interior se pueda calentar mediante una regulación de la generación de calor de la pila de combustible en función del parámetro climático.
El documento DE 102016 117 150 A1 describe una alfombrilla calefactable del suelo, que se puede quitar y colocar fácilmente en el habitáculo de un vehículo. En este caso, en la alfombrilla del suelo está embebida una calefacción eléctrica.
El documento WO 2017 / 129709 A1 describe un sistema de calefacción para el suelo de un vehículo industrial. Este sistema de calefacción está instalado de manera permanente en el vehículo industrial. El sistema de calefacción descrito comprende, en este caso, una manguera de calefacción por debajo de la estructura del suelo. La manguera de calefacción está llena de líquido. La manguera está rodeada por un material que presenta elementos acumuladores de energía, por ejemplo, de un material PCM (Phase Change Material - Material de Cambio de Fase).
El documento EP 3196061 A1 describe un sistema de calefacción basado en fluidos instalado de manera permanente para un vehículo de pasajeros. El sistema de calefacción comprende una válvula, a través de la cual se puede regular si el fluido se suministra a un circuito de refrigeración o a un circuito de calefacción.
Desventajas del estado de la técnica
Sin embargo, las soluciones técnicas y las formas de realización conocidas hasta ahora son muy complejas, no permiten un uso o una disipación eficiente de la energía y/o presentan deficiencias ergonómicas.
Planteamiento del problema
Por lo tanto, el objetivo de la presente invención es proporcionar un vehículo, que utilice energía de manera eficiente y al mismo tiempo sea capaz de prevenir o al menos reducir las desventajas del estado de la técnica.
Solución de acuerdo con la invención
El objetivo anterior se resuelve mediante un vehículo de acuerdo con la reivindicación 1 y/o mediante un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11. Otras formas de realización de los objetos mencionados resultan de las reivindicaciones dependientes y/o de las formas de realización comentadas adicionalmente.
De acuerdo con la invención, el vehículo presenta una carrocería de vehículo con un espacio interior, que está apoyado de manera móvil sobre una superficie, por ejemplo, mediante ruedas o bogies individuales. Además, está previsto un espacio interior con un suelo, en el que los pasajeros se pueden alojar sentados y/o de pie. Un vehículo de este tipo puede ser un vehículo de transporte público, es decir, por ejemplo, un autobús, un tranvía, un tren rápido metropolitano, un metro, un tren de cercanías o un tren de alta velocidad.
Además, el vehículo comprende al menos un componente que produce calor. En particular, el vehículo presenta un motor de tracción, en particular un motor de tracción eléctrico, un dispositivo de acumulación de energía eléctrica, un dispositivo de carga para el mismo, dispositivos electrónicos de potencia, en particular para el motor de tracción, un convertidor del sistema eléctrico de a bordo para proporcionar una tensión específica del sistema eléctrico de a bordo, una resistencia de frenado para disipar el exceso de energía eléctrica y/o un compresor para proporcionar un medio de trabajo presurizado. Componentes de este tipo tienen en común la capacidad de convertir una determinada proporción de la energía primaria absorbida en energía térmica a disipar, en lo sucesivo denominada calor residual. De acuerdo con una configuración, el componente se enfría por medio de un líquido.
Además, el vehículo está provisto con un dispositivo de disipación de calor, para la disipación selectiva del calor a un entorno del vehículo. Este dispositivo de disipación de calor está conectado con el componente a través de un circuito de calor residual, de modo que el calor residual se puede transportar desde el componente, a través del circuito de calor residual, hasta el dispositivo de disipación de calor y disiparlo allí al entorno.
Además, en la zona del suelo del vehículo está previsto un dispositivo de calefacción por suelo radiante para calentar el suelo. Está conectado, entre otras cosas, con un circuito de calefacción, que está diseñado para transportar calor de un componente que produce calor, en particular calor residual de uno de los componentes mencionados anteriormente, al dispositivo de calefacción por suelo radiante. Esto permite calentar el suelo del vehículo, en particular la superficie del suelo.
Además, el vehículo presenta un dispositivo de regulación para la regulación de la potencia de calefacción del dispositivo de calefacción por suelo radiante. En particular, el dispositivo de regulación está diseñado para poder regular el transporte de calor desde el componente hasta el dispositivo de calefacción por suelo radiante y/o hasta el dispositivo de disipación de calor.
El vehículo presenta un dispositivo de detección de humedad para determinar la humedad del suelo. El dispositivo de detección de humedad puede estar equipado y/o conectado a elementos en el vehículo, de modo que el dispositivo de detección de humedad pueda generar una señal, que represente el grado de humedad en el suelo y/o la presencia de agua en el suelo. En este caso, la señal binaria puede estar diseñada de modo que un primer valor de la señal represente un suelo húmedo y/o mojado, y un segundo valor represente un suelo seco y/o menos húmedo.
De acuerdo con un valor especial del dispositivo de detección de humedad, el grado de humedad en el suelo se puede cuantificar al menos en pasos discretos, y se puede representar correspondientemente mediante la señal.
Además, a los mismos dispositivos está conectado el dispositivo de control para controlar el dispositivo de regulación y para la recepción de datos del dispositivo de detección de humedad. Además, el dispositivo de control está configurado de tal manera que puede deducir un criterio de secado al menos a partir de la señal recibida del dispositivo de detección de humedad. El criterio de secado representa en este caso, si el grado de humedad en el suelo es aceptable, o si se deben tomar medidas para combatir la humedad. De acuerdo con una forma de realización, el criterio de secado puede asumir dos estados (criterio de secado positivo y negativo), por lo que, si está presente un criterio de secado negativo, el grado de humedad del suelo es aceptable, y no es necesario tomar contramedidas. Por otro lado, un criterio de secado positivo significa que el suelo está demasiado húmedo, y por lo tanto se deben tomar contramedidas, en particular medidas de secado.
Por consiguiente, el dispositivo de control y el dispositivo de regulación están diseñados de tal manera que el dispositivo de calefacción por suelo radiante se active cuando esté presente el criterio de secado positivo. De acuerdo con la invención, el dispositivo de control y el dispositivo de regulación están configurados y conectados de tal manera que cuando esté presenta un criterio de secado definido, en particular positivo, se realiza un transporte de calor desde el componente hasta el dispositivo de calefacción por suelo radiante.
Con un vehículo de este tipo se consigue por primera vez un aumento significativo del confort y de la seguridad de los pasajeros, ya que el suelo del vehículo se puede secar según sea necesario, en particular de manera automática, mediante la activación del dispositivo de calefacción por suelo radiante. Si se determina que la humedad en el suelo supera un límite aceptable (por ejemplo, si el suelo se volviera demasiado resbaladizo o el correspondiente coeficiente de fricción estática cayera por debajo de un determinado límite), el suelo se calienta, de modo que la humedad/el mojado no deseada/o del suelo se evapore y se disipe en el espacio interior. De este modo se evita eficazmente que se acumule humedad, hielo y/o nieve en el espacio interior. Esto conduce a una reducción significativa del riesgo de resbalones y caídas para los pasajeros.
De acuerdo con una forma de realización particular, el vehículo es un denominado vehículo multisistema accionado eléctricamente, que dispone de una fuente de alimentación externa y una fuente de alimentación interna independiente. La fuente de alimentación externa se puede realizar, en este caso, con la ayuda de un pantógrafo a través de una catenaria o un carril conductor. La fuente de alimentación interna se puede realizar, en este caso, mediante un acumulador de energía eléctrica, por ejemplo, una batería o condensadores adecuados, y mediante un dispositivo de carga para eso mismo. Un vehículo multifuncional de este tipo puede funcionar de manera independiente en una ruta no electrificada y en una ruta electrificada.
De acuerdo con una forma de realización, el dispositivo de detección de humedad comprende al menos un sensor de humedad para la detección de la humedad en el suelo. Un sensor de humedad de este tipo permite, por ejemplo, extraer conclusiones sobre el grado de humedad del suelo por medio de la medición de la resistencia. En este caso, es posible comprobar la presencia de humedad en varios lugares del suelo del vehículo, en particular en la zona de las puertas del vehículo.
De manera adicional o alternativa, el dispositivo de detección de humedad o el vehículo puede presentar un sensor de lluvia para la detección de lluvia en el entorno del vehículo. El simple hecho de saber si llueve o no en el entorno del vehículo permite determinar un criterio de secado, en particular en vehículos con una alta frecuencia de paradas y cambios de pasajeros.
En este contexto, quizás tenga sentido determinar o estimar el número de pasajeros que suben. La determinación del criterio de secado podría proceder entonces de la siguiente manera: en cuanto llueve más allá de un determinado límite en una parada de un vehículo, y se supera un determinado número límite de pasajeros a subir, el criterio de secado se podría determinar de tal manera que el suelo se tendría que secar (está presente un criterio de secado positivo).
Como ampliación del principio básico se propone poder conectar el dispositivo de detección de humedad con fuentes de datos externas sobre las condiciones meteorológicas del entorno del vehículo. Por ejemplo, por medio de datos de un radar de lluvia, análogo al sensor de lluvia, se pueden determinar o estimar si llueve en el entorno directo del vehículo.
De acuerdo con una forma de realización adicional, el vehículo puede presentar un primer dispositivo de medición de la humedad del aire para la medición de la humedad del aire en el espacio interior y/o un primer dispositivo de medición de la temperatura para la medición de la temperatura interior. Estos dispositivos de medición se pueden asignar al dispositivo de detección de humedad de tal manera que, a partir de estos datos, se pueda sacar una conclusión sobre el estado de humedad del suelo. En particular, los resultados de medición de temperatura y humedad del aire en el espacio interior en combinación con los sensores y/o datos descritos anteriormente, podrían proporcionar información precisa sobre el estado de humedad del suelo, de modo que se pueda determinar con precisión el criterio de secado.
Los datos de medición de la temperatura y/o la humedad en el espacio interior se pueden utilizar de manera particularmente ventajosa si el vehículo dispone de un dispositivo de aire acondicionado para la manipulación de la temperatura interior y/o de la humedad en el espacio interior. En particular, el dispositivo de control puede estar conectado con el dispositivo de aire acondicionado de tal manera que, el dispositivo de aire acondicionado lleve a cabo medidas para secar el aire en el espacio interior, cuando la humedad del aire supere un determinado valor límite. Este valor límite puede depender a su vez de la temperatura en el espacio interior.
Esto significa que, por un lado, el suelo del espacio interior se puede secar por medio de un dispositivo de calefacción por suelo radiante, si está presente un criterio de secado positivo, es decir, si el suelo está demasiado mojado. La humedad que luego se evapora en el espacio interior del vehículo se disipa a su vez al entorno por medio del dispositivo de aire acondicionado. De este modo se consigue que se puede secar el suelo de manera selectiva, pero se evita eficazmente un aumento de la humedad del aire en el espacio interior. De este modo es asegurado el confort de los pasajeros en el espacio interior y se aumenta la seguridad del tráfico.
Además, es posible prever un segundo dispositivo de medición de la humedad del aire para la medición de la humedad del aire en el entorno del vehículo y/o un segundo dispositivo de medición de la temperatura para la medición de una temperatura en el entorno.
Todos o una parte de los dispositivos de medición mencionados están conectados con el dispositivo de control del vehículo, al menos para el intercambio de datos o para la transmisión de datos al dispositivo de control.
Además, el vehículo comprende un medio de trabajo para transportar el calor del componente, al circuito de calefacción y/o al circuito de calor residual. El medio de trabajo puede ser un líquido, al menos durante una transferencia de calor, desde el componente hacia el medio de trabajo.
En el contexto de esta invención, los conceptos "circuito de calefacción" y "circuito de calor residual" no se deben interpretar necesariamente como circuitos cerrados en sí mismos, sino que también se pueden referir a secciones funcionales de un circuito de fluido. Por ejemplo, si se transporta calor desde el componente hasta el dispositivo de calefacción por suelo radiante, el medio de trabajo circula en un circuito, preferentemente cerrado, entre un intercambiador de calor de componentes del componente y un intercambiador de calor del dispositivo de calefacción por suelo radiante. De manera alternativa, en este caso el medio de trabajo circula entre el circuito de calefacción y el componente. Si el calor del componente se transporta hasta el dispositivo de disipación de calor, el medio de trabajo circula entre el componente y el circuito de calor residual.
De acuerdo con una forma de realización preferente, está previsto un circuito de fluido con una transición de fase del medio de trabajo, en la que el circuito de calefacción y/o el circuito de calor residual es al menos parte del circuito de fluido. En particular, el circuito de calefacción y/o el circuito de calor residual están diseñados como circuito de fluido con una transición de fase del medio de trabajo. Por consiguiente, en el circuito de calefacción y/o en el circuito de calor residual y/o en un lugar adecuado en un circuito de fluido (parcial) en cuestión, pueden estar previstos al menos un dispositivo de licuefacción y un dispositivo de carburador. De este modo se puede optimizar el transporte de calor, de modo que, por ejemplo, el componente se enfríe más, se pueda disipar una mayor potencia de calefacción para el dispositivo de calefacción por suelo radiante y/o más calor a través del dispositivo de disipación de calor.
De acuerdo con una forma de realización, el dispositivo de regulación puede comprender al menos un manipulador de fluido, sin embargo, en particular al menos dos manipuladores de fluido. Con ellos se puede influir en, si el medio de trabajo circula entre el circuito de calefacción y el componente y/o entre el circuito de calor residual y el componente.
De acuerdo con una forma de realización especial, el dispositivo de regulación está equipado con manipuladores de fluido, de modo que se pueden representar diferentes estados de funcionamiento del circuito de calefacción y/o del circuito de calor residual.
De acuerdo con un primer estado de funcionamiento, el medio de trabajo circula exclusivamente entre el componente y el circuito de calefacción, de modo que el calor residual del componente se disipa exclusivamente a través del circuito de calefacción y del dispositivo de calefacción por suelo radiante.
De acuerdo con un segundo estado de funcionamiento, el circuito de calefacción está desacoplado del suministro de calor. Por lo tanto, el medio de trabajo circula exclusivamente entre el componente y el circuito de calor residual.
Si el sistema se encuentra en el primer o segundo estado de funcionamiento, el circuito de calefacción y el circuito de calor residual están al menos materialmente separados entre sí, de modo que en el primer estado de funcionamiento se desactiva el circuito de calor residual, y en el segundo estado de funcionamiento se desactiva el circuito de calefacción.
De acuerdo con una forma de realización, el dispositivo de regulación puede controlar el manipulador de fluido de tal manera que, según un tercer estado de funcionamiento, el circuito de calefacción y el circuito de calor residual funcionan en paralelo. Por lo tanto, el medio de trabajo que fluye a través de un intercambiador de calor de componentes del componente, se introduce, según sea necesario, en el circuito de calefacción y/o en el circuito de calor residual mediante un manipulador de fluido, por lo que el medio de trabajo después del dispositivo de calefacción por suelo radiante o del dispositivo de disipación de calor se vuelve a combinar. El tercer estado de funcionamiento es particularmente ventajoso, si el componente proporciona más calor residual del que el dispositivo de calefacción por suelo radiante o el dispositivo de disipación de calor puede absorber por sí solo.
Además, de acuerdo con otro ejemplo de realización adicional o alternativo, el dispositivo de regulación puede estar diseñado de tal manera que el dispositivo de calefacción por suelo radiante y el dispositivo de disipación de calor sean aplicados en serie mediante el medio de trabajo. En este cuarto estado de funcionamiento están previstos manipuladores de fluido de tal manera que el circuito de calefacción y el circuito de calor residual estén conectados en serie al menos parcialmente.
De acuerdo con una configuración opcional de una o más de las formas de realización descritas anteriormente para diferentes estados de funcionamiento, el medio de trabajo experimenta un cambio de fase de forma líquida a gaseosa y viceversa en un punto adecuado. En particular, es posible que el medio de trabajo después del dispositivo de licuefacción presente una temperatura de 40°C a 50°C.
Mediante la manipulación adicional del medio de trabajo con un cambio de fase durante el funcionamiento de acuerdo con el cuarto estado de funcionamiento, la configuración en serie del circuito de calefacción y del circuito de calor residual puede conducir a una mejora adicional del efecto global. En particular, antes del dispositivo de calefacción por suelo radiante debe estar previsto, en este caso, un dispositivo de licuefacción en el sentido de la tecnología de flujo, de modo que la energía adicional aportada al medio de trabajo mediante la compresión y la licuación, se pueda disipar en el espacio interior a través del dispositivo de calefacción por suelo radiante en la forma de calor de secado. En el sentido de la tecnología de flujo, debería estar situado un dispositivo de carburador conectado aguas abajo del dispositivo de calefacción por suelo radiante y aguas arriba del dispositivo de disipación de calor. De este modo se produciría, al menos parcialmente, la condensación del medio de trabajo dentro del dispositivo de disipación de calor, de modo que en el cuarto estado de funcionamiento éste absorbería energía térmica del entorno del vehículo. En un cuarto estado de funcionamiento de este tipo, el dispositivo de disipación de calor funciona como un dispositivo de absorción de calor. Una vez que el medio de trabajo haya pasado a través de este dispositivo de absorción de calor, regresa al componente en estado precalentado y allí es calentado adicionalmente por el intercambiador de calor de componentes.
Además, se muestra un procedimiento para el funcionamiento de un vehículo de acuerdo con una de las formas de realización anteriores, que prevé al menos los siguientes pasos:
Con la ayuda del dispositivo de detección de humedad se determina la humedad, en particular el grado de una humedad del suelo en el habitáculo del vehículo. Esto también puede significar que el grado de una humedad del suelo se calcule a partir de datos indirectos, mediante la comprobación, por ejemplo, si en el entorno del vehículo llueve y si ha subido un determinado número de pasajeros (por ejemplo, con los zapatos mojados).
En función de la humedad detectada del suelo, o en función de una señal del dispositivo de detección de humedad se determina el criterio de secado o un estado del criterio de secado. Si está presente un criterio de secado positivo, el dispositivo de regulación, en particular al menos un manipulador de fluido del dispositivo de regulación, es controlado por el dispositivo de control de tal manera que tiene lugar un transporte de calor, desde el componente, hasta el dispositivo de calefacción por suelo radiante. Si es necesario, se comprueba previamente si el componente se encuentra en un estado de funcionamiento, en el que sea necesario disipar el exceso de calor.
De acuerdo con una forma de realización adicional del procedimiento, se da a conocer que el dispositivo de aire acondicionado, en particular durante el funcionamiento del dispositivo de calefacción por suelo radiante, se controla de tal manera que la humedad del aire en el espacio interior del vehículo no supere un valor umbral determinado. En particular, el valor umbral también puede depender de la humedad del aire y/o de la temperatura del entorno y/o de la temperatura en el espacio interior.
Las formas de realización descritas anteriormente se pueden combinar entre sí de cualquier manera, pero en particular de manera sensata desde el punto de vista de un experto en la técnica; por ejemplo, es posible, que el vehículo presente varios componentes que disipan calor que, en combinación con una o varias de las formas de realización anteriores, disipen calor residual al sistema correspondiente o al circuito de fluido. En función de las necesidades, estos componentes o sus intercambiadores de calor se pueden combinar de manera sensata, disponer en serie y/o en paralelo.
Breve descripción de las figuras
El dibujo adjunto ilustra una forma de realización y, junto con la descripción, sirve para explicar los principios de la invención. Los elementos del dibujo son relativos entre sí y no necesariamente a escala.
La Fig. 1 muestra un vehículo de acuerdo con una forma de realización ejemplar.
Ejemplos de realización
Con la ayuda de la Fig. 1 se representa una configuración ejemplar de un ejemplo de realización de un vehículo 1. El vehículo 1 está diseñado, en este caso, como un tranvía que circula sobre carriles 5 con un pantógrafo 7. Mediante el pantógrafo 7 se asegura el suministro de energía eléctrica a los componentes eléctricos, en particular a un motor de tracción 13, a un acumulador de energía eléctrica 11, a un dispositivo de carga 15 y a dispositivos electrónicos de potencia 12, para lo cual no se representan aquí los conductos eléctricos, otros elementos de control y elementos de circuito que puedan ser necesarios para ello.
Una carrocería de vehículo 3 del vehículo 1 forma un espacio interior 4 con un suelo 6, por lo que el espacio interior 4 está diseñado para el transporte de pasajeros de pie y/o sentados, y puede presentar además un dispositivo de puerta, no representado, para entrar y salir y/o una cabina de conductor.
En el suelo 6 o en el entorno inmediato, está instalado un dispositivo de calefacción por suelo radiante 20, que puede disipar calor de secado Q2 al espacio interior 4 a través de la superficie del suelo 6. Para ello, el dispositivo de calefacción por suelo radiante 20 presenta, al menos parcialmente, un circuito de calefacción 21, que está conectado en el sentido de la tecnología de flujo con un dispositivo de intercambio de calor 10 del componente eléctrico para el transporte de calor.
En este contexto hay que señalar que la representación especial de un dispositivo de intercambio de calor 10 de un componente eléctrico no se debe entender como limitante. Más bien, el dispositivo de intercambio de calor 10 también puede representar una combinación en paralelo y/o en serie de varios intercambiadores de calor individuales, por ejemplo, del motor de tracción 13, del acumulador de energía eléctrica 11, del dispositivo de carga 15, de los dispositivos electrónicos de potencia 12 y/o de una resistencia de frenado 14.
Estos componentes eléctricos y el dispositivo de intercambio de calor 10 se pueden diseñar y disponer de tal manera que el calor residual Q1 del componente eléctrico, se pueda transferir a un medio de trabajo del dispositivo de intercambio de calor 10.
En el ejemplo de realización mostrado, el dispositivo de intercambio de calor 10 se puede conectar en serie con el circuito de calefacción 21 por medio de conductos adecuados y manipuladores de fluido 24 y 25.
Además, el dispositivo de intercambio de calor 10 se puede conectar en serie con un dispositivo de disipación de calor 22, por medio de conductos adecuados y manipuladores de fluido 24 y 25.
Los manipuladores de fluido 24 y 25 forman parte de un dispositivo de regulación para la regulación del dispositivo de calefacción por suelo radiante 20, y pueden estar diseñados como válvulas de tres vías, que pueden distribuir un flujo volumétrico del medio de trabajo a diferentes conductos, según sea necesario.
En el presente ejemplo, están previstos efectivamente un dispositivo de licuefacción 26 y un dispositivo de carburador 27 en el circuito de fluido, de modo que - cuando se selecciona un medio de trabajo adecuado - se hace posible un funcionamiento de trabajo en dos fases del medio de trabajo. Independientemente de eso, este ejemplo de realización no se debe entender como limitativo. En particular, se pueden omitir el dispositivo de carburador 27 y el dispositivo de licuefacción 26, por lo que el correspondiente circuito de fluido funciona de manera análoga, pero sin las ventajosas características de consumo de energía y transferencia del funcionamiento en dos fases.
Además, el vehículo 1 comprende un dispositivo de control 30, el que está conectado, al menos para recibir datos, con un dispositivo de detección de humedad 31 del suelo 6, con un primer dispositivo de medición de la humedad del aire 32 y un primer dispositivo de medición de la temperatura 33 del espacio interior 4, con un segundo dispositivo de medición de la humedad del aire 34 y un segundo dispositivo de medición de la temperatura 35, para el entorno del vehículo 2 y con un sensor de lluvia 36 de la carrocería de vehículo 3. Además, el dispositivo de control 30 puede estar equipado con medios para recibir datos externos, en particular datos meteorológicos, por ejemplo, de internet. La conexión del dispositivo de control 30 con el sistema de sensores mencionado no se debe entender como limitativa, sino que dichas conexiones se deberían prever de manera sensata en función del ejemplo de realización o del estado de funcionamiento.
El dispositivo de control 30 está conectado adecuadamente a través de una conexión, no representada, para el control, con los manipuladores de fluido 24, 25 del dispositivo de licuefacción 26, con una bomba no representada del circuito de fluido, con un sensor de temperatura del dispositivo de intercambio de calor 10, etc.
A continuación, se describen aspectos de diferentes estados de funcionamiento, formas de realización y pasos del procedimiento utilizando el ejemplo específico de acuerdo con la Fig. 1:
Una vez aplicado el medio de trabajo en el dispositivo de intercambio de calor 10 con un calor residual Q1 de los componentes que disipan calor, se conduce, según el estado de funcionamiento, al circuito de fluido correspondiente. Para ello se puede prever una bomba.
De acuerdo con una forma de realización con un primer estado de funcionamiento, el manipulador de fluido 24 del dispositivo de regulación se conmuta de tal manera que todo el medio de trabajo se suministra al dispositivo de licuefacción 26. El medio de trabajo, entonces líquido y adicionalmente calentado mediante licuefacción, pasa entonces a través del circuito de calefacción 21 y disipa el calor de secado Q2 al suelo 6, en un intercambiador de calor del circuito de calefacción 21 y lo calienta. Esto da como resultado que el líquido del suelo 6 se evapore en el espacio interior 4. Después del circuito de calefacción 21, el medio de trabajo líquido pasa a través del dispositivo de carburador 27 y es devuelto al dispositivo de intercambio de calor 10 del componente a través de un manipulador de fluido 25 adecuadamente conmutado (y a través de un nodo de retorno 29). El dispositivo de carburador 27 provoca un enfriamiento del medio de trabajo, de modo que en el dispositivo de intercambio de calor 10 prevalece un mayor gradiente de temperatura entre el medio de trabajo y el componente que disipa calor residual Q1.
En un segundo estado de funcionamiento, todo el medio de trabajo se conduce al circuito de calor residual 23 del dispositivo de disipación de calor 22 del vehículo 1 y desde allí de nuevo al dispositivo de intercambio de calor 10 mediante el posicionamiento correspondiente del manipulador de fluido 24. Por lo tanto, el circuito de calefacción 21 está aislado y desacoplado. De este modo, el calor residual Q1 del componente se podría disipar al entorno del vehículo 2 en forma de calor Q3 disipado por el dispositivo de disipación de calor 22.
Con respecto al segundo estado de funcionamiento es posible, pero no representado en la Fig. 1, introducir un dispositivo de licuefacción y un dispositivo de carburador en el circuito de fluido y/o en el circuito de calor residual, de modo que también sea posible el funcionamiento en dos fases en el funcionamiento de refrigeración pura con el dispositivo de disipación de calor 22.
De acuerdo con un tercer estado de funcionamiento, el circuito de calefacción 21 del dispositivo de calefacción por suelo radiante 20 y el circuito de calor residual 23 del dispositivo de disipación de calor 22 funcionan en paralelo al dispositivo de intercambio de calor 10. Una regulación adecuada del primer manipulador de fluido 24, y posiblemente también del segundo manipulador de fluido 25, hace que una parte del medio de trabajo fluya a través del circuito de calefacción 21, y otra parte del medio de trabajo fluya a través del circuito de calor residual 23. Después del dispositivo de calefacción por suelo radiante 20 y del dispositivo de disipación de calor 22, ambos circuitos se pueden combinar en el nodo de retorno 29, después de lo cual todo el medio de trabajo combinado se devuelve al dispositivo de intercambio de calor 10.
El tercer estado de funcionamiento permite establecer un punto de funcionamiento óptimo en función de la cantidad de calor residual Q1 disponible, en función de las necesidades de calefacción y/o secado del espacio interior 4 y/o en función de la capacidad del dispositivo de disipación de calor 22. El tercer estado de funcionamiento se podría realizar posiblemente sin funcionamiento en dos fases o con funcionamiento en dos fases en ambos circuitos dispuestos en paralelo. Por consiguiente, tendría sentido prever el dispositivo de licuefacción y el dispositivo de carburador de manera simple o plurales.
La gestión de funcionamiento de acuerdo con un cuarto estado de funcionamiento implica conmutar los manipuladores de fluido 24 y 25, de tal manera que el circuito de calefacción 21 y el circuito de calor residual 23 estén conmutados esencialmente en serie. Por consiguiente, el medio de trabajo sería conducido exclusivamente al circuito de calefacción 21, a través del manipulador de fluido 24. A continuación, debido a un circuito adecuado del manipulador de fluido 25, el medio de trabajo sería conducido exclusiva y completamente a través del circuito de calor residual 23 o a través del dispositivo de disipación de calor 22. A continuación, el medio de trabajo regresa al dispositivo de intercambio de calor 10.
En función del punto de funcionamiento y del gradiente de temperatura, o en función de si el medio de trabajo se utiliza en una o dos fases, el dispositivo de calor residual 22 disiparía calor Q3 en el entorno del vehículo 2 o, alternativamente, incluso absorbería calor Q4 del entorno del vehículo 2. Este último convertiría en realidad el dispositivo de calor residual 22, en un dispositivo de absorción de calor:
Ahora que el medio de trabajo es suministrado al circuito de calefacción 21 por el dispositivo de licuefacción 26 y fluye a través de él, el medio de trabajo que fluye después del dispositivo de carburador 27 al dispositivo 22 podría absorber el calor Q4 del entorno del vehículo 4. Esto aumentó el nivel de temperatura global del medio de trabajo, por lo que se pudo aumentar efectivamente la potencia de calefacción del dispositivo de calefacción por suelo radiante 6.
La descripción de los diferentes estados de funcionamiento no se debe entender necesariamente en el sentido de que una realización deba poder asumir todos los estados de funcionamiento. Más bien, los estados de funcionamiento sirven para ejemplificar formas de realización diferentes e independientes del vehículo, por lo que un ejemplo de realización puede realizar posiblemente solo un único estado de funcionamiento o varios estados de funcionamiento.
El dispositivo de control 30 controla componentes unidos al mismo, en particular los manipuladores de fluido 24 y 25, para la realización de los diferentes estados de funcionamiento, en función de la necesidad de secado del suelo 6. La necesidad de secado se determina a través de un dispositivo de detección de humedad para determinar la humedad del suelo 6 y/o a través de la determinación de un criterio de secado. Para ello, el dispositivo de control 30 está conectado con sensores de temperatura y de la humedad del aire 32, 33, 34 y 35 y con un sensor de humedad 31 en el suelo 6. Además, el dispositivo de control se puede conectar con el sensor de lluvia 36. A partir de datos individuales o de varios datos recibidos de esta manera, el dispositivo de control 30 puede determinar el criterio de secado. Si está presente un criterio de secado positivo, se activa el dispositivo de calefacción por suelo radiante 20, lo que provoca un secado del suelo 6 por medio del calor de secado Q2. En consecuencia, el manipulador de fluido 24 se podría controlar mediante el dispositivo de control 30, de modo que el medio de trabajo calentado desde el dispositivo de intercambio de calor 10 se suministre al circuito de calefacción 21.
Aunque en el presente documento se ha representado y descrito una forma de realización específica, está dentro del contexto de la presente invención modificar adecuadamente la forma de realización mostrada, sin apartarse del alcance de protección de la presente invención. Por ejemplo, el circuito de fluido del vehículo 1 se puede diseñar con o sin una transición de fase opcional del medio de trabajo (forma líquida o gaseosa). En tal caso, el dispositivo de licuefacción 26 y el dispositivo de carburador 27 se omitirían del circuito de fluido de la Fig. 1, o se podrían prever conexiones de derivación conmutables dispuestas en paralelo para el dispositivo de licuefacción 26 y el dispositivo de carburador 27, de modo que el circuito de fluido funcione exclusivamente con un medio de trabajo en forma líquida o gaseosa. Además, el vehículo 1 mostrado puede estar diseñado como autobús, con una alimentación eléctrica a través de una línea aérea (trolebús), en lugar de un tranvía.
Lista de símbolos de referencia
1 Vehículo
2 Entorno del vehículo Q1 Calor residual
3 Carrocería de vehículo Q2 Calor de secado
4 Espacio interior Q3 Calor disipado
5 Carril Q4 Calor absorbido
6 Suelo
7 Pantógrafo
8 Dispositivo de aire acondicionado
10 Intercambiador de calor de componentes
11 Acumulador de energía eléctrica
12 Dispositivo electrónico de potencia
13 Motor de tracción
Resistencia de frenado
Dispositivo de carga
Dispositivo de calefacción por suelo radiante
Circuito de calefacción
Dispositivo de disipación de calor
Circuito de calor residual
Primer manipulador de fluidos
Segundo manipulador de fluidos
Dispositivo de licuefacción
Dispositivo de carburador
Nodo de entrada
Nodo de retorno
Dispositivo de control
Sensor de humedad
Primer dispositivo de medición de la humedad del aire (interior) Primer dispositivo de medición de temperatura (interior) Segundo dispositivo de medición de la humedad del aire (exterior) Segundo dispositivo de medición de temperatura (exterior) Sensor de lluvia

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un vehículo (1) que presenta
- una carrocería de vehículo (3) con un espacio interior (4) y un suelo (6) dispuesto en el mismo para alojar pasajeros,
- al menos un componente que produce calor (11, 12, 13, 14, 15),
- un dispositivo de disipación de calor (22) para la disipación específica de calor a un entorno del vehículo (2),
- al menos un circuito de calor residual (23) diseñado para el transporte de calor desde al menos el componente (11, 12, 13, 14, 15), hasta el dispositivo de disipación de calor (22),
- un dispositivo de calefacción por suelo radiante (20) para calentar el suelo (6),
- un circuito de calefacción (21) conectado con el dispositivo de calefacción por suelo radiante (20) diseñado para el transporte de calor desde al menos el componente (11, 12, 13, 14, 15), hasta el dispositivo de calefacción por suelo radiante (20),
- al menos un dispositivo de regulación para regular el dispositivo de calefacción por suelo radiante (20),
- un dispositivo de detección de humedad (31, 36) para determinar una humedad del suelo (6), y
- un dispositivo de control (30), que está conectado al dispositivo de regulación y al dispositivo de detección de humedad (31, 36) para controlar el dispositivo de regulación y para recibir datos desde el dispositivo de detección de humedad (31, 36), y que al menos en la base de datos del dispositivo de detección de humedad (31, 36) está diseñado para determinar un criterio de secado,
- en el que el dispositivo de control (30) y el dispositivo de regulación están diseñados de tal manera que, en función del criterio de secado, se activa el dispositivo de calefacción por suelo radiante (20),
- en el que el dispositivo de regulación está diseñado para la regulación de un transporte de calor desde el componente (11, 12, 13, 14, 15) hasta el dispositivo de calefacción por suelo radiante (20) y/o hasta el dispositivo de disipación de calor (22), y en el que el dispositivo de control (30) y el dispositivo de regulación están diseñados de tal manera que, en caso de un criterio de secado definido, se realiza un transporte de calor desde el componente (11, 12, 13, 15) hasta el dispositivo de calefacción por suelo radiante (20).
2. El vehículo (1) según la reivindicación 1, en el que el dispositivo de detección de humedad (31, 36) presenta al menos un sensor de humedad (31) para la detección de humedad del suelo (6) y/o un sensor de lluvia (36) para la detección de lluvia en el entorno del vehículo (2).
3. El vehículo (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo de detección de humedad (31, 36) está configurado para recibir datos sobre las condiciones meteorológicas del entorno del vehículo (2) desde una tercera fuente, en particular desde el internet y/o de un servicio de datos meteorológicos en línea, y evaluarlo para determinar si hay humedad en el entorno del vehículo (2).
4. El vehículo (1) según una de las reivindicaciones anteriores, que presenta un primer dispositivo de medición de la humedad del aire (32) para medir la humedad del aire en el espacio interior (4), y/o un primer dispositivo de medición de la temperatura (33) para medir la temperatura interior.
5. El vehículo (1) según una de las reivindicaciones anteriores, que presenta un dispositivo de aire acondicionado (8) para manipular una temperatura interior y/o una humedad del aire en el espacio interior (4).
6. El vehículo (1) según la reivindicación 5, que presenta un segundo dispositivo de medición de la humedad del aire (34) para medir la humedad del aire del entorno del vehículo (2), y/o un segundo dispositivo de medición de la temperatura (35) para medir una temperatura en el entorno.
7. El vehículo (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el componente (11, 12, 13, 14, 15) está diseñado como motor de tracción (13) del vehículo (1), un acumulador de energía eléctrica (11), un dispositivo de carga (15) para un acumulador de energía eléctrica, dispositivos electrónicos de potencia (12), en particular para el motor de tracción (13), un convertidor del sistema eléctrico de a bordo, una resistencia de frenado (14), un compresor y/o no como pila de combustible.
8. El vehículo (1) según una de las reivindicaciones anteriores 1 a 7, que presenta un medio de trabajo para transportar el calor del componente (11, 12, 13, 14, 15) al circuito de calefacción (21) y/o al circuito de calor residual (23), en el que el medio de trabajo es un líquido al menos durante una transferencia de calor desde el componente (11, 12, 13, 14, 15) al medio de trabajo.
9. El vehículo (1) según una de las reivindicaciones anteriores 1 a 8, que presenta un circuito de fluido con una transición de fase del medio de trabajo, en el que el circuito de calefacción (21) y/o el circuito de calor residual (23) es al menos parte del circuito de fluido, y están previstos al menos un dispositivo de licuefacción (26) y un dispositivo de carburador (27), en particular en el circuito de calefacción (21) y/o en el circuito de calor residual (23).
10. El vehículo (1) según una de las reivindicaciones anteriores 1 a 9, en el que el dispositivo de regulación, el circuito de calefacción (21) y el circuito de calor residual (23) están diseñados y/o conmutables de tal manera
- que según un primer estado de funcionamiento tiene lugar un transporte de calor exclusivamente dentro del circuito de calefacción (21), y/o
- que según un segundo estado de funcionamiento tiene lugar un transporte de calor exclusivamente dentro del circuito de calor residual (23), y/o
- que según un tercer estado de funcionamiento el circuito de calefacción (21) y el circuito de calor residual (23) sean conmutables al menos por secciones en paralelo entre sí, y/o
- que según un cuarto estado de funcionamiento el circuito de calefacción (21) y el circuito de calor residual (23) sean conmutables al menos por secciones en serie entre sí.
11. Un procedimiento para el funcionamiento de un vehículo (1), en el que el vehículo (1) presenta una carrocería de vehículo (3) con un espacio interior (4) y un suelo (6) dispuesto en el mismo para alojar pasajeros, al menos un componente que produce calor (11, 12, 13, 14, 15), un dispositivo de disipación de calor (22) para la disipación específica de calor en un entorno del vehículo (2), al menos un circuito de calor residual (23) diseñado para el transporte de calor desde al menos el componente (11, 12, 13, 14, 15), hasta el dispositivo de disipación de calor (22), un dispositivo de calefacción por suelo radiante (20) para calentar el suelo (6), un circuito de calefacción (21) conectado con el dispositivo de calefacción por suelo radiante (20) diseñado para el transporte de calor desde al menos el componente (11, 12, 13, 14, 15) hasta el dispositivo de calefacción por suelo radiante (20), al menos un dispositivo de regulación para regular el dispositivo de calefacción por suelo radiante (20), un dispositivo de detección de humedad, y un dispositivo de control (30) que está conectado con el dispositivo de regulación y con el dispositivo de detección de humedad para controlar el dispositivo de regulación y para recibir datos desde el dispositivo de detección de humedad, en el que el procedimiento presenta los pasos:
- generar una señal mediante el dispositivo de detección de humedad, que representa el grado de humedad del suelo (6) y/o la presencia de agua en el suelo (6);
- deducir un criterio de secado al menos basándose en la señal del dispositivo de detección de humedad (31, 36);
- activar el dispositivo de calefacción por suelo radiante (20) en función del criterio de secado,
en el que el criterio de secado puede estar presente como un criterio de secado positivo o negativo, que presenta el paso:
- examinar un criterio de secado,
- cuando está presente un criterio de secado positivo, controlar el dispositivo de regulación de tal manera que tenga lugar un transporte de calor desde el componente (11, 12, 13, 14, 15) hasta el dispositivo de calefacción por suelo radiante (20).
12. El procedimiento según la reivindicación 11, en el que el criterio de secado se determina al menos utilizando datos de un sensor de lluvia (36) para la detección de lluvia en el entorno del vehículo (2), un sensor de humedad (21) para la detección de humedad del suelo (6), un dispositivo de medición de la humedad del aire (32) para medir la humedad del aire en el espacio interior (4), y/o un primer dispositivo de medición de la temperatura (33) para medir una temperatura interior en el espacio interior (4), y/o en función de un número de pasajeros que suban.
13. El procedimiento según la reivindicación 11 o 12, en el que el vehículo (1) presenta un primer dispositivo de medición de la humedad del aire (32) para medir la humedad del aire en el espacio interior (4), y/o un primer dispositivo de medición de la temperatura (33) para medir una temperatura interior en el espacio interior (4), y/o un dispositivo de aire acondicionado (8) para manipular una temperatura interior y/o una humedad del aire en el espacio interior (4), y en el que el dispositivo de aire acondicionado (8) se hace funcionar de tal manera que la humedad del aire en el espacio interior (4) no supere un valor umbral.
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