WO2019241813A1 - Method for cooling a vehicle cabin - Google Patents

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WO2019241813A1
WO2019241813A1 PCT/AT2019/060199 AT2019060199W WO2019241813A1 WO 2019241813 A1 WO2019241813 A1 WO 2019241813A1 AT 2019060199 W AT2019060199 W AT 2019060199W WO 2019241813 A1 WO2019241813 A1 WO 2019241813A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
primary
vehicle
fresh air
heat exchanger
cooling
Prior art date
Application number
PCT/AT2019/060199
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German (de)
French (fr)
Inventor
Friedrich Vogel
Rudolf Faworka
Original Assignee
Enio Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
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Application filed by Enio Gmbh filed Critical Enio Gmbh
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32Cooling devices
    • B60H1/3202Cooling devices using evaporation, i.e. not including a compressor, e.g. involving fuel or water evaporation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00007Combined heating, ventilating, or cooling devices
    • B60H1/00207Combined heating, ventilating, or cooling devices characterised by the position of the HVAC devices with respect to the passenger compartment
    • B60H2001/00235Devices in the roof area of the passenger compartment

Definitions

  • the invention relates to a method for cooling a vehicle cabin of a vehicle and a vehicle with a cooling device for cooling a vehicle cabin.
  • the strong increase in the share of electric vehicles expected for the coming years represents another problem for air conditioning.
  • the energy efficiency in the drive area for electric vehicles is 3 to 4 times that of vehicles with fossil fuels.
  • a vehicle with an electric drive can cover a distance of around 5 km with a kWh, but a vehicle with fossil fuel can only travel 1 km to 2 km due to the poor efficiency of internal combustion engines.
  • the current vehicle air conditioning systems work according to the following principle:
  • the air to be cooled is directed past an evaporator, in which the coolant, mostly a readily evaporating, environmentally problematic liquid, evaporates.
  • the evaporation process cools the air flowing past significantly.
  • the coolant is then passed into a circuit in gaseous form by being sucked in by a compressor and then cooled again and returned to its liquid state.
  • moisture is removed from it in a dryer.
  • the entire process requires drive energy from the vehicle engine, either directly via a mechanical connection or indirectly via electrical energy, which in turn is generated by a generator. The energy required for this increases the fuel consumption of a vehicle during cooling by 0.4-1.2 1/100 km when driving on the motorway and 2.0-4.5-1 / 100 km in city traffic.
  • Indirect adiabatic cooling is currently only used using heat exchangers. For weight and volume reasons, this application is therefore limited to buildings or large vehicles such as buses. Indirectly adiabatic air conditioning using a plate heat exchanger is already known. The air inflow is sent through a heat exchanger in the same way as for the cooling of rooms.
  • US 2,151,097 describes the cooling of a vehicle in which fresh air is brought into contact with water. Some of the water evaporates, which means that the heat of evaporation is absorbed from the environment and air is cooled via a heat-exchanging surface, which is directed into the cabin. This enables energy-saving cooling to be achieved without enriching the air in the interior too much with moist air.
  • the cooling is often inadequate at particularly high outside temperatures. If the heat-exchanging surface is enlarged, this leads to an excessive increase in the vehicle weight, which is disadvantageous and again leads to increased fuel consumption.
  • a primary air flow is cooled by the supply of water and an indirect heat exchange is carried out with a fresh air flow, which is introduced into the interior of the vehicle cabin.
  • the heat exchange surface can additionally be cooled by coolant cooled by a compressor machine.
  • the heat exchange surface must be provided to be particularly thick, as a result of which it is difficult to arrange the heat exchanger in the vehicle.
  • the Heat used to evaporate the supplied water more from the surfaces of the room facing away from the heat exchanger surface since these are warmer than the heat exchanger surface. This reduces the cooling capacity.
  • fuel is also necessary for the operation of the compressor machine.
  • Such fresh air supply systems also often do not cool adequately at high temperatures.
  • US 2005/210892 A1 describes a cooling system in which outside air, as the primary fresh air stream, is cooled by a heat exchanger and part of it is led into the interior. The rest of the outside air flow is mixed with water and led to the opposite side of the heat exchanger.
  • the primary fresh air stream is first pre-cooled, then cooled further by supplying water and then brought into heat exchange with the upstream primary fresh air stream.
  • the outside air flow cools itself by adding water to the downstream half of the outside air flow and cooling the upstream part via a heat exchanger. So it is a fresh air supply with built-in cooling.
  • this cooling is often not sufficient to achieve a pleasant interior temperature in the vehicle cabin in hot or humid outside air.
  • the object of the invention is therefore to provide a vehicle or a method for cooling for a vehicle of the type mentioned above, the cooling of which is fuel-saving and nevertheless efficient.
  • a primary fresh air stream is pre-cooled and the primary fresh air stream thus pre-cooled is further cooled by supplying water and a primary heat exchange of the cooled primary fresh air stream is carried out with an interior air stream from the interior air of the vehicle cabin.
  • a primary fresh air duct of the cooling device carrying a primary fresh air flow is connected to a pre-cooling device for cooling the primary fresh air flow
  • the primary fresh air duct downstream of the pre-cooling device is connected to at least one primary water introduction device for further cooling of the primary fresh air flow and downstream the primary water introduction device is connected to a first side of a primary heat exchanger
  • an interior air duct carrying an interior air flow which has at least one inlet for sucking in interior air of the vehicle cabin of the vehicle and at least one outlet for blowing out the interior air into the vehicle cabin, downstream of the inlet - It is connected to a second side of the primary heat exchanger and is connected to the outlet downstream of the second side of the primary heat exchanger.
  • the interior air flow is taken from the interior air of the cabin and, after cooling, is at least partially returned to the vehicle cabin.
  • Pre-cooling allows the primary fresh air flow to be cooled more, which leads to an increase in efficiency.
  • the cooling of the indoor air flow further increases the efficiency, since it does not have to cool particularly hot outside air flowing in from outside, but only the usually somewhat cooler indoor air.
  • heat exchange means indirect heat exchange.
  • inside air is removed from the vehicle cabin via an exhaust air flow.
  • the vehicle has at least one exhaust air duct for removing internal air from the vehicle cabin.
  • This exhaust air flow or this exhaust air duct preferably lead the inside air from the vehicle into the surroundings of the vehicle.
  • the exhaust air duct can preferably be arranged in the area of the rear of the vehicle. Due to the pre-cooling and thus a further reduction in the temperature of the primary fresh air flow, the primary heat exchanger no longer has to be made so large, which leads to a lighter and therefore more fuel-efficient design.
  • Pre-cooling is preferably achieved by a method which does not lead to an enrichment of the primary fresh air flow with water. This would reduce the efficiency of further cooling.
  • Evaporative cooling is a renewable energy because only air and water are used as sources for cooling.
  • the principle of this process is the same as for sweating, in which water evaporates through the sweating. The heat necessary for the evaporation is extracted from the environment, which leads to the fact that the human skin and thus the blood circulation cool down.
  • An advantage over the known systems is that the energy consumption for cooling a vehicle interior from fossil or electrical energy is reduced by a factor of 10, since only the energy for driving a blower is required for cooling.
  • the additional energy required for cooling itself is provided in the form of water and the evaporation heat of 2.26 MJ / kg contained in it, making it very environmentally friendly and inexpensive.
  • the energy required to transport around 5 to 10 liters of water per 100 km for cooling is almost negligible in the overall energy balance of the vehicle or is even compensated for in fossil vehicles by eliminating the cooling unit.
  • the costs for the water required currently around 2.0 EUR per m 3 (as of 2017) across Europe and thus 10 cents, are 2.0 cents compared to the costs of around 150 cents for 1.4 liters of fossil 100 times less fuel.
  • a major advantage of this adiabatic body cooling is that, unlike direct adiabatic cooling, the air that is introduced into the passenger or transport space itself is not humidified. Therefore, there are no problems with nucleation. At the same time, sufficient cooling capacity is provided.
  • a further significant advance in such a system would be the replacement of climate-damaging coolants, which escape into the atmosphere both in normal operation but also in the event of leaks in the refrigeration circuit due to defects or in the event of accidents.
  • the regulation of the cooling intensity can take place via a regulation device. When using a fan, this is possible both via on / off and via a speed control to achieve the required amount of air (and thus change the cooling capacity).
  • the regulation can also influence the supply of moisture to the evaporation layer.
  • Photovoltaic cells which provide energy for operating the cooling, can also be arranged on the outer skin of the vehicle.
  • At least one partial flow is derived from the primary fresh air flow, preferably upstream of the further cooling by supplying water, and the partial flow, preferably downstream of the primary heat exchange, is introduced into the internal air flow.
  • the partial flow is introduced into the indoor air flow.
  • the indoor air is renewed.
  • the fresh air which is preferably already pre-cooled, cool, but not too humid, air is introduced - provided that the pre-cooling does not take place through the enrichment of water.
  • the size ratio of the partial flow to the remaining primary fresh air flow is preferably adjustable.
  • the primary fresh air duct downstream of the pre-cooling device and preferably upstream of the primary water introduction device is connected to a dividing device, wherein the dividing device is connected to at least one partial flow duct leading from the primary fresh air flow and that the partial flow duct is flow-connected, preferably downstream of the primary heat exchanger.
  • the cooling of the primary fresh air flow is achieved by cooling a secondary fresh air flow by supplying water and a secondary one Heat exchange of the secondary fresh air stream cooled in this way is carried out with the primary fresh air stream.
  • the pre-cooling device is designed as a secondary heat exchanger and a secondary fresh air duct carrying a secondary fresh air flow is connected to at least one secondary water inlet device for cooling a secondary fresh air flow and downstream of the secondary water injection device to a first side of the secondary heat exchanger and that the primary fresh air duct is connected to a second side of the secondary heat exchanger.
  • the resulting condensate in the course of the heat exchange or through the heat exchanger (s) can be discharged through suitable drainage channels, which can be used for the further cooling of the primary fresh air flow or for the cooling of the secondary fresh air flow.
  • inner surfaces of the cooling device have a surface which transports liquids such as water in defined directions.
  • Surfaces of this type are particularly useful in the area of water introduction devices, since they can direct the water collecting on the surfaces against gravity in defined directions and thus can distribute the water in the water introduction device. This can also be advantageous on surfaces of the primary or secondary heat exchanger.
  • Such an effect can be achieved, for example, by channels on the surfaces which have a capillary effect in a defined direction.
  • These channels preferably have a width and / or a depth in the range from 5 pm to 700 pm, at least in sections, in order to achieve a corresponding capillary action.
  • the channels particularly preferably have sections which reduce their width and / or depth along a preferred transport direction of the water, the maximum widths and / or depths of adjacent sections remaining essentially the same.
  • the channels preferably have a sawtooth pattern of continuously narrowing widths and / or depths along the preferred transport direction, which then widen again suddenly. It has been shown that such forms allow water to be transported particularly effectively in one direction.
  • Adjacent channels can be over Cross channels must be connected.
  • the surface is highly hydrophilic, that is to say the formation of water drops is reduced and the formation of a water film is increased.
  • a two-stage cooling unit is therefore used, in which outside air is cooled, preferably by injecting via spray nozzles.
  • the air that is cooled and humidified in this way is in turn discharged to the outside and cools another air stream to outside air via a heat exchanger.
  • This still non-humidified air flow is preferably divided at a control flap and a partial flow is diverted.
  • Part of the already cooled air is now humidified and thus cooled further.
  • the air cooled in this way is in turn used to cool the interior air of the vehicle via a heat exchanger. This can be added to the partial flow of the already cooled but not yet humidified supply air in order to bring about a fresh air supply in the passenger compartment.
  • the fresh air streams and the indoor air stream are preferably moved in the respective channels by means of fans or similar air stream driving means.
  • At least the interior air flow is used for surface cooling of at least one interior surface of the vehicle cabin. Accordingly, it can also be provided that at least the interior air duct downstream of the primary heat exchanger is fluidly connected to at least one surface cooling unit for cooling an interior surface of the vehicle cabin. This leads to an additional improvement in the cabin climate, since the perception of temperature also strongly depends on the heat radiation and thus the temperature of the surrounding surfaces.
  • the roof area is particularly suitable for this.
  • the radiation surface thus shaped can be used both as a pure radiation surface and as a supply air distribution (similar to a perforated ceiling in the climatic area) of the interior air flow by directing the cooled interior air flow into the vehicle cabin.
  • the interior air flow is returned to the vehicle cabin via the roof of the vehicle cabin, or accordingly,
  • the temperature required for a feeling of comfort can be left higher. This can be seen on the basis of comfort diagrams. Since the heat transfer into the interior of the vehicle depends directly on the temperature difference between outside temperature and inside temperature due to heat conduction, additional energy can be saved. For example, the energy transfer by cable is around 40% higher at an outside temperature of 35 ° C and thus a reduction in the interior temperature from 25 ° C to 21 ° C necessary to reach the comfort zone. By using the large-area body cooling system, the cooling energy requirement is significantly lower.
  • the now-cooled indoor air is not introduced through conventional air inlets, but through a porous roof skin.
  • the air is supplied between the roof skin and an additional radiation surface.
  • the radiation surface consists of foils or other materials that have a particularly high radiation coefficient.
  • the roof structure is preferably constructed in such a way that the surface facing the outer skin reflects and the surface facing the passenger compartment is transparent to radiation and has the highest possible irradiation value (ie black color).
  • this area also preferably takes over the air distribution as a perforated ceiling. Due to the much larger total area of all air outlets compared to conventional air nozzles in the dashboard, the air speed and thus the feeling of draft can be reduced.
  • the design of the air outlets in the ceiling can also be carried out in such a way that, as required, the supply takes place selectively in the head area of the passengers or in the areas surrounding the body.
  • a further aspect of the invention is the cooling of body parts and surfaces which face the passenger or transport space, preferably by means of the interior air flow or another air flow such as the primary or secondary fresh air flow, preferably by direct air flow.
  • the surface temperature of the vehicle interior can be reduced in large temperature ranges simply by flowing through a surface cooling unit with cooling elements or cooling fins with uncooled air in the ambient temperature range.
  • the body shell, warmed up by the radiant heat of the sun, which increases the surface temperature of the interior in conventional vehicles, is removed by simply flowing air through it.
  • the water injection device can even be switched off temporarily because, especially in transitional periods between summer and winter, moderate outside temperatures of the air are sufficient in moderate latitudes to cool down the interior surface temperature.
  • the air flowing through the cavity can be cooled beforehand in a closed circuit or in an open system, in order to further reduce the air flow
  • the air flowing through the cavity can be cooled beforehand in a closed circuit or in an open system, in order to further reduce the air flow
  • At least the secondary fresh air flow, the primary fresh air flow or the inside air flow are additionally cooled via a further cooling device, preferably via a compressor cooling device.
  • at least the secondary fresh air duct, the primary fresh air duct or the inner air duct is connected to a further cooling device, preferably to a compressor cooling device.
  • the compressor cooling device is arranged in the primary fresh air flow, it can serve as a pre-cooling device, that is to say as a pre-cooling device or as an additional cooling element.
  • the vehicle described can also have a conventional cooling system with a compressor cooling device parallel to the cooling device described.
  • the primary heat exchange is carried out in the roof of the vehicle cabin. Accordingly, it can also be provided that the primary heat exchanger is arranged on the roof of the vehicle.
  • the roof offers plenty of space for heat exchange.
  • the arrangement on the roof also allows the inner surface of the roof to be cooled at the same time, which means that even more heat can be removed from the vehicle cabin.
  • the heat of the inner surface is absorbed directly by the side of the heat exchanger bordering it and the current running therein. This can be the primary fresh air flow or the indoor air flow.
  • the interior air flow is preferably selected, as a result of which it can at least partially be introduced into the cabin space via the roof skin via nozzles or openings.
  • the secondary heat exchange in the roof of the vehicle cabin and the primary heat exchange between the secondary heat exchange and the vehicle cabin are carried out, or accordingly that the secondary heat exchanger is arranged on the roof of the vehicle, the primary heat exchanger being between the secondary heat exchanger and the Vehicle cabin is arranged.
  • This is particularly space-saving.
  • the fresh air can be sucked in directly in the area of the roof, which can also make things easier.
  • the main flow directions of the secondary and primary heat exchangers have essentially opposite directions or the same direction.
  • the primary heat exchange is carried out via a primary heat exchanger which extends flatly along the roof of the vehicle. Accordingly, it can also be provided that the primary heat exchanger extends flatly along the roof of the vehicle. This enables effective use of the surface. In addition, an additional heat exchange with the inner surface of the roof is improved, which leads to an improved cooling of this inner surface. If a secondary heat exchange is provided, this can be carried out, for example, using a compact secondary heat exchanger. This secondary heat exchanger can be arranged anywhere in the vehicle, for example in the rear.
  • the secondary heat exchange is carried out via a secondary heat exchanger which extends flatly along the roof of the vehicle. Accordingly, it is also advantageous if the secondary heat exchanger extends flatly along the roof of the vehicle.
  • the secondary heat exchange and the primary heat exchange are carried out by supplying water in a common heat exchanger block.
  • the secondary heat exchanger and the primary heat exchanger, and preferably also the secondary water injection device and the primary water injection device are designed as a common heat exchanger block. This enables a compact structure, whereby a heat transfer between the heat exchangers can be used positively.
  • the primary water injection device and the primary heat exchanger overlap along the flow directions, that is to say that at least parts of the primary water injection device are arranged in the primary heat exchanger. This is also possible for the secondary water injection device and secondary heat exchanger. This enables a particularly compact design and effective cooling.
  • the water is applied directly to the surfaces of the primary or secondary heat exchanger. This will improve Allows heat transfer and distributes the water over a large surface so that it can evaporate well. This also increases the cooling capacity.
  • the water is preferably injected into the fresh air or into the fresh air duct. It is particularly advantageous if the water is injected in the form of water drops or in the form of a water mist.
  • At least one heat exchanger preferably has a surface with surface-enlarging surface structures. These structures particularly preferably comprise channels in the main flow direction.
  • Fig. La shows a first embodiment of a vehicle according to the invention in a schematic side view
  • Fig. Lb shows a second embodiment similar to the first embodiment in a schematic side view
  • FIG. 2 shows a schematic structure of a third embodiment of a cooling device according to the invention in a block diagram
  • FIG 3 shows an embodiment of a common heat exchanger block according to the invention.
  • FIG. 1 a shows a vehicle 1 designed as a passenger car with a vehicle cabin 3 and a cooling device 2, which uses the method according to the invention.
  • the cooling device 2 has a water tank 20 for storing water in the rear area of the vehicle 1 and a primary heat exchanger 4, which is arranged in the roof 10 of the cabin 3 and extends along the surface of the roof 10 over the majority of its surface.
  • the primary heat exchanger 4 has a first side 4a and a second side 4b, which are separated by wall structures 4c which are only partially and schematically indicated. This results in a plurality of parallel channels which are connected to one another at the ends and have an essentially triangular cross section, both for the first and for the wide side 4a, 4b.
  • the second side 4b through which an interior air flow 8b of an interior air duct (not shown) is guided, is arranged on the side of the interior surface 10a of the roof 10. Through outlets 13 in the roof structure, the interior air flow 8b can preferably be returned to the cabin toward the end of the second side 4b of the primary heat exchanger 4.
  • the primary heat exchanger 4 thus acts as a surface cooling device.
  • the inner surface 10a is preferably black on the side facing the cabin in order to enable the best possible heat exchange.
  • the inner walls of the heat exchanger 4 are preferably also black.
  • the first side 4a of the primary heat exchanger 4 is supplied by a fan 11 with fresh air drawn in from outside the vehicle.
  • the fan 11 draws in the fresh air from the outside and blows this primary fresh air flow 6b via a primary fresh air duct 6a into a compressor cooling unit 12, which serves as a pre-cooling device.
  • the fresh air flow 6b is pre-cooled and passed on from the fresh air duct 6a to the primary water introduction device 5 and to the second side 4b of the primary heat exchanger 4.
  • the primary fresh air stream 6b is discharged into the outside air again.
  • the primary fresh air flow 6b thus flows essentially on the roof 10 from the rear in the direction of the vehicle front or the windshield.
  • the internal air flow 8b is conveyed by a suitable fan, preferably in the opposite direction, from the front end of the roof 10 in the direction of the rear through the labyrinth of the primary heat exchanger 4.
  • the primary heat exchanger 4 is thus operated in the counterflow principle. Alternatively, it can also be operated using the same principle.
  • the second side 4b and thus the interior air duct 8a have outlets 13 which blow the interior air flow 8b into the vehicle cabin 3.
  • a photovoltaic system 14 is arranged on the outer skin of the roof 10 and produces electricity from sunlight in order to support the operation of the cooling device 2.
  • Fig. Lb shows a variant very similar to the first embodiment. Therefore, only the most important differences are dealt with here.
  • the primary heat exchanger 4 and a secondary heat exchanger 14, which serves as a pre-cooling device, are designed as a common heat exchanger block 21. It is arranged in the rear of the vehicle 1, in the area of the water tank 20. The fresh air for the heat exchangers 4, 14 is drawn in and discharged from the rear (arrows 22). After cooling, the inside air flow 8b is conducted via the inside air duct 8a from the heat exchanger block 21 in the direction of the roof 10, where a surface cooling unit 19 is arranged which extends across the roof 10. This cools the inner surface 10a, at the same time it preferably has in particular or exclusively in the front region of the roof 10, that is to say in the region of the vehicle front, outlets 13 in the form of nozzles which direct the interior air flow 8b into the vehicle cabin 3.
  • FIG. 2 shows a construction of a cooling device 3 according to the invention, which also uses the method according to the invention.
  • a secondary fresh air flow 7b - guided in a secondary fresh air duct 7a - is conducted into a secondary water introduction device 9, in which water is fed to it and it is thus cooled.
  • the cooled secondary fresh air flow 7b is then passed further into the first side of a secondary heat exchanger 14 and thus cools the warmer primary fresh air flow 6b, which is directed into the second side of the secondary heat exchanger 14 via a primary fresh air duct 6a.
  • the secondary heat exchanger 14 thus represents the precooling device and the primary fresh air stream 6b is precooled.
  • the secondary fresh air stream 7b can then be discharged into the circulating air around the car again.
  • the primary fresh air duct 6a is connected downstream of the secondary heat exchanger 14 to a dividing device 15 which branches off a partial stream 16 from the primary fresh air stream 6b and discharges it into a partial flow duct 17.
  • the ratio of the partial flow 16 to the remaining primary fresh air flow 6b can preferably be set by the passenger.
  • the remaining fresh air stream 6b is fed into the primary water introduction device 5, which feeds water to the pre-cooled, but still dry primary fresh air stream 6b and thus cools it.
  • the now particularly cool and moist primary fresh air stream 6b is directed to the primary heat exchanger 4, namely on its first side 4a.
  • the primary fresh air stream 6b can then be discharged back into the circulating air around the car.
  • This embodiment can be expanded by one or more surface cooling units. This can be fed from the primary or secondary fresh air flow 4b, 7b or from the indoor air flow 8b or from partial flows which have been branched off from these.
  • the primary or secondary fresh air flow 4b, 7b can, for example, be arranged upstream or downstream of the heat exchangers 4, 14.
  • FIG. 4 shows a common heat exchanger block 21, as can be installed in FIG. 1b.
  • the heat exchanger block 21 not only includes primary and secondary heat exchangers 4, 14 but also the primary and secondary water injection devices 5, 9.
  • the secondary fresh air flow 7b is introduced at an upper side 23 into the first side of the secondary heat exchanger 5.
  • a secondary water introduction device 9 arranged on the second side guides water into the secondary heat exchanger 5 and thus cools the secondary fresh air stream 7b.
  • the secondary fresh air flow 7b is guided through the heat exchanger to an underside 24 and removed.
  • the primary fresh air flow 6b is introduced in the middle and is guided through the second side of the secondary heat exchanger 9 across the heat exchanger 9. A cross flow principle is thus achieved and this fresh air flow 6b is precooled.
  • the pre-cooled primary fresh air stream 6b is then led to the other side of the heat exchanger block 21 and passed into a first side 4a of the primary heat exchanger 4.
  • a partial flow can possibly be branched off beforehand.
  • a primary water inlet device 5 guides water into the first side 4a and thus cools the pre-cooled primary fresh air stream 6b.
  • the internal air flow 8b introduced on the second side 4b is cooled - likewise according to the cross-flow principle - by the primary fresh air flow 6b, possibly mixed with a partial flow and passed back into the vehicle cabin 3.
  • the water inlet devices and the heat exchangers can interact or can even be arranged at the same flow level.
  • a part of the heat exchanger can even extend upstream of the water inlet device, but in any case it is necessary that at least part of the heat exchanger is also located downstream of the highest point of the water inlet device.
  • the primary heat exchanger 4 and the secondary heat exchanger 14 are thus separated by a partition 25.
  • This partition 25 can be thermally insulated.

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Abstract

The invention relates to a method for cooling a vehicle cabin (3) of a vehicle (1). The aim of the invention is therefore to provide a vehicle and a method for cooling for a vehicle of the aforementioned type, the cooling of which is fuel-saving and nevertheless efficient. This aim is achieved in that a primary fresh air stream (6b) is pre-cooled and the primary fresh air stream (6b) thus pre-cooled is further cooled by supplying water, and a primary heat exchange of the cooled primary fresh air stream (6b) with an internal air stream (8b) from the internal air of the vehicle cabin (3) is carried out.

Description

Verfahren zur Kühlung einer Fahrzeugkabine  Method for cooling a vehicle cabin
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung einer Fahrzeugkabine eines Fahr- zeugs und ein Fahrzeug mit einer Kühlvorrichtung zur Kühlung einer Fahrzeugka- bine. The invention relates to a method for cooling a vehicle cabin of a vehicle and a vehicle with a cooling device for cooling a vehicle cabin.
Der Mehrverbrauch an Treibstoffen für den Betrieb von Klimaanlagen in Fahrzeu- gen mit fossilen Brennstoffen beträgt in Österreich rund 380 Millionen Liter/Jahr, der dadurch bedingte Schadstoffausstoß 0,9 Millionen Tonnen C02, bzw. 8 % des Gesamtschadstoffausstoßes von Fahrzeugen. Der Handelswert dieses Mehrver- brauchs beträgt rund 400 Millionen Euro. Neben den Kosten und Umweltnachteilen von bekannten Fahrzeugklimaanlagensystemen besteht auch noch ein gesundheit- licher Nachteil. Insbesondere bei hohen Außentemperaturen muss die Kühlluft mit hoher Strömungsgeschwindigkeit in den Fahrgastraum eingeblasen werden, um eine ausreichende Temperaturabsenkung des Innenraums zu erreichen. Die dabei entstehende Zugluft kann neben einem geringen Komfortgefühl auch zu Erkältun- gen, Muskelverspannungen, Kopf- und Gliederschmerzen führen. Volkswirtschaft- lich relevante Kosten für Krankenstand und Behandlungstage sind die Folge. Für Elektrofahrzeuge bedeutet die Klimatisierung von Fahrzeugen ein weiteres Pro- blem. Bei einer Speicherkapazität von wirtschaftlich und umweltpolitisch vertret- baren Fahrzeugbatterien von derzeit rund 30 kWh reduziert der Energiebedarf der Klimaanlage die geringe Reichweite der meisten Fahrzeuge von rund 150 km - 200 km um nahezu 15 %. The additional consumption of fuel for the operation of air conditioning systems in vehicles with fossil fuels in Austria is around 380 million liters / year, the resulting pollutant emissions 0.9 million tons of C0 2 , or 8% of the total pollutant emissions of vehicles. The commercial value of this additional consumption is around 400 million euros. In addition to the costs and environmental disadvantages of known vehicle air conditioning systems, there is also a health disadvantage. In particular at high outside temperatures, the cooling air must be blown into the passenger compartment at a high flow rate in order to achieve a sufficient temperature reduction in the interior. The resulting drafts can not only cause a slight feeling of comfort, but also colds, muscle tension, headaches and body aches. This results in economically relevant costs for sick leave and days of treatment. Air conditioning of vehicles is another problem for electric vehicles. With a storage capacity of economically and environmentally politically justifiable vehicle batteries of currently around 30 kWh, the energy consumption of the air conditioning system reduces the short range of most vehicles from around 150 km - 200 km by almost 15%.
Untersuchungen haben gezeigt, dass der Treibstoffmehrbedarf durch Klimaanla- gen von Kraftfahrzeugen, je nach Bauart und Außenfarbe des Fahrzeugs, bereits bei einer Außentemperatur von 28°C und einer Fahrgastraumzieltemperatur von 22°C im städtischen Verkehr zwischen 0,7 bis 2,1 Liter je 100 km beträgt. (Quelle: ADAC Deutschland). Diese Werte wurden durch den deutschen Autofahrerclub in Anlehnung an die europäische Abgas-Typprüfung (NEFZ = Neuer Europäischer Fahrzyklus) durch den Vergleich von Fahrten jeweils mit und ohne Klimaanlage gemessen. Da der Energiebedarf von Autoklimaanlagen zeit- und nicht fahrt- streckenabhängig ist, ist dieser bei geringer Durchschnittsgeschwindigkeit sogar noch höher. Bei einer Energiedichte von fossilen Treibstoffen von rund 9 kWh je Liter Benzin oder Diesel bedeutet dies einen Bedarf von 6,3 bis rund 19 kWh/100 km. Rechnet man mit Durchschnittswerten für den Mehrverbrauch von 1,4 Liter/100 km bzw. der durchschnittlichen Fahrleistung europäischer Fahr- zeuge von 15.000 km/Jahr, so bedeutet dies unter der Annahme, dass in Mittel- europa für rund 40 % der Fahrzeit die Klimaanlage benötigt wird, einen Jahres- mehrbedarf von 84 Liter fossilem Treibstoff und somit rund 8% des Jahresgesamt- bedarfs von durchschnittlich 1050 Liter. Der Mehrausstoß von C02 je Fahrzeug mit Klimaanlage beträgt damit im Kühlbetrieb rund 20% und somit in Summe rund 200 kg C02 pro Jahr. Für eine Fahrzeugflotte von 4,5 Millionen Fahrzeugen, wie sie 2008 bspw. in Österreich im Einsatz war, bedeutet dies - summiert - einen durch die Fahrzeugklimaanlagen bedingten Schadstoffausstoß von 0,9 Millionen Tonnen C02. bzw. 8 % des Gesamtschadstoffausstoßes von Fahrzeugen mit fossilen Brenn- stoffen (nur PKW). Der Mehrverbrauch durch Fahrzeugklimaanlagen von 8 % über das gesamte Jahr bedingt für Österreich einen Mehrverbrauch von 378 Millionen Liter Treibstoff und damit einen Handelswert (für 2009) von rund 400 Millionen Euro. Auf europäischer Ebene kommt eine Studie der französischen Agentur für Umwelt und Energie ADEME zu einem noch höheren Ergebnis. ADEME ermittelte, dass ein Auto beim Betrieb einer Klimaanlage bis zu 35 % mehr Treibstoff benötigt. Der Treibhauseffekt durch die Klimatisierung der jährlich ca. 16 Millionen in Europa verkauften Fahrzeuge entspricht nach den Berechnungen der ADEME den Emissio- nen der gesamten im Jahre 2002 in Frankreich zugelassenen Autos. Studies have shown that depending on the type and exterior color of the vehicle, the additional fuel required by air conditioning systems in motor vehicles already has an outside temperature of 28 ° C and a passenger compartment target temperature of 22 ° C in urban traffic between 0.7 and 2.1 liters each Is 100 km. (Source: ADAC Germany). These values were measured by the German Car Driver Club based on the European exhaust type test (NEDC = New European Driving Cycle) by comparing trips with and without air conditioning. Since the energy requirement of car air conditioning systems is time and not route-dependent, this is even higher at low average speeds. With an energy density of fossil fuels of around 9 kWh per liter of petrol or diesel, this means a demand from 6.3 to around 19 kWh / 100 km. If one calculates with average values for the additional consumption of 1.4 liters / 100 km or the average mileage of European vehicles of 15,000 km / year, this means under the assumption that Europe requires air conditioning for around 40% of the journey time, an annual additional requirement of 84 liters of fossil fuel and thus around 8% of the total annual requirement of 1050 liters on average. The additional output of C02 per vehicle with air conditioning is around 20% in cooling mode and therefore a total of around 200 kg C0 2 per year. For a vehicle fleet of 4.5 million vehicles, such as those used in Austria in 2008, this means - in total - a pollutant emission of 0.9 million tons of C0 2 caused by the vehicle air conditioning systems. or 8% of the total pollutant emissions from vehicles with fossil fuels (only cars). The additional consumption by vehicle air conditioning systems of 8% over the entire year means an additional consumption of 378 million liters of fuel for Austria and thus a commercial value (for 2009) of around 400 million euros. At a European level, a study by the French agency for the environment and energy ADEME comes to an even higher result. ADEME found that a car requires up to 35% more fuel to run an air conditioner. According to ADEME calculations, the greenhouse effect caused by the air conditioning of the approx. 16 million vehicles sold in Europe each year corresponds to the emissions of all cars registered in France in 2002.
Fahrzeuge mit Start-Stopp Automatik zur Einsparung von Energie können unter heißen Umgebungsbedingungen Ihr Energiesparpotential nicht ausnutzen, da der Motor zur Unterstützung der Klimaanlage nicht abgeschaltet werden kann. Alter- nativ kann ein Einsatz elektrischer Klimaanlagen erwogen werden, um eine Ab- schaltung zu ermöglichen. Diese haben jedoch derzeit einen schlechten Gesamt- wirkungsgrad, da die elektrische Energie wiederum durch den Motor produziert und über dem Umweg eines Aggregatsproduziert werden muss. Vehicles with automatic start-stop to save energy cannot utilize their energy-saving potential under hot ambient conditions, since the engine cannot be switched off to support the air conditioning system. Alternatively, the use of electrical air conditioning systems can be considered to enable a shutdown. However, these currently have a poor overall efficiency, since the electrical energy in turn is produced by the motor and has to be produced via a detour via an assembly.
Der für die kommenden Jahre erwartete starke Anstieg des Anteils an Elektrofahr- zeugen stellt für die Klimatisierung ein weiteres Problem dar. Die Energieeffizienz im Antriebsbereich beträgt bei Elektrofahrzeugen das 3 bis 4 fache gegenüber Fahrzeugen mit fossilen Brennstoffen. Ein Fahrzeug mit Elektroantrieb kann mit einer kWh eine Fahrstrecke von rund 5 km zurücklegen, ein Fahrzeug mit fossilem Brennstoff auf Grund des schlechten Wirkungsgrads von Verbrennungskraftma- schinen jedoch nur 1 km bis 2 km. The strong increase in the share of electric vehicles expected for the coming years represents another problem for air conditioning. The energy efficiency in the drive area for electric vehicles is 3 to 4 times that of vehicles with fossil fuels. A vehicle with an electric drive can cover a distance of around 5 km with a kWh, but a vehicle with fossil fuel can only travel 1 km to 2 km due to the poor efficiency of internal combustion engines.
Die derzeitigen Fahrzeugklimaanlagen funktionieren nach folgendem Prinzip: Die zu kühlende Luft wird an einem Verdampfer vorbeigeleitet, in welchem das Kühl- mittel, zumeist eine leicht verdampfende, umweltmäßig problematische, Flüssig- keit verdampft. Der Verdampfungsprozess kühlt die vorbeiströmende Luft deutlich ab. Das Kühlmittel wird in Folge gasförmig in einen Kreislauf geleitet, indem es durch einen Kompressor angesaugt wird und danach wieder abgekühlt und in sei- nen Flüssigkeitszustand zurückgesetzt wird. Bevor das Kühlmittel wieder in den Verdampfer gelangt, wird ihm noch in einem Trockner Feuchtigkeit entzogen. Für den gesamten Prozess wird Antriebsenergie vom Fahrzeugmotor, entweder direkt über eine mechanische Verbindung oder indirekt über elektrische Energie, welche wiederum durch einen Generator erzeugt wird, benötigt. Die dafür benötigte Ener- gie erhöht den Treibstoffverbrauch eines Fahrzeugs während der Kühlung um 0,4- 1,2 1/100 km bei Autobahnfahrten und 2, 0-4, 5 1/100 km im Stadtverkehr. The current vehicle air conditioning systems work according to the following principle: The air to be cooled is directed past an evaporator, in which the coolant, mostly a readily evaporating, environmentally problematic liquid, evaporates. The evaporation process cools the air flowing past significantly. The coolant is then passed into a circuit in gaseous form by being sucked in by a compressor and then cooled again and returned to its liquid state. Before the coolant gets back into the evaporator, moisture is removed from it in a dryer. For The entire process requires drive energy from the vehicle engine, either directly via a mechanical connection or indirectly via electrical energy, which in turn is generated by a generator. The energy required for this increases the fuel consumption of a vehicle during cooling by 0.4-1.2 1/100 km when driving on the motorway and 2.0-4.5-1 / 100 km in city traffic.
Während die indirekte adiabatische Kühlung in der Klimatechnik für Gebäude be- reits zunehmend eingesetzt wird, ist adiabatische Kühlung für Fahrzeuge derzeit fast ausschließlich in der direkten Form über Wärmetauscher bekannt. So stellt die Firma VehiCool in den USA (AURORA, CO) seit 1983 ein System für Busse her, bei welchem die Luft direkt durch Befeuchtung gekühlt und in den Fahrgastraum ein- geblasen wird. Ähnliche Systeme für PKW wurden in kleiner Ausführung unter der Bezeichnung Fahrzeug Verdunstungskühler (englisch "Swamp-Cooler") unter den Markennamen "Thermadorcarcooler" oder "BycoolFlat" vertrieben. Direkte adiaba- tische Kühlung bedingt eine wesentliche, oft unerwünschte Erhöhung der Luft- feuchtigkeit in dem zu kühlenden Fahrgastraum. Zusätzlich ist durch direkte adia- batische Kühlung ein erhöhtes Risiko einer gesundheitsgefährdenden Keimbildung gegeben. Indirekte adiabatische Kühlung kommt derzeit nur unter Verwendung von Wärmetauschern zur Anwendung. Diese Anwendung ist daher aus Gewichts- und Volumengründen auf Gebäude oder Großfahrzeugen wie Busse beschränkt. So sind bereits indirekt adiabatische Klimaanlage unter Einsatz eines Plattenwärme- tauschers bekannt. Dabei wird der Luftzustrom gleich wie bei der Kühlung von Räumen durch einen Wärmetauscher geschickt. While indirect adiabatic cooling is already being used increasingly in air conditioning technology for buildings, adiabatic cooling for vehicles is currently known almost exclusively in direct form via heat exchangers. The VehiCool company in the USA (AURORA, CO) has been producing a system for buses since 1983, in which the air is cooled directly by humidification and blown into the passenger compartment. Similar systems for cars were sold in a small version under the name vehicle evaporative cooler (English "Swamp-Cooler") under the brand names "Thermadorcarcooler" or "BycoolFlat". Direct adiabatic cooling causes a substantial, often undesirable increase in the air humidity in the passenger compartment to be cooled. In addition, there is an increased risk of harmful germ formation due to direct adiabatic cooling. Indirect adiabatic cooling is currently only used using heat exchangers. For weight and volume reasons, this application is therefore limited to buildings or large vehicles such as buses. Indirectly adiabatic air conditioning using a plate heat exchanger is already known. The air inflow is sent through a heat exchanger in the same way as for the cooling of rooms.
Die US 2,151,097 beschreibt die Kühlung eines Fahrzeugs, bei dem Frischluft mit Wasser in Kontakt gebracht wird. Dabei verdunstet ein Teil des Wassers, wodurch die Verdunstungswärme aus der Umgebung aufgenommen wird und über eine wär- metauschende Oberfläche Luft abgekühlt wird, die in die Kabine geleitet wird. Da- mit kann eine energiesparende Kühlung erreicht werden, ohne die Luft des Innen- raums zu stark mit feuchter Luft anzureichern. Nachteilig ist jedoch, dass die Küh- lung oft bei besonders hohen Außentemperaturen unzureichend ist. Wird die wär- metauschende Oberfläche vergrößert, so führt dies zu einer zu großen Erhöhung des Fahrzeuggewichts, was unvorteilhaft ist und wieder zu einem erhöhten Treib- stoffverbrauch führt. US 2,151,097 describes the cooling of a vehicle in which fresh air is brought into contact with water. Some of the water evaporates, which means that the heat of evaporation is absorbed from the environment and air is cooled via a heat-exchanging surface, which is directed into the cabin. This enables energy-saving cooling to be achieved without enriching the air in the interior too much with moist air. However, it is disadvantageous that the cooling is often inadequate at particularly high outside temperatures. If the heat-exchanging surface is enlarged, this leads to an excessive increase in the vehicle weight, which is disadvantageous and again leads to increased fuel consumption.
In der DE 10 2015 003 660 Al wird ein primärer Luftstrom über die Zuführung von Wasser gekühlt und ein indirekter Wärmetausch mit einem Frischluftstrom durchgeführt, der in den Innenraum der Fahrzeugkabine eingeleitet wird. Dabei kann die Wärmetauschfläche zusätzlich durch, von einer Kompressormaschine ab- gekühltes Kühlmittel gekühlt werden. Dies ist aber unvorteilhaft, da einerseits die Wärmetauschfläche besonders dick vorgesehen sein muss, wodurch der Wärme- tauscher nur schwer im Fahrzeug anordenbar wird. Darüber hinaus wird so die Wärme zur Verdunstung des zugeführten Wassers mehr von den der Wärmetau- scherfläche abgewandten Flächen des Raumes verwendet, da diese wärmer sind als die Wärmetauscherfläche. Damit wird die Kühlleistung verringert. Weiters ist für den Betrieb der Kompressormaschine ebenso Treibstoff notwendig. Auch küh- len solche Frischluftversorgungsysteme bei hohen Temperaturen oft nicht ausrei- chend. In DE 10 2015 003 660 A1, a primary air flow is cooled by the supply of water and an indirect heat exchange is carried out with a fresh air flow, which is introduced into the interior of the vehicle cabin. The heat exchange surface can additionally be cooled by coolant cooled by a compressor machine. However, this is disadvantageous since, on the one hand, the heat exchange surface must be provided to be particularly thick, as a result of which it is difficult to arrange the heat exchanger in the vehicle. In addition, the Heat used to evaporate the supplied water more from the surfaces of the room facing away from the heat exchanger surface, since these are warmer than the heat exchanger surface. This reduces the cooling capacity. Furthermore, fuel is also necessary for the operation of the compressor machine. Such fresh air supply systems also often do not cool adequately at high temperatures.
Die US 2005/210892 Al beschreibt ein Kühlsystem, bei dem Außenluft als primä- rer Frischluftstrom durch einen Wärmetauscher gekühlt und ein Teil davon in den Innenraum geführt wird. Der Rest des Außenluftstroms wird mit Wasser versetzt und auf die gegenüberliegende Seite des Wärmetauschers geführt. Dabei wird der primäre Frischluftstrom zuerst vorgekühlt, dann durch Wasserzufuhr weiter ge- kühlt und danach in Wärmeaustausch mit dem strömaufwärtigen primären Frisch- luftstrom gebracht. Mit anderen Worten kühlt sich der Außenluftstrom selbst, in- dem die stromabwärtige Hälfte des Außenluftstromes mit Wasser versetzt wird und den strömaufwärtigen Teil über einen Wärmetauscher kühlt. Es handelt sich also um eine Frischluftversorgung mit eingebauter Kühlung. Diese Kühlung ist aber oft nicht ausreichend, um bei heißer oder schwüler Außenluft eine angenehme Innen- raumtemperatur in der Fahrzeugkabine zu erzielen. US 2005/210892 A1 describes a cooling system in which outside air, as the primary fresh air stream, is cooled by a heat exchanger and part of it is led into the interior. The rest of the outside air flow is mixed with water and led to the opposite side of the heat exchanger. The primary fresh air stream is first pre-cooled, then cooled further by supplying water and then brought into heat exchange with the upstream primary fresh air stream. In other words, the outside air flow cools itself by adding water to the downstream half of the outside air flow and cooling the upstream part via a heat exchanger. So it is a fresh air supply with built-in cooling. However, this cooling is often not sufficient to achieve a pleasant interior temperature in the vehicle cabin in hot or humid outside air.
Aufgabe der Erfindung ist damit, ein Fahrzeug, bzw. ein Verfahren zur Kühlung für ein Fahrzeug der oben genannten Art bereitzustellen, dessen Kühlung treibstoff- sparender und trotzdem effizient ist. The object of the invention is therefore to provide a vehicle or a method for cooling for a vehicle of the type mentioned above, the cooling of which is fuel-saving and nevertheless efficient.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass ein primärer Frischluftstrom vorgekühlt wird und der so vorgekühlte primäre Frischluftstrom mittels Zuführung von Wasser weiter gekühlt wird und ein primärer Wärmetausch des gekühlten pri- mären Frischluftstromes mit einem Innenluftstrom aus der Innenluft der Fahrzeug- kabine durchgeführt wird. This is achieved according to the invention in that a primary fresh air stream is pre-cooled and the primary fresh air stream thus pre-cooled is further cooled by supplying water and a primary heat exchange of the cooled primary fresh air stream is carried out with an interior air stream from the interior air of the vehicle cabin.
Die Aufgabe wird auch dadurch gelöst, dass ein einen primären Frischluftstrom führender primärer Frischluftkanal der Kühlvorrichtung mit einer Vorkühleinrich- tung zur Kühlung des primären Frischluftstroms verbunden ist, und der primäre Frischluftkanal stromabwärts der Vorkühleinrichtung mit zumindest einer primären Wassereinführeinrichtung zur weiteren Kühlung des primären Frischluftstromes und stromabwärts der primären Wassereinführungseinrichtung mit einer ersten Seite eines primären Wärmetauschers verbunden ist, wobei ein einen Innenluft- strom führender Innenluftkanal, der zumindest einen Einlass zum Einsaugen von Innenluft der Fahrzeugkabine des Fahrzeugs und zumindest einen Auslass zum Ausblasen der Innenluft in die Fahrzeugkabine aufweist, stromabwärts des Einlas- ses mit einer zweiten Seite des primären Wärmetauschers verbunden ist und stromabwärts der zweiten Seite des primären Wärmetauschers mit dem Auslass verbunden ist. The object is also achieved in that a primary fresh air duct of the cooling device carrying a primary fresh air flow is connected to a pre-cooling device for cooling the primary fresh air flow, and the primary fresh air duct downstream of the pre-cooling device is connected to at least one primary water introduction device for further cooling of the primary fresh air flow and downstream the primary water introduction device is connected to a first side of a primary heat exchanger, an interior air duct carrying an interior air flow, which has at least one inlet for sucking in interior air of the vehicle cabin of the vehicle and at least one outlet for blowing out the interior air into the vehicle cabin, downstream of the inlet - It is connected to a second side of the primary heat exchanger and is connected to the outlet downstream of the second side of the primary heat exchanger.
Der Innenluftstrom wird aus der Innenluft der Kabine entnommen und nach der Kühlung wieder in die Fahrzeugkabine zumindest teilweise rückgeführt. The interior air flow is taken from the interior air of the cabin and, after cooling, is at least partially returned to the vehicle cabin.
Durch die Vorkühlung kann der primäre Frischluftstrom stärker abgekühlt werden, was zu einer Effizienzsteigerung führt. Durch die Kühlung des Innenluftstromes wird die Effizienz weiter gehoben, da so nicht besonders heiße von außen einströ- mende Außenluft abgekühlt werden muss, sondern nur die meist schon etwas küh- lere Innenluft. Pre-cooling allows the primary fresh air flow to be cooled more, which leads to an increase in efficiency. The cooling of the indoor air flow further increases the efficiency, since it does not have to cool particularly hot outside air flowing in from outside, but only the usually somewhat cooler indoor air.
Beim Wärmetausch oder beim Wärmetauscher ist dabei wichtig, dass sich die zwei Gasphasen- im Fall des primären Wärmetausches ist das der primäre Frischluft- strom und der Innenluftstrom - und falls vorhanden ebenso die flüssigen Phasen im Wesentlichen nicht miteinander vermischen, wie dies in klassischen Wärmetau- schern der Fall ist. Mit anderen Worten ist mit Wärmetausch ein indirekter Wär- metausch gemeint. In the case of heat exchange or heat exchangers, it is important that the two gas phases - in the case of primary heat exchange this is the primary fresh air flow and the indoor air flow - and, if present, the liquid phases do not essentially mix with one another, as is the case in classic heat exchanges. shear is the case. In other words, heat exchange means indirect heat exchange.
Dabei kann vorgesehen sein, dass Innenluft über eine Abluftströmung aus der Fahrzeugkabine abgeführt wird. Dem entsprechend kann auch vorgesehen sein, dass das Fahrzeug zumindest einen Abluftkanal zum Abführen von Innenluft aus der Fahrzeugkabine aufweist. Diese Abluftströmung oder dieser Abluftkanal führen vorzugsweise die Innenluft aus dem Fahrzeug in die Umgebung des Fahrzeugs. Der Abluftkanal kann dabei vorzugsweise im Bereich des Fahrzeughecks angeord- net sein. Durch die Vorkühlung und damit weitere Absenkung der Temperatur des primären Frischluftstromes muss der primäre Wärmetauscher nicht mehr so groß ausgeführt werden, was zu einer leichteren und damit kraftstoffsparenden Ausfüh- rung führt. It can be provided that inside air is removed from the vehicle cabin via an exhaust air flow. Accordingly, it can also be provided that the vehicle has at least one exhaust air duct for removing internal air from the vehicle cabin. This exhaust air flow or this exhaust air duct preferably lead the inside air from the vehicle into the surroundings of the vehicle. The exhaust air duct can preferably be arranged in the area of the rear of the vehicle. Due to the pre-cooling and thus a further reduction in the temperature of the primary fresh air flow, the primary heat exchanger no longer has to be made so large, which leads to a lighter and therefore more fuel-efficient design.
Vorzugsweise wird die Vorkühlung durch ein Verfahren erreicht, das nicht zu einer Anreicherung des primären Frischluftstroms mit Wasser führt. Dies würde nämlich die Effizienz der weiteren Kühlung senken. Pre-cooling is preferably achieved by a method which does not lead to an enrichment of the primary fresh air flow with water. This would reduce the efficiency of further cooling.
Mit der Anwendung von adiabatischer Kühlung kann eine deutliche Verbesserung der Energie und Umweltbilanz für Kraftfahrzeuge, eine Verringerung der gesund- heitlichen Nachteile durch Zugluft sowie eine signifikante Reichweitenverbesse- rung für Elektrofahrzeuge erreicht werden. With the use of adiabatic cooling, a significant improvement in the energy and environmental balance for motor vehicles, a reduction in the health disadvantages due to drafts and a significant improvement in the range for electric vehicles can be achieved.
Da eine derartige Kühlung ohne Kompressor auskommt, kann diese auch im aus- geschalteten Zustand des Motors, also z.B. im Start-Stopp-Betrieb verwendet wer- den. Eventuell auftretende vergrößerte Latenzzeiten bis zum Einstellen einer zu- friedenstellenden Kabinentemperatur können durch eine Vorkühlung vor dem Wegfahren ausgeglichen werden. Since such cooling does not require a compressor, it can also be used when the engine is switched off, for example in start-stop mode the. Any increased latency that may occur until a satisfactory cabin temperature is set can be compensated for by pre-cooling before driving away.
Das allgemeine Verfahren wird sowohl direkt durch Einsprühen von Wasser in einen Luftstrom oder auch indirekt angewandt, indem ein anderer Luftstrom als der zu kühlende Luftstrom befeuchtet wird. Verdunstungskälte ist eine erneuer- bare Energie, da zur Kälteerzeugung nur Luft und Wasser als Quellen genutzt wer- den. Das Prinzip dieses Vorgangs ist dasselbe wie beim Schwitzen, bei dem durch die Schweißabsonderung Wasser verdunstet. Die für die Verdunstung notwendige Wärme wird der Umgebung entzogen, was dazu führt, dass die Haut des Menschen und damit der Blutkreislauf abkühlen. The general method is used both directly by spraying water into an air stream or indirectly by humidifying an air stream other than the air stream to be cooled. Evaporative cooling is a renewable energy because only air and water are used as sources for cooling. The principle of this process is the same as for sweating, in which water evaporates through the sweating. The heat necessary for the evaporation is extracted from the environment, which leads to the fact that the human skin and thus the blood circulation cool down.
Mit der Anwendung von karosserieintegrierter adiabatischer Kühlung kann eine deutliche Verbesserung der Energie und Umweltbilanz für Kraftfahrzeuge und zu- sätzlich eine signifikante Reichweitenverbesserung für Elektrofahrzeuge erreicht werden. Berechnungen ergaben, dass eine Energieeinsparung für die KFZ Klimati- sierung von über 80 % und damit eine Einsparung von 0,72 Millionen Tonnen C02, 304 Millionen Liter Treibstoff und damit gleichzeitig eine deutliche Verbesserung der Außenhandelsbilanz möglich sein sollte (Grundlage PKW und Klein-LKW). Ein weiteres Energieeinsparungspotential besteht bei Bussen, LKW und Frachttempe- rierung. With the application of body-integrated adiabatic cooling, a significant improvement in the energy and environmental balance for motor vehicles and, in addition, a significant improvement in the range for electric vehicles can be achieved. Calculations showed that an energy saving for vehicle air conditioning of over 80% and thus a saving of 0.72 million tons of C0 2 , 304 million liters of fuel and thus at the same time a significant improvement in the foreign trade balance should be possible (based on cars and small TRUCK). There is further energy saving potential for buses, trucks and freight temperature control.
Ein Vorteil gegenüber den bekannten Systemen ist, dass der Energieverbrauch zur Kühlung eines Fahrzeuginnenraumes aus fossiler oder elektrischer Energie rund um den Faktor 10 verringert wird, da zur Kühlung lediglich die Energie für den Antrieb eines Gebläses benötigt wird. Die zur Kühlung selbst zusätzlich benötigte Energie wird in Form von Wasser und der darin enthaltenen Verdunstungswärme von 2,26 MJ/kg und damit sehr umweltfreundlich und kostengünstig geleistet. Der Energieaufwand für den Transport von rund 5 bis 10 Liter Wasser, welche pro 100 km zur Kühlung benötigt werden, ist in der Gesamtenergiebilanz des Fahr- zeugs nahezu vernachlässigbar bzw. wird sogar gegenüber fossilen Fahrzeugen durch den Entfall des Kühlaggregates kompensiert. Ebenso sind die Kosten für das benötigte Wasser, die derzeit im europaweiten Schnitt rund 2,0 EUR je m3 (Stand 2017) und somit für 10 Liter 2,0 Cent betragen, gegenüber den Kosten von rund 150 Cent für 1,4 Liter fossilen Brennstoff um den Faktor 100 geringer. Für die Anwendung zur Kühlung ist auch weitgehend ungereinigtes Wasser geeignet. Unter Inkaufnahme eines erhöhten Reinigungsaufwands für das Röhrensystem könnte sogar Salzwasser verwendet werden. Die Kühlleistung hängt dabei u.A. auch von der relativen Luftfeuchtigkeit ab, womit den allermeisten Ländern die Kühlung ausschließlich über die gegenständliche Anlage möglich ist, insbesondere in tropischen Gebieten ist diese Anlage auch in Kombination mit konventioneller, kleiner dimensionierter Klimaanlagen zur Unterstützung möglich. An advantage over the known systems is that the energy consumption for cooling a vehicle interior from fossil or electrical energy is reduced by a factor of 10, since only the energy for driving a blower is required for cooling. The additional energy required for cooling itself is provided in the form of water and the evaporation heat of 2.26 MJ / kg contained in it, making it very environmentally friendly and inexpensive. The energy required to transport around 5 to 10 liters of water per 100 km for cooling is almost negligible in the overall energy balance of the vehicle or is even compensated for in fossil vehicles by eliminating the cooling unit. Likewise, the costs for the water required, currently around 2.0 EUR per m 3 (as of 2017) across Europe and thus 10 cents, are 2.0 cents compared to the costs of around 150 cents for 1.4 liters of fossil 100 times less fuel. Largely unpurified water is also suitable for use in cooling. At the expense of an increased cleaning effort for the tube system, even salt water could be used. The cooling capacity depends, among other things, on the relative humidity, which means that in most countries cooling is only possible via the system in question, in particular In tropical areas, this system can also be used in combination with conventional, small-sized air conditioning systems for support.
Ein wesentlicher Vorteil dieser adiabatischen Karosseriekühlung besteht darin, dass, im Gegensatz zur direkten adiabatischen Kühlung, die in den Fahrgast- oder Transportraum eingebrachte Luft selbst nicht befeuchtet wird. Daher entstehen keine Probleme mit der Keimbildung. Gleichzeitig wird aber eine ausreichende Kühlleistung bereitgestellt. A major advantage of this adiabatic body cooling is that, unlike direct adiabatic cooling, the air that is introduced into the passenger or transport space itself is not humidified. Therefore, there are no problems with nucleation. At the same time, sufficient cooling capacity is provided.
Ein weiterer wesentlicher Fortschritt einer derartigen Anlage wäre auch der ersatz- lose Entfall von klimaschädlichen Kühlmitteln, die sowohl im normalen Betrieb, aber auch bei Undichtheiten des Kältekreislaufes durch Defekte oder aber auch bei Unfällen in die Atmosphäre entweichen. A further significant advance in such a system would be the replacement of climate-damaging coolants, which escape into the atmosphere both in normal operation but also in the event of leaks in the refrigeration circuit due to defects or in the event of accidents.
Die Regelung der Kühlintensität kann über eine Regelungseinrichtung erfolgen. Bei Verwendung eines Gebläses ist dies sowohl über Ein/Aus als auch über eine Dreh- zahlsteuerung zur Erzielung der jeweils benötigten Luftmenge (und damit Verän- derung der Kühlleistung) möglich. Ebenfalls kann durch die Regelung die Zufuhr der Feuchtigkeit an der Verdunstungsschicht beeinflusst werden. The regulation of the cooling intensity can take place via a regulation device. When using a fan, this is possible both via on / off and via a speed control to achieve the required amount of air (and thus change the cooling capacity). The regulation can also influence the supply of moisture to the evaporation layer.
Es können auch Photovoltaikzellen auf der Außenhaut des Fahrzeugs angeordnet werden, welche Energie zum Betreiben der Kühlung bereitstellt. Photovoltaic cells, which provide energy for operating the cooling, can also be arranged on the outer skin of the vehicle.
Besonders vorteilhaft ist, wenn vom primären Frischluftstrom, vorzugsweise stromaufwärts der weiteren Kühlung durch Zuführung von Wasser, zumindest ein Teilstrom abgeleitet wird und der Teilstrom, vorzugsweise stromabwärts des pri- mären Wärmetausches, in den Innenluftstrom eingeleitet wird. Durch die Einlei- tung des Teilstromes in den Innenluftstrom wird eine Erneuerung der Innenluft erreicht. Durch Einleitung der vorzugsweise bereits vorgekühlten Frischluft wird damit eine kühle, aber nicht zu feuchte Luft eingeführt - vorausgesetzt die Vor- kühlung erfolgt nicht über die Anreicherung von Wasser. Vorzugsweise ist das Grö- ßenverhältnis des Teilstroms zum übrigen primären Frischluftstrom einstellbar. Dies gilt auch, wenn der primäre Frischluftkanal stromabwärts der Vorkühleinrich- tung und vorzugsweise stromaufwärts der primären Wassereinführungseinrichtung mit einer Teilungseinrichtung verbunden ist, wobei die Teilungseinrichtung mit zu- mindest einem, einen vom primären Frischluftstrom abgezweigten Teilstrom füh- renden Teilstromkanal verbunden ist und dass der Teilstromkanal mit dem Innen- luftkanal vorzugsweise stromabwärts des primären Wärmetauschers strömungs- verbunden ist. It is particularly advantageous if at least one partial flow is derived from the primary fresh air flow, preferably upstream of the further cooling by supplying water, and the partial flow, preferably downstream of the primary heat exchange, is introduced into the internal air flow. By introducing the partial flow into the indoor air flow, the indoor air is renewed. By introducing the fresh air, which is preferably already pre-cooled, cool, but not too humid, air is introduced - provided that the pre-cooling does not take place through the enrichment of water. The size ratio of the partial flow to the remaining primary fresh air flow is preferably adjustable. This also applies if the primary fresh air duct downstream of the pre-cooling device and preferably upstream of the primary water introduction device is connected to a dividing device, wherein the dividing device is connected to at least one partial flow duct leading from the primary fresh air flow and that the partial flow duct is flow-connected, preferably downstream of the primary heat exchanger.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Küh- lung des primären Frischluftstromes dadurch erreicht wird, dass ein sekundärer Frischluftstrom mittels Zuführung von Wasser gekühlt wird und ein sekundärer Wärmetausch des so gekühlten sekundären Frischluftstromes mit dem primären Frischluftstrom durchgeführt wird. Dem entsprechend kann auch vorgesehen sein, dass die Vorkühleinrichtung als sekundärer Wärmetauscher ausgeführt ist und ein einen sekundären Frischluftstrom führender sekundärer Frischluftkanal mit zumin- dest einer sekundären Wassereinführeinrichtung zur Kühlung eines sekundären Frischluftstromes und stromabwärts der sekundären Wassereinspritzeinrichtung mit einer ersten Seite des sekundären Wärmetauschers verbunden ist und dass der primäre Frischluftkanal mit einer zweiten Seite des sekundären Wärmetau- schers verbunden ist. Dies ist eine besonders energieeffiziente Variante, da auch für die Vorkühlung nur sehr wenig Energie verwendet wird. Es wird damit eine zweistufige adiabatische Kühlung erreicht. Durch diese doppelte Anreicherung un- terschiedlicher Frischluftströme wird eine besonders große Wirkungsgradstei- gerung erreicht. In a particularly preferred embodiment it is provided that the cooling of the primary fresh air flow is achieved by cooling a secondary fresh air flow by supplying water and a secondary one Heat exchange of the secondary fresh air stream cooled in this way is carried out with the primary fresh air stream. Accordingly, it can also be provided that the pre-cooling device is designed as a secondary heat exchanger and a secondary fresh air duct carrying a secondary fresh air flow is connected to at least one secondary water inlet device for cooling a secondary fresh air flow and downstream of the secondary water injection device to a first side of the secondary heat exchanger and that the primary fresh air duct is connected to a second side of the secondary heat exchanger. This is a particularly energy-efficient variant, since very little energy is used for the pre-cooling. This achieves two-stage adiabatic cooling. This double enrichment of different fresh air flows results in a particularly large increase in efficiency.
Das anfallende Kondenswasser im Zuge des Wärmetauschs oder durch den oder die Wärmetauscher kann durch geeignete Abflusskanäle abgeführt werden, wobei dieses für die weitere Kühlung des primären Frischluftstroms oder für die Kühlung des sekundären Frischluftstromes verwendet werden kann. The resulting condensate in the course of the heat exchange or through the heat exchanger (s) can be discharged through suitable drainage channels, which can be used for the further cooling of the primary fresh air flow or for the cooling of the secondary fresh air flow.
Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn Innenoberflächen der Kühlvorrichtung eine Oberfläche aufweisen, welche Flüssigkeiten wie Wasser in definierte Richtungen transportieren. Damit sind insbesondere im Bereich der Wassereinführeinrichtun- gen solche Oberflächen sinnvoll, da sie das sich an den Oberflächen sammelnde Wasser auch entgegen der Schwerkraft in definierte Richtungen leiten können und so das Wasser in der Wassereinführeinrichtung verteilen können. Dies kann auch auf Oberflächen des primären oder sekundären Wärmetauschers vorteilhaft sein. It can be advantageous here if inner surfaces of the cooling device have a surface which transports liquids such as water in defined directions. Surfaces of this type are particularly useful in the area of water introduction devices, since they can direct the water collecting on the surfaces against gravity in defined directions and thus can distribute the water in the water introduction device. This can also be advantageous on surfaces of the primary or secondary heat exchanger.
Ein solcher Effekt kann beispielsweise durch Kanäle auf den Oberflächen erreicht werden, welche eine Kapillarwirkung in eine definierte Richtung aufweisen. Diese Kanäle weisen vorzugsweise zumindest abschnittsweise eine Breite und/oder eine Tiefe im Bereich von 5 pm bis 700 pm auf, um eine entsprechende Kapillarwirkung zu erreichen. Besonders vorzugsweise weisen dabei die Kanäle Abschnitte auf, welche entlang einer bevorzugten Transportrichtung des Wassers ihre Breite und/oder die Tiefe verringern, wobei die maximalen Breiten und/oder Tiefen be- nachbarter Abschnitte im Wesentlichen gleich bleiben. Mit anderen Worten weisen die Kanäle vorzugsweise entlang der bevorzugten Transportrichtung im Schnitt ein Sägezahnmuster sich kontinuierlich verengender Breiten und /oder Tiefen auf, die sich dann wieder sprungartig erweitern. Es hat sich gezeigt, dass durch solche Formen Wasser besonders effektiv in eine Richtung transportiert werden kann. Dies kann dabei helfen, sich sammelndes Wasser auf den Oberflächen auf solche Teile der Oberfläche zu transportieren, die schlechter mit Wasser versorgt werden. Dies erhöhte die Verdampfungsoberfläche. Dabei können benachbarte Kanäle über Querkanäle miteinander verbunden sein. Darüber hinaus kann es auch vorteilhaft sein, wenn die Oberfläche stark hydrophil ist, also die Bildung von Wassertropfen vermindert und die Bildung eines Wasserfilms erhöht ist. Such an effect can be achieved, for example, by channels on the surfaces which have a capillary effect in a defined direction. These channels preferably have a width and / or a depth in the range from 5 pm to 700 pm, at least in sections, in order to achieve a corresponding capillary action. The channels particularly preferably have sections which reduce their width and / or depth along a preferred transport direction of the water, the maximum widths and / or depths of adjacent sections remaining essentially the same. In other words, the channels preferably have a sawtooth pattern of continuously narrowing widths and / or depths along the preferred transport direction, which then widen again suddenly. It has been shown that such forms allow water to be transported particularly effectively in one direction. This can help transport water that collects on the surface to those parts of the surface that are poorly supplied with water. This increased the evaporation surface. Adjacent channels can be over Cross channels must be connected. In addition, it can also be advantageous if the surface is highly hydrophilic, that is to say the formation of water drops is reduced and the formation of a water film is increased.
Oberflächen der beschriebenen Art wurden bereits in anderen Bereich der Wissen- schaft und Technik beschrieben1. Surfaces of the type described have already been described in other areas of science and technology 1 .
Es wird also eine zweistufige Kühleinheit genutzt, in der Außenluft vorzugsweise durch das Einspritzen über Sprühdüsen gekühlt wird. Die so gekühlte und befeuch- tetet Luft wird wiederum nach Außen abgeleitet und kühlt über einen Wärmetau- scher einen weiteren Luftstrom an Außenluft. Dieser noch unbefeuchtete Luftstrom wird vorzugsweise an einer Regelklappe geteilt und ein Teilstrom abgeleitet. Ein Teil der bereits gekühlten Luft wird nunmehr befeuchtet und damit weiter abge- kühlt. Die so gekühlte Luft wird wiederum über einen Wärmetauscher zur Kühlung der Innenluft des Fahrzeugs herangezogen. Dieser kann der Teilstrom der bereits gekühlten aber noch nicht befeuchteten Zuluft beigemengt werden, um eine Frischluftzufuhr im Fahrgastraum herbeizuführen. A two-stage cooling unit is therefore used, in which outside air is cooled, preferably by injecting via spray nozzles. The air that is cooled and humidified in this way is in turn discharged to the outside and cools another air stream to outside air via a heat exchanger. This still non-humidified air flow is preferably divided at a control flap and a partial flow is diverted. Part of the already cooled air is now humidified and thus cooled further. The air cooled in this way is in turn used to cool the interior air of the vehicle via a heat exchanger. This can be added to the partial flow of the already cooled but not yet humidified supply air in order to bring about a fresh air supply in the passenger compartment.
Die Frischluftströme und der Innenluftstrom werden vorzugsweise durch Gebläse oder ähnliche Luftstrom treibende Mittel in den jeweiligen Kanälen bewegt. The fresh air streams and the indoor air stream are preferably moved in the respective channels by means of fans or similar air stream driving means.
Weiters kann vorgesehen sein, dass zumindest der Innenluftstrom zur Oberflä- chenkühlung zumindest einer Innenoberfläche der Fahrzeugkabine verwendet wird. Dem entsprechend kann auch vorgesehen sein, dass zumindest der Innen- luftkanal stromabwärts des primären Wärmetauschers mit zumindest einer Ober- flächenkühleinheit zur Kühlung einer Innenoberfläche der Fahrzeugkabine strö- mungsverbunden ist. Dies führt zu einer zusätzlichen Verbesserung des Kabinen- klimas, da die Temperaturwahrnehmung auch stark von der Wärmestrahlung und damit der Temperatur der umgebenden Flächen abhängt. Besonders die Dachflä- che ist dafür geeignet. It can further be provided that at least the interior air flow is used for surface cooling of at least one interior surface of the vehicle cabin. Accordingly, it can also be provided that at least the interior air duct downstream of the primary heat exchanger is fluidly connected to at least one surface cooling unit for cooling an interior surface of the vehicle cabin. This leads to an additional improvement in the cabin climate, since the perception of temperature also strongly depends on the heat radiation and thus the temperature of the surrounding surfaces. The roof area is particularly suitable for this.
Dabei kann die so geformte Strahlungsfläche sowohl als reine Strahlungsfläche als auch als Zuluftverteilung (ähnlich einer Lochdecke im Klimabereich) des Innenluft- stromes genutzt werden, indem der gekühlte Innenluftstrom in die Fahrzeugkabine geleitet wird. The radiation surface thus shaped can be used both as a pure radiation surface and as a supply air distribution (similar to a perforated ceiling in the climatic area) of the interior air flow by directing the cooled interior air flow into the vehicle cabin.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn der Innenluftstrom über das Dach der Fahr- zeugkabine in die Fahrzeugkabine rückgeführt wird oder auch dem entsprechend, It is particularly preferred if the interior air flow is returned to the vehicle cabin via the roof of the vehicle cabin, or accordingly,
1 Comanns P, Buchberger G, Buchsbaum A, Baumgartner R, Kogler A, BauerS, Baumgartner W. 2015 Directional, passiveliquid transport: the Texas horned lizard as amodel for a biomimetic‘liquid diode’. J. R. Soc.lnterface12: 20150415. wenn der Auslass des Innenluftkanals am Dach der Fahrzeugkabine angeordnet ist. 1 Comanns P, Buchberger G, Buchsbaum A, Baumgartner R, Kogler A, BauerS, Baumgartner W. 2015 Directional, passiveliquid transport: the Texas horned lizard as amodel for a biomimetic'liquid diode '. JR Soc.lnterface12: 20150415. if the outlet of the interior air duct is arranged on the roof of the vehicle cabin.
Ein weiterer Zusatznutzen für den Komfort der Fahrgäste oder aber auch beim Transport von sensiblen Gütern oder Tieren entsteht dadurch, dass die Tempera- turverteilung im Fahrgast- oder Transportraum auf Grund der großen gekühlten Fläche gleichmäßiger ist. Die geringere Umgebungstemperatur und damit verrin- gerte Strahlungswärme, die auf Personen, Tiere und Güter einwirkt, erlaubt es, bei gleichem Komfortempfinden eine höhere Lufttemperatur einzusetzen. Die vom Menschen empfundene Temperatur ist eine Funktion aus der Temperatur der um gebenden Flächen, welche durch Wärmestrahlung wirken, und der Lufttemperatur, welche durch Konvektion wirkt. Beispielsweise wird eine Lufttemperatur von 25°C bei einer Temperatur der umgebenden Flächen von ebenfalls 25°C als zu warm empfunden und müsste auf 21°C abgesenkt werden, während dieselbe Lufttem- peratur bei einer geringeren Oberflächentemperatur von 21°C als angenehm empfunden wird (siehe beispielsweise Behaglichkeitsdiagramm nach Frank und Reiher). Dadurch kann durch die Schaffung von großen kühlen Flächen mit Hilfe der adiabatischen Karosseriekühlung die für ein Behaglichkeitsgefühl notwendige Temperatur höher belassen werden. Dies kann anhand von Behaglichkeitsdia- grammen entnommen werden. Da der Wärmetransfer in den Innenraum des Fahr- zeugs durch Wärmeleitung direkt von der Temperaturdifferenz Außentemperatur zu Innentemperatur abhängt, kann so zusätzlich Energie eingespart werden. Bei- spielsweise ist der Energietransfer durch Leitung bei einer Außentemperatur von 35°C und damit einer zur Erreichung der Komfortzone notwendigen Absenkung der Innenraumtemperatur von 25°C auf 21°C um rund 40 % höher. Durch den Einsatz der großflächigen Karosseriekühlung ist somit der Bedarf an Kühlenergie wesentlich geringer. Another additional benefit for the comfort of passengers or when transporting sensitive goods or animals arises from the fact that the temperature distribution in the passenger or transport space is more uniform due to the large, cooled area. The lower ambient temperature and thus reduced radiant heat, which affects people, animals and goods, allows a higher air temperature to be used with the same feeling of comfort. The temperature felt by humans is a function of the temperature of the surrounding areas, which act through heat radiation, and the air temperature, which acts through convection. For example, an air temperature of 25 ° C at a temperature of the surrounding surfaces of 25 ° C is also perceived as too warm and would have to be reduced to 21 ° C, while the same air temperature is perceived as pleasant at a lower surface temperature of 21 ° C ( see for example comfort diagram according to Frank and Reiher). As a result, by creating large, cool surfaces with the aid of adiabatic body cooling, the temperature required for a feeling of comfort can be left higher. This can be seen on the basis of comfort diagrams. Since the heat transfer into the interior of the vehicle depends directly on the temperature difference between outside temperature and inside temperature due to heat conduction, additional energy can be saved. For example, the energy transfer by cable is around 40% higher at an outside temperature of 35 ° C and thus a reduction in the interior temperature from 25 ° C to 21 ° C necessary to reach the comfort zone. By using the large-area body cooling system, the cooling energy requirement is significantly lower.
Weiters kann so weitgehend auf das Einblasen kalter Luft verzichtet werden, da ein Großteil der Abkühlung an der großen Kühloberfläche der Karosserie erfolgt (vor allem der Dachfläche). Durch die natürliche Konvektion, in diesem Fall dem Absinken der kalten Luft von der Oberfläche geschieht dies ohne unangenehme Zugluft durch zu hohe Luftgeschwindigkeiten und gleichmäßig. Gleiches gilt im umgekehrten Sinn für die Beheizung, wenn die Oberflächentemperatur durch die Erwärmung der Karosserie mittels Oberflächenheizungsmethoden wie Heizdrähten o.Ä. erwärmt wird. Furthermore, it is largely possible to dispense with blowing in cold air, since a large part of the cooling takes place on the large cooling surface of the body (especially the roof area). Due to the natural convection, in this case the sinking of the cold air from the surface, this happens without unpleasant drafts due to excessive air speeds and evenly. The same applies in the opposite sense to heating if the surface temperature is caused by the heating of the body using surface heating methods such as heating wires or the like. is heated.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die nunmehr gekühlte Innenluft nicht wie konventionell über Zuluftdüsen, sondern über eine poröse Dachhaut eingelei- tet. Die Zufuhr der Luft erfolgt dabei zwischen der Dachhaut und einer zusätzlich eingezogenen Strahlungsfläche. Die Strahlungsfläche besteht dabei aus Folien oder sonstigen Materialien die einen besonders hohen Strahlungskoeffizienten auf- weisen. Durch die Abkühlung dieser Strahlungsfläche, die auf der gesamten Dach- fläche eingezogen wird, wirkt die Strahlung auf die im Fahrzeug befindlichen Pas- sagiere ein. Erfindungsgemäß wird somit die Behaglichkeit der Passagiere auch bei höheren Lufttemperaturen verbessert. In a preferred embodiment, the now-cooled indoor air is not introduced through conventional air inlets, but through a porous roof skin. The air is supplied between the roof skin and an additional radiation surface. The radiation surface consists of foils or other materials that have a particularly high radiation coefficient. By cooling this radiation area, which is drawn in over the entire roof area, the radiation acts on the passengers in the vehicle. According to the invention, the comfort of the passengers is thus improved even at higher air temperatures.
Die Dachkonstruktion ist dabei vorzugsweise so aufgebaut, dass die der Außenhaut zugewandte Fläche reflektiert und die dem Fahrgastraum zugewandte Fläche Strahlungsdurchlässig ist und einen möglichst hohen Einstrahlungswert (also schwarze Farbe) aufweist. The roof structure is preferably constructed in such a way that the surface facing the outer skin reflects and the surface facing the passenger compartment is transparent to radiation and has the highest possible irradiation value (ie black color).
Neben der Strahlungsfunktion übernimmt diese Fläche vorzugsweise auch die Luft- verteilung als Lochdecke. Durch die weit größere Gesamtfläche aller Luftaustritte gegenüber konventionellen Luftdüsen im Dashboard kann die Luftgeschwindigkeit und damit das Zuggefühl reduziert werden. Auch kann die Gestaltung der Luft- durchlässe in der Decke so erfolgen, dass je nach Wunsch die Zufuhr selektiv im Kopfbereich der Fahrgäste oder in den, den Körper umgebenden Bereichen statt- findet. In addition to the radiation function, this area also preferably takes over the air distribution as a perforated ceiling. Due to the much larger total area of all air outlets compared to conventional air nozzles in the dashboard, the air speed and thus the feeling of draft can be reduced. The design of the air outlets in the ceiling can also be carried out in such a way that, as required, the supply takes place selectively in the head area of the passengers or in the areas surrounding the body.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist die Abkühlung von Karosserieteilen und Flä- chen, die dem Fahrgast- oder Transporttraum zugewandt sind, vorzugsweise durch den Innenluftstrom oder einen anderen Luftstrom wie den primären oder sekun- dären Frischluftstrom, vorzugsweise durch direktes Durchströmen der Luft. Dabei kann die Oberflächentemperatur des Fahrzeuginnenraums in großen Temperatur- bereichen bereits durch einfaches Durchströmen von durch eine Oberflächenküh- leinheit mit Kühlelementen oder Kühlrippen mit ungekühlter Luft im Temperatur- bereich der Umgebung reduziert werden. Die durch die Strahlungswärme der Sonne aufgewärmte Karosserieaußenhaut, die bei konventionellen Fahrzeugen die Oberflächentemperatur des Innenraumes erhöht, wird durch einfaches Durchströ- men mit Luft abgeführt. Dabei kann die Wassereinspritzeinrichtung sogar vorüber- gehend ausgeschalten werden, da insbesondere in Übergangszeiten zwischen Sommer und Winter in gemäßigten Breitegraden behagliche Außentemperatur der Luft ausreicht, um eine Abkühlung der Innenraumoberflächentemperatur zu errei- chen. A further aspect of the invention is the cooling of body parts and surfaces which face the passenger or transport space, preferably by means of the interior air flow or another air flow such as the primary or secondary fresh air flow, preferably by direct air flow. The surface temperature of the vehicle interior can be reduced in large temperature ranges simply by flowing through a surface cooling unit with cooling elements or cooling fins with uncooled air in the ambient temperature range. The body shell, warmed up by the radiant heat of the sun, which increases the surface temperature of the interior in conventional vehicles, is removed by simply flowing air through it. The water injection device can even be switched off temporarily because, especially in transitional periods between summer and winter, moderate outside temperatures of the air are sufficient in moderate latitudes to cool down the interior surface temperature.
Durch Temperaturabsenkung der Oberflächen, die die Insassen umgeben, kann die Luftkühlung auf ein Minimum reduziert werden, da die Lufttemperatur aufgrund der reduzierten Strahlungswärme ohne Verringerung der Behaglichkeit höher ge- halten werden kann. Damit kann bereits dieser einfache Betriebsmodus beträcht- licher Energieersparnis erzielen. Ebenso kann auch bei dieser Verwendung, die den Hohlraum durchströmende Luft in einem geschlossenen Kreislauf oder in einem offenen System vorab gekühlt werden, um damit eine weitere Absenkung der Oberflächentemperatur der Kühlelemente und damit gegebenenfalls auch eine di- rekte Kühlung der Fahrgast- oder Transportraumtemperatur über natürliche Kon- vektion zu erzielen, welche ebenfalls eine geringere Strömungsgeschwindigkeit und damit gesundheitliche Verträglichkeit gegenüber konventionellen Klimaanla- gen aufweist. By lowering the temperature of the surfaces surrounding the occupants, air cooling can be reduced to a minimum, since the air temperature can be kept higher without reducing comfort due to the reduced radiant heat. This simple operating mode can thus achieve considerable energy savings. Likewise, with this use, the air flowing through the cavity can be cooled beforehand in a closed circuit or in an open system, in order to further reduce the air flow To achieve surface temperature of the cooling elements and thus possibly also direct cooling of the passenger or transport space temperature via natural convection, which likewise has a lower flow rate and is therefore health-friendly compared to conventional air conditioning systems.
Im Gegensatz zu den bisher bekannten Systemen für indirekte adiabatische Küh- lung wird damit kein unter der Motorhaube angeordneter Wärmetauscher benötigt, sondern können Teile der Karosserie zur direkten Kühlung des Luftstroms, vor- zugsweise aber auch des Fahrgastraums, ohne direkte Kühlung eines Luftstromes verwendet werden. Dadurch werden sowohl Gewicht, Herstellungskosten als auch Wartungskosten des Fahrzeugs verringert. In contrast to the previously known systems for indirect adiabatic cooling, there is no need for a heat exchanger located under the hood, but parts of the body can be used for direct cooling of the air flow, but preferably also of the passenger compartment, without direct cooling of an air flow. This reduces the weight, manufacturing costs and maintenance costs of the vehicle.
Um eine verstärkte Kühlung zu erzielen kann vorgesehen sein, dass zumindest der sekundäre Frischluftstrom, der primäre Frischluftstrom oder der Innenluftstrom zusätzlich über eine weitere Kühleinrichtung gekühlt werden, vorzugsweise über eine Kompressorkühleinrichtung. Dem entsprechend kann auch vorgesehen sein, dass zumindest der sekundäre Frischluftkanal, der primäre Frischluftkanal oder der Innenluftkanal mit einer weiteren Kühleinrichtung verbunden ist, vorzugsweise mit einer Kompressorkühleinrichtung. Ist die Kompressorkühleinrichtung im primären Frischluftstrom angeordnet, so kann sie als zur Vorkühlung, also als Vorkühlein- richtung dienen oder als zusätzliches Kühlelement. Prinzipiell kann das beschrie- bene Fahrzeug auch ein konventionelles Kühlsystem mit Kompressorkühleinrich- tung parallel zur beschriebenen Kühlvorrichtung aufweisen. In order to achieve increased cooling, it can be provided that at least the secondary fresh air flow, the primary fresh air flow or the inside air flow are additionally cooled via a further cooling device, preferably via a compressor cooling device. Accordingly, it can also be provided that at least the secondary fresh air duct, the primary fresh air duct or the inner air duct is connected to a further cooling device, preferably to a compressor cooling device. If the compressor cooling device is arranged in the primary fresh air flow, it can serve as a pre-cooling device, that is to say as a pre-cooling device or as an additional cooling element. In principle, the vehicle described can also have a conventional cooling system with a compressor cooling device parallel to the cooling device described.
Es kann vorgesehen sein, dass der primäre Wärmetausch im Dach der Fahrzeug- kabine durchgeführt wird. Dem entsprechend kann auch vorgesehen sein, dass der primäre Wärmetauscher am Dach des Fahrzeugs angeordnet ist. Das Dach bietet viel Platz für den Wärmetausch. Durch die Anordnung am Dach kann auch gleich- zeitig die Innenoberfläche des Daches gekühlt werden, wodurch noch mehr Wärme aus der Fahrzeugkabine abgeführt werden kann. Die Wärme der Innenoberfläche wird dabei direkt von der an ihr grenzenden Seite des Wärmetauschers und dem darin verlaufenden Strom aufgenommen. Dies kann der primäre Frischluftstrom oder der Innenluftstrom sein. Vorzugsweise wird dabei der Innenluftstrom ge- wählt, wodurch dieser zumindest teilweise gleich über Düsen oder Öffnungen in den Kabinenraum über die Dachhaut eingeleitet werden kann. It can be provided that the primary heat exchange is carried out in the roof of the vehicle cabin. Accordingly, it can also be provided that the primary heat exchanger is arranged on the roof of the vehicle. The roof offers plenty of space for heat exchange. The arrangement on the roof also allows the inner surface of the roof to be cooled at the same time, which means that even more heat can be removed from the vehicle cabin. The heat of the inner surface is absorbed directly by the side of the heat exchanger bordering it and the current running therein. This can be the primary fresh air flow or the indoor air flow. The interior air flow is preferably selected, as a result of which it can at least partially be introduced into the cabin space via the roof skin via nozzles or openings.
Dazu kann auch vorgesehen sein, dass der sekundäre Wärmetausch im Dach der Fahrzeugkabine und der primäre Wärmetausch zwischen dem sekundären Wärme- tausch und der Fahrzeugkabine durchgeführt wird oder dem entsprechend auch, dass der sekundäre Wärmetauscher am Dach des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei der primäre Wärmetauscher zwischen dem sekundären Wärmetauscher und der Fahrzeugkabine angeordnet ist. Dies ist besonders platzsparend. Weiters kann die Frischluft gleich im Bereich des Daches angesaugt werden, was weiter eine Ver- einfachung bedingen kann. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Hauptströ- mungsrichtungen des sekundären und primären Wärmetauschers im Wesentlichen entgegengesetzte Richtungen oder die gleiche Richtung aufweisen. For this purpose, it can also be provided that the secondary heat exchange in the roof of the vehicle cabin and the primary heat exchange between the secondary heat exchange and the vehicle cabin are carried out, or accordingly that the secondary heat exchanger is arranged on the roof of the vehicle, the primary heat exchanger being between the secondary heat exchanger and the Vehicle cabin is arranged. This is particularly space-saving. Furthermore, the fresh air can be sucked in directly in the area of the roof, which can also make things easier. It can be provided that the main flow directions of the secondary and primary heat exchangers have essentially opposite directions or the same direction.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der primäre Wärme- tausch über einen sich flächig entlang des Daches des Fahrzeugs erstreckenden primären Wärmetauscher durchgeführt wird. Dem entsprechend kann auch vorge- sehen sein, dass sich der primäre Wärmetauscher flächig entlang des Daches des Fahrzeugs erstreckt. Dies ermöglicht effektive Nutzung der Oberfläche. Zusätzlich wird damit ein zusätzlicher Wärmetausch mit der Innenoberfläche des Daches ver- bessert, wodurch es zu einer verbesserten Kühlung dieser Innenoberfläche kommt. Ist ein sekundärer Wärmetausch vorgesehen, so kann dieser beispielsweise über einem kompakt ausgeführten sekundären Wärmetauscher durchgeführt werden. Dieser sekundäre Wärmetauscher kann an beliebiger Stelle im Fahrzeug angeord- net sein, beispielsweise im Heck. In a preferred embodiment it is provided that the primary heat exchange is carried out via a primary heat exchanger which extends flatly along the roof of the vehicle. Accordingly, it can also be provided that the primary heat exchanger extends flatly along the roof of the vehicle. This enables effective use of the surface. In addition, an additional heat exchange with the inner surface of the roof is improved, which leads to an improved cooling of this inner surface. If a secondary heat exchange is provided, this can be carried out, for example, using a compact secondary heat exchanger. This secondary heat exchanger can be arranged anywhere in the vehicle, for example in the rear.
Weiters ist vorteilhaft, wenn der sekundäre Wärmetausch über einen sich flächig entlang des Daches des Fahrzeugs erstreckenden sekundären Wärmetauscher durchgeführt wird. Dem entsprechend ist auch vorteilhaft, wenn sich der sekun- däre Wärmetauscher flächig entlang des Daches des Fahrzeugs erstreckt. It is also advantageous if the secondary heat exchange is carried out via a secondary heat exchanger which extends flatly along the roof of the vehicle. Accordingly, it is also advantageous if the secondary heat exchanger extends flatly along the roof of the vehicle.
Es kann auch vorteilhaft sein, dass der sekundäre Wärmetausch und der primäre Wärmetausch, sowie vorzugsweise auch die Kühlung des sekundären Frischluft- stromes und des primären Frischluftstromes durch Zuführung von Wasser in einem gemeinsamen Wärmetauscherblock erfolgt. Dem entsprechend kann auch vorge- sehen sein, dass der sekundäre Wärmetauscher und der primäre Wärmetauscher sowie vorzugsweise auch die sekundäre Wassereinspritzeinrichtung und die pri- märe Wassereinspritzeinrichtung als gemeinsamer Wärmetauscherblock ausge- führt sind. Dies ermöglicht einen kompakten Aufbau, wobei ein Wärmeübertragung zwischen den Wärmetauschern positiv ausgenutzt werden kann. Dabei kann vor- zugsweise vorgesehen sein, dass die primäre Wassereinspritzeinrichtung und der primäre Wärmetauscher entlang der Strömungsrichtungen überschneiden, also dass zumindest Teile der primären Wassereinspritzeinrichtung im primären Wär- metauscher angeordnet sind. Dies ist auch für die sekundäre Wassereinspritzein- richtung und sekundären Wärmetauscher möglich. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Ausführung und effektive Kühlung. It can also be advantageous that the secondary heat exchange and the primary heat exchange, and preferably also the cooling of the secondary fresh air flow and the primary fresh air flow, are carried out by supplying water in a common heat exchanger block. Accordingly, it can also be provided that the secondary heat exchanger and the primary heat exchanger, and preferably also the secondary water injection device and the primary water injection device, are designed as a common heat exchanger block. This enables a compact structure, whereby a heat transfer between the heat exchangers can be used positively. It can preferably be provided that the primary water injection device and the primary heat exchanger overlap along the flow directions, that is to say that at least parts of the primary water injection device are arranged in the primary heat exchanger. This is also possible for the secondary water injection device and secondary heat exchanger. This enables a particularly compact design and effective cooling.
Es kann vorgesehen sein, dass das Wasser direkt auf die Oberflächen des primären oder sekundären Wärmetauschers aufgebracht wird. Damit wird eine verbesserte Wärmeübertragung ermöglicht und das Wasser auf großer Oberfläche verteilt, um gut verdampfen zu können. Dadurch wird auch die Kühlleistung gesteigert. It can be provided that the water is applied directly to the surfaces of the primary or secondary heat exchanger. This will improve Allows heat transfer and distributes the water over a large surface so that it can evaporate well. This also increases the cooling capacity.
Das Wasser wird vorzugsweise in die Frischluft oder in den Frischluftkanal einge- spritzt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Wasser in Form von Wasser- tropfen oder in Form eines Wassernebels eingespritzt wird. The water is preferably injected into the fresh air or into the fresh air duct. It is particularly advantageous if the water is injected in the form of water drops or in the form of a water mist.
Vorzugsweise weist zumindest ein Wärmetauscher eine Oberfläche mit flächenver- größernden Oberflächenstrukturen auf. Besonders vorzugsweise umfassen diese Strukturen Kanäle in Hauptströmungsrichtung. At least one heat exchanger preferably has a surface with surface-enlarging surface structures. These structures particularly preferably comprise channels in the main flow direction.
In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand von in den Figuren dargestell- ten nicht einschränkenden Ausführungsvarianten näher erläutert. Es zeigen : The present invention is explained in more detail below on the basis of non-restrictive design variants shown in the figures. Show it :
Fig. la eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs in einer schematischen Seitenansicht; Fig. La shows a first embodiment of a vehicle according to the invention in a schematic side view;
Fig. lb eine zweite Ausführungsform ähnlich der ersten Ausführungsform in einer schematischen Seitenansicht; Fig. Lb shows a second embodiment similar to the first embodiment in a schematic side view;
Fig. 2 einen schematischen Aufbau einer dritten Ausführungsform einer er- findungsgemäßen Kühlvorrichtung in einem Blockdiagramm; 2 shows a schematic structure of a third embodiment of a cooling device according to the invention in a block diagram;
Fig. 3 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen gemeinsamen Wär- metauscherblocks. 3 shows an embodiment of a common heat exchanger block according to the invention.
Fig. la zeigt ein als Personenkraftwagen ausgeführtes Fahrzeug 1 mit einer Fahr- zeugkabine 3 und einer Kühlvorrichtung 2, welche das erfindungsgemäße Verfah- ren verwendet. Die Kühlvorrichtung 2 weist einen Wassertank 20 zur Speicherung von Wasser im Heckbereich des Fahrzeugs 1 und einen primären Wärmetauscher 4 auf, welcher im Dach 10 der Kabine 3 angeordnet ist und sich entlang der Fläche des Daches 10 über den Großteil von dessen Fläche erstreckt. Der primäre Wär- metauscher 4 weist eine erste Seite 4a und eine zweite Seite 4b auf, welche durch nur teilweise und schematisch angedeutete Wandstrukturen 4c getrennt sind. Da- mit ergeben sich mehrere parallele, an den Enden miteinander verbundenen Ka- näle mit im Wesentlichen dreieckigem Querschnitt, sowohl für die erste als auch weite Seite 4a, 4b. Dabei ist die zweite Seite 4b, durch die ein Innenluftstrom 8b eines nicht eingezeichneten Innenluftkanals geführt wird, auf der Seite der Innen- oberfläche 10a des Daches 10 angeordnet. Durch Auslässe 13 im Dachaufbau kann so der Innenluftstrom 8b vorzugsweise gegen Ende der zweiten Seite 4b des pri- mären Wärmetauschers 4 in die Kabine rückgeführt werden. Eine in Fig. 1 nur schematisch dargestellte primäre Wassereinführungseinrichtung 5 ist im Bereich des primären Wärmetauschers 4 an einem Ende angeordnet und befeuchtet die Wandstrukturen 4c auf der ersten Seite 4a mit Wasser aus dem Wassertank 20. Damit wirkt der primäre Wärmetauscher 4 zumindest teilweise auch als Teil der primären Wassereinführungseinrichtung 5. FIG. 1 a shows a vehicle 1 designed as a passenger car with a vehicle cabin 3 and a cooling device 2, which uses the method according to the invention. The cooling device 2 has a water tank 20 for storing water in the rear area of the vehicle 1 and a primary heat exchanger 4, which is arranged in the roof 10 of the cabin 3 and extends along the surface of the roof 10 over the majority of its surface. The primary heat exchanger 4 has a first side 4a and a second side 4b, which are separated by wall structures 4c which are only partially and schematically indicated. This results in a plurality of parallel channels which are connected to one another at the ends and have an essentially triangular cross section, both for the first and for the wide side 4a, 4b. The second side 4b, through which an interior air flow 8b of an interior air duct (not shown) is guided, is arranged on the side of the interior surface 10a of the roof 10. Through outlets 13 in the roof structure, the interior air flow 8b can preferably be returned to the cabin toward the end of the second side 4b of the primary heat exchanger 4. A primary water introduction device 5, which is shown only schematically in FIG. 1, is arranged in the region of the primary heat exchanger 4 at one end and moistens it Wall structures 4c on the first side 4a with water from the water tank 20. The primary heat exchanger 4 thus at least partially also acts as part of the primary water introduction device 5.
Durch diese Anordnung wird nicht nur der Innenluftstrom 8b sondern auch die Dachinnenoberfläche 10a gekühlt. Damit wirkt der primäre Wärmetauscher 4 als Oberflächenkühleinrichtung. Die Innenoberfläche 10a ist vorzugsweise auf der der Kabine zugewandten Seite schwarz, um einen möglichst guten Wärmetausch zu ermöglichen. Die inneren Wände des Wärmetauschers 4 sind vorzugsweise auch schwarz. This arrangement not only cools the inside air flow 8b but also the inside roof surface 10a. The primary heat exchanger 4 thus acts as a surface cooling device. The inner surface 10a is preferably black on the side facing the cabin in order to enable the best possible heat exchange. The inner walls of the heat exchanger 4 are preferably also black.
Die erste Seite 4a des primären Wärmetauschers 4 wird von einem Ventilator 11 mit von Außerhalb des Fahrzeugs eingesaugter Frischluft versorgt. Der Ventilator 11 saugt die Frischluft von außen an und bläst diesen primären Frischluftstrom 6b über einen primären Frischluftkanal 6a in eine Kompressorkühleinheit 12, welche als Vorkühleinrichtung dient. Dort wird der Frischluftstrom 6b vorgekühlt und vom Frischluftkanal 6a weiter zur primären Wassereinführungseinrichtung 5 und zur zweiten Seite 4b des primären Wärmetauschers 4 geführt. Nach dem Wärme- tausch wird der primäre Frischluftstrom 6b wieder in die Außenluft abgeführt. Da- mit fließt der primäre Frischluftstrom 6b im Wesentlichen am Dach 10 vom Heck in Richtung der Fahrzeugfront oder der Windschutzscheibe. Der Innenluftstrom 8b wird durch ein geeignetes Gebläse vorzugsweise in entgegengesetzte Richtung, vom vorderen Ende des Daches 10 in Richtung des Hecks durch das Labyrinth des primären Wärmetauschers 4 befördert. Damit wird der primäre Wärmetauscher 4 im Gegenstromprinzip betrieben. Alternativ kann er auch im Gleichstormprinzip betrieben werden. Im Bereich des Hecks weist die zweite Seite 4b und damit der Innenluftkanal 8a Auslässe 13 auf, welche den Innenluftstrom 8b in die Fahrzeug- kabine 3 einblasen. The first side 4a of the primary heat exchanger 4 is supplied by a fan 11 with fresh air drawn in from outside the vehicle. The fan 11 draws in the fresh air from the outside and blows this primary fresh air flow 6b via a primary fresh air duct 6a into a compressor cooling unit 12, which serves as a pre-cooling device. There, the fresh air flow 6b is pre-cooled and passed on from the fresh air duct 6a to the primary water introduction device 5 and to the second side 4b of the primary heat exchanger 4. After the heat exchange, the primary fresh air stream 6b is discharged into the outside air again. The primary fresh air flow 6b thus flows essentially on the roof 10 from the rear in the direction of the vehicle front or the windshield. The internal air flow 8b is conveyed by a suitable fan, preferably in the opposite direction, from the front end of the roof 10 in the direction of the rear through the labyrinth of the primary heat exchanger 4. The primary heat exchanger 4 is thus operated in the counterflow principle. Alternatively, it can also be operated using the same principle. In the area of the rear, the second side 4b and thus the interior air duct 8a have outlets 13 which blow the interior air flow 8b into the vehicle cabin 3.
An der Außenhaut des Daches 10 ist eine Photovoltaikanlage 14 angeordnet, wel- che Strom aus Sonnenlicht produziert, um das Betreiben der Kühleinrichtung 2 zu unterstützen. A photovoltaic system 14 is arranged on the outer skin of the roof 10 and produces electricity from sunlight in order to support the operation of the cooling device 2.
Fig. lb zeigt eine der ersten Ausführungsform sehr ähnlichen Variante. Daher wird hier nur auf die wichtigsten Unterschiede eingegangen. Der primäre Wärmetau- scher 4 und ein sekundärer Wärmetauscher 14, welcher als Vorkühleinrichtung dient, sind als gemeinsamer Wärmetauscherblock 21 ausgeführt. Er ist im Heck des Fahrzeugs 1, im Bereich des Wassertanks 20 angeordnet. Die Frischluft für die Wärmetauscher 4, 14 wird von der Hinterseite angesaugt und abgelassen (Pfeile 22). Der Innenluftstrom 8b wird nach der Kühlung über den Innenluftkanal 8a vom Wärmetauscherblock 21 in Richtung des Daches 10 geleitet, wo eine sich flächig über das Dach 10 erstreckende Oberflächenkühleinheit 19 angeordnet ist. Diese kühlt die Innenoberfläche 10a, gleichzeitig weist sie vorzugsweise vor Allem oder ausschließlich im vorderen Bereich des Daches 10, also im Bereich der Fahrzeug- front Auslässe 13 in Form von Düsen auf, welche den Innenluftstrom 8b in die Fahrzeugkabine 3 leitet. Fig. Lb shows a variant very similar to the first embodiment. Therefore, only the most important differences are dealt with here. The primary heat exchanger 4 and a secondary heat exchanger 14, which serves as a pre-cooling device, are designed as a common heat exchanger block 21. It is arranged in the rear of the vehicle 1, in the area of the water tank 20. The fresh air for the heat exchangers 4, 14 is drawn in and discharged from the rear (arrows 22). After cooling, the inside air flow 8b is conducted via the inside air duct 8a from the heat exchanger block 21 in the direction of the roof 10, where a surface cooling unit 19 is arranged which extends across the roof 10. This cools the inner surface 10a, at the same time it preferably has in particular or exclusively in the front region of the roof 10, that is to say in the region of the vehicle front, outlets 13 in the form of nozzles which direct the interior air flow 8b into the vehicle cabin 3.
Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Aufbau einer Kühlvorrichtung 3, die auch das erfindungsgemäße Verfahren verwendet. Dabei wird zuerst ein sekundärer Frischluftstrom 7b - in einem sekundären Frischluftkanal 7a geführt - in einen sekundärer Wassereinführungseinrichtung 9 geleitet, in dem ihm Wasser zugeführt wird und er so gekühlt wird. Der gekühlte sekundäre Frischluftstrom 7b wird dann weiter in die erste Seite eines sekundären Wärmetauschers 14 geleitet und kühlt damit den wärmeren primären Frischluftstrom 6b, welcher über einen primären Frischluftkanal 6a in die zweite Seite des sekundären Wärmetauschers 14 geleitet wird. Damit stellt der sekundäre Wärmetauscher 14 die Vorkühleinrichtung dar und es findet eine Vorkühlung des primären Frischluftstroms 6b statt. Der sekun- däre Frischluftstrom 7b kann danach wieder in die Umluft um das Auto abgeführt werden. 2 shows a construction of a cooling device 3 according to the invention, which also uses the method according to the invention. First, a secondary fresh air flow 7b - guided in a secondary fresh air duct 7a - is conducted into a secondary water introduction device 9, in which water is fed to it and it is thus cooled. The cooled secondary fresh air flow 7b is then passed further into the first side of a secondary heat exchanger 14 and thus cools the warmer primary fresh air flow 6b, which is directed into the second side of the secondary heat exchanger 14 via a primary fresh air duct 6a. The secondary heat exchanger 14 thus represents the precooling device and the primary fresh air stream 6b is precooled. The secondary fresh air stream 7b can then be discharged into the circulating air around the car again.
Der primäre Frischluftkanal 6a ist stromabwärts des sekundären Wärmetauschers 14 mit einer Teilungseinrichtung 15 verbunden, welche vom primären Frischluft- strom 6b einen Teilstrom 16 abzweigt und ihn in einen Teilstromkanal 17 ableitet. Das Verhältnis des Teilstroms 16 zum übrigen primären Frischluftstrom 6b kann vom Fahrgast vorzugsweise eingestellt werden. Der übrige Frischluftstrom 6b wird in die primäre Wassereinführeinrichtung 5 geleitet, welche dem vorgekühlten, aber noch trockenen primären Frischluftstrom 6b Wasser zuführt und ihn damit kühlt. Der nun besonders kühle und feuchte primäre Frischluftstrom 6b wird zum primä- ren Wärmetauscher 4 geleitet und zwar auf dessen erste Seite 4a. The primary fresh air duct 6a is connected downstream of the secondary heat exchanger 14 to a dividing device 15 which branches off a partial stream 16 from the primary fresh air stream 6b and discharges it into a partial flow duct 17. The ratio of the partial flow 16 to the remaining primary fresh air flow 6b can preferably be set by the passenger. The remaining fresh air stream 6b is fed into the primary water introduction device 5, which feeds water to the pre-cooled, but still dry primary fresh air stream 6b and thus cools it. The now particularly cool and moist primary fresh air stream 6b is directed to the primary heat exchanger 4, namely on its first side 4a.
Ein aus einem Einlass 18 im Inneren der Fahrzeugkabine 3 abgesaugter Innenluft- strom 8b, welcher im Innenluftkanal 8a geführt wird, wird in die zweite Seite 4b des primären Wärmetauschers 4 geleitet und damit vom primären Frischluftstrom 6b gekühlt. Der primäre Frischluftstrom 6b kann danach wieder in die Umluft um das Auto abgeführt werden. Der so gut gekühlte Innenluftstrom 8b wird mit dem Teilstrom 16 vereinigt, wodurch im kühle aber nicht zu feuchte Frischluft beige- mengt wird und über den Auslass 13 wieder in die Fahrzeugkabine 3 geleitet. An interior air flow 8b extracted from an inlet 18 in the interior of the vehicle cabin 3, which is guided in the interior air duct 8a, is conducted into the second side 4b of the primary heat exchanger 4 and thus cooled by the primary fresh air flow 6b. The primary fresh air stream 6b can then be discharged back into the circulating air around the car. The interior air stream 8b, which is cooled so well, is combined with the partial stream 16, as a result of which fresh air is mixed in the cool but not too moist and is passed back into the vehicle cabin 3 via the outlet 13.
Diese Ausführungsform kann um eine oder mehrere Oberflächenkühleinheiten er- weitert werden. Diese kann vom primären oder sekundären Frischluftstrom 4b, 7b oder vom Innenluftstrom 8b gespeist werden oder von Teilströmen, die von diesen abgezweigt wurden. Der primäre oder sekundäre Frischluftstrom 4b, 7b können beispielsweise stromaufwärts oder stromabwärts der Wärmetauscher 4, 14 ange- ordnet werden. Fig. 4 zeigt einen gemeinsamen Wärmetauscherblock 21, wie er in Fig. lb einge- baut werden kann. Dabei umfasst der Wärmetauscherblock 21 nicht nur primären und sekundären Wärmetauscher 4, 14 sondern auch die primäre und sekundäre Wassereinspritzeinrichtungen 5, 9. This embodiment can be expanded by one or more surface cooling units. This can be fed from the primary or secondary fresh air flow 4b, 7b or from the indoor air flow 8b or from partial flows which have been branched off from these. The primary or secondary fresh air flow 4b, 7b can, for example, be arranged upstream or downstream of the heat exchangers 4, 14. FIG. 4 shows a common heat exchanger block 21, as can be installed in FIG. 1b. The heat exchanger block 21 not only includes primary and secondary heat exchangers 4, 14 but also the primary and secondary water injection devices 5, 9.
Der sekundäre Frischluftstrom 7b wird an einer Oberseite 23 in die erste Seite des sekundären Wärmetauschers 5 eingeleitet. Eine auf der zweiten Seite angeordnete sekundäre Wassereinführeinrichtung 9 leitet Wasser in den sekundären Wärme- tauscher 5 und kühlt damit den sekundäre Frischluftstrom 7b. Der sekundäre Frischluftstrom 7b wird durch den Wärmetauscher an eine Unterseite 24 geführt und abgeführt. Der primäre Frischluftstrom 6b wird mittig eingeführt und durch die zweite Seite des sekundären Wärmetauschers 9 quer durch den Wärmetau- scher 9 geführt. Damit wird ein Querstromprinzip erreicht und es erfolgt eine Vor- kühlung dieses Frischluftstroms 6b. The secondary fresh air flow 7b is introduced at an upper side 23 into the first side of the secondary heat exchanger 5. A secondary water introduction device 9 arranged on the second side guides water into the secondary heat exchanger 5 and thus cools the secondary fresh air stream 7b. The secondary fresh air flow 7b is guided through the heat exchanger to an underside 24 and removed. The primary fresh air flow 6b is introduced in the middle and is guided through the second side of the secondary heat exchanger 9 across the heat exchanger 9. A cross flow principle is thus achieved and this fresh air flow 6b is precooled.
Der vorgekühlte primäre Frischluftstrom 6b wird dann auf die andere Seite des Wärmetauscherblocks 21 geführt und in eine erste Seite 4a des primären Wärme- tauschers 4 geleitet. Davor kann eventuell ein Teilstrom abgezweigt werden. Eine primäre Wassereinleiteinrichtung 5 leitet Wasser in die erste Seite 4a und kühlt damit den vorgekühlten primären Frischluftstrom 6b. Der an der zweiten Seite 4b eingeleitete Innenluftstrom 8b wird - ebenso nach dem Querstromprinzip - vom primären Frischluftstrom 6b gekühlt, eventuell mit einem Teilstrom vermischt und wieder in die Fahrzeugkabine 3 geleitet. In dieser Ausführungsform ist ersichtlich, dass die Wassereinleiteinrichtungen und die Wärmetauscher Zusammenwirken können oder sogar auf gleicher Strömungshöhe angeordnet sein können. Ein Teil des Wärmetauschers kann sich sogar bis stromaufwärts der Wassereinleiteinrich- tung erstrecken, jedenfalls notwendig ist aber, dass sich zumindest ein Teil des Wärmetauschers auch stromabwärts des strömungshöchsten Punktes der Was- sereinleiteinrichtung befindet. The pre-cooled primary fresh air stream 6b is then led to the other side of the heat exchanger block 21 and passed into a first side 4a of the primary heat exchanger 4. A partial flow can possibly be branched off beforehand. A primary water inlet device 5 guides water into the first side 4a and thus cools the pre-cooled primary fresh air stream 6b. The internal air flow 8b introduced on the second side 4b is cooled - likewise according to the cross-flow principle - by the primary fresh air flow 6b, possibly mixed with a partial flow and passed back into the vehicle cabin 3. In this embodiment it can be seen that the water inlet devices and the heat exchangers can interact or can even be arranged at the same flow level. A part of the heat exchanger can even extend upstream of the water inlet device, but in any case it is necessary that at least part of the heat exchanger is also located downstream of the highest point of the water inlet device.
Der primäre Wärmetauscher 4 und der sekundäre Wärmetauscher 14 sind also durch eine Trennwand 25 getrennt. Dabei kann diese Trennwand 25 thermisch isoliert sein. The primary heat exchanger 4 and the secondary heat exchanger 14 are thus separated by a partition 25. This partition 25 can be thermally insulated.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT CLAIMS
1. Verfahren zur Kühlung einer Fahrzeugkabine (3) eines Fahrzeugs (1), wobei ein primärer Frischluftstrom (6b) vorgekühlt wird und der so vorgekühlte pri- märe Frischluftstrom (6b) mittels Zuführung von Wasser weiter gekühlt wird und ein primärer Wärmetausch des gekühlten primären Frischluftstromes (6b) mit einem Innenluftstrom (8b) aus der Innenluft der Fahrzeugkabine (3) durchgeführt wird. 1. Method for cooling a vehicle cabin (3) of a vehicle (1), wherein a primary fresh air stream (6b) is pre-cooled and the primary fresh air stream (6b) thus pre-cooled is further cooled by supplying water and a primary heat exchange of the cooled primary one Fresh air flow (6b) is carried out with an inside air flow (8b) from the inside air of the vehicle cabin (3).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vom primären Frischluftstrom (6b), vorzugsweise stromaufwärts der weiteren Kühlung durch Zuführung von Wasser, zumindest ein Teilstrom (16) abgeleitet wird und der Teilstrom (16), vorzugsweise stromabwärts des primären Wärmetau- sches, in den Innenluftstrom (8b) eingeleitet wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that at least a partial flow (16) is derived from the primary fresh air flow (6b), preferably upstream of the further cooling by supplying water, and the partial flow (16), preferably downstream of the primary heat exchange , is introduced into the indoor air flow (8b).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Küh- lung des primären Frischluftstromes (6b) dadurch erreicht wird, dass ein se- kundärer Frischluftstrom (7b) mittels Zuführung von Wasser gekühlt wird und ein sekundärer Wärmetausch des so gekühlten sekundären Frischluftstromes (7b) mit dem primären Frischluftstrom (6b) durchgeführt wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the cooling of the primary fresh air flow (6b) is achieved in that a secondary fresh air flow (7b) is cooled by supplying water and a secondary heat exchange of the secondary cooled in this way Fresh air flow (7b) is carried out with the primary fresh air flow (6b).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Innenluftstrom (8b) zur Oberflächenkühlung zumindest einer Innenoberfläche (10a) der Fahrzeugkabine (3) verwendet wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that at least the interior air flow (8b) is used for surface cooling of at least one interior surface (10a) of the vehicle cabin (3).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenluftstrom (8b) über das Dach (10) der Fahrzeugkabine (3) in die Fahrzeugkabine (3) rückgeführt wird. 5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the interior air flow (8b) via the roof (10) of the vehicle cabin (3) is returned to the vehicle cabin (3).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der sekundäre Frischluftstrom (7b), der primäre Frischluft- strom (6b) oder der Innenluftstrom (8b) zusätzlich über eine weitere Kühl- einrichtung gekühlt werden, vorzugsweise über eine Kompressorkühleinrich- tung. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that at least the secondary fresh air stream (7b), the primary fresh air stream (6b) or the indoor air stream (8b) are additionally cooled via a further cooling device, preferably via a Compressor cooling device.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der primäre Wärmetausch im Dach (10) der Fahrzeugkabine (3) durch- geführt wird. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the primary heat exchange in the roof (10) of the vehicle cabin (3) is carried out.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Wärmetausch im Dach (10) der Fahrzeugkabine (3) und der primäre Wärme- tausch zwischen dem sekundären Wärmetausch und der Fahrzeugkabine (3) durchgeführt wird. 8. The method according to claim 7, characterized in that the secondary heat exchange in the roof (10) of the vehicle cabin (3) and the primary heat exchange between the secondary heat exchange and the vehicle cabin (3) is carried out.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der primäre Wärmetausch über eine sich flächig entlang des Daches (10) des Fahrzeugs (1) erstreckenden primären Wärmetauscher (4) durchgeführt wird. 9. The method according to any one of claims 7 or 8, characterized in that the primary heat exchange is carried out via a primary heat exchanger (4) extending flatly along the roof (10) of the vehicle (1).
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der se- kundäre Wärmetausch über einen sich flächig entlang des Daches (10) des Fahrzeugs (1) erstreckenden sekundären Wärmetauscher (9) durchgeführt wird. 10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that the secondary heat exchange is carried out via a secondary heat exchanger (9) extending flatly along the roof (10) of the vehicle (1).
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Wärmetausch und der primäre Wärmetausch, sowie vor- zugsweise auch die Kühlung des sekundären Frischluftstromes (7b) und des primären Frischluftstromes (6b) durch Zuführung von Wasser in einem ge- meinsamen Wärmetauscherblock (21) erfolgt. 11. The method according to any one of claims 3 to 6, characterized in that the secondary heat exchange and the primary heat exchange, and preferably also the cooling of the secondary fresh air flow (7b) and the primary fresh air flow (6b) by supplying water in a ge - Common heat exchanger block (21).
12. Fahrzeug (1) mit einer Kühlvorrichtung (2) zur Kühlung einer Fahrzeugkabine (3), wobei ein einen primären Frischluftstrom (6b) führender primärer Frisch- luftkanal (6a) der Kühlvorrichtung (2) mit einer Vorkühleinrichtung zur Küh- lung des primären Frischluftstroms (6b) verbunden ist, und der primäre Frischluftkanal (6a) stromabwärts der Vorkühleinrichtung mit zumindest einer primären Wassereinführeinrichtung (9) zur weiteren Kühlung des pri- mären Frischluftstromes (6b) und stromabwärts der primären Wassereinfüh- rungseinrichtung (9) mit einer ersten Seite (4a) eines primären Wärmetau- schers (4) verbunden ist, wobei ein einen Innenluftstrom (8b) führender In- nenluftkanal (8a), der zumindest einen Einlass (18) zum Einsaugen von In- nenluft der Fahrzeugkabine (3) des Fahrzeugs (1) und zumindest einen Aus- lass (13) zum Ausblasen der Innenluft in die Fahrzeugkabine (3) aufweist, stromabwärts des Einlasses (18) mit einer zweiten Seite (4b) des primären Wärmetauschers (4) verbunden ist und stromabwärts der zweiten Seite (4b) des primären Wärmetauschers (4) mit dem Auslass (13) verbunden ist. 12. Vehicle (1) with a cooling device (2) for cooling a vehicle cabin (3), a primary fresh air duct (6a) of the cooling device (2) leading a primary fresh air flow (6b) with a pre-cooling device for cooling the primary one Fresh air flow (6b) is connected, and the primary fresh air channel (6a) downstream of the pre-cooling device with at least one primary water introduction device (9) for further cooling of the primary fresh air flow (6b) and downstream of the primary water introduction device (9) with a first side (4a) of a primary heat exchanger (4), an interior air duct (8a) carrying an interior air flow (8b), the at least one inlet (18) for sucking in interior air of the vehicle cabin (3) of the vehicle ( 1) and at least one outlet (13) for blowing out the interior air into the vehicle cabin (3), downstream of the inlet (18) with a second side (4b) of the primary heat exchanger (4) and downstream of the second side (4b) of the primary heat exchanger (4) is connected to the outlet (13).
13. Fahrzeug (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der pri- märe Frischluftkanal (6a) stromabwärts der Vorkühleinrichtung und vorzugs- weise stromaufwärts der primären Wassereinführungseinrichtung (5) mit einer Teilungseinrichtung (15) verbunden ist, wobei die Teilungseinrichtung (15) mit zumindest einem, einen vom primären Frischluftstrom (6b) abge- zweigten Teilstrom (15) führenden Teilstromkanal (1) verbunden ist und dass der Teilstromkanal (17) mit dem Innenluftkanal (8a) vorzugsweise stromab- wärts des primären Wärmetauschers (4) strömungsverbunden ist. 13. Vehicle (1) according to claim 12, characterized in that the primary fresh air duct (6a) downstream of the pre-cooling device and preferably upstream of the primary water introduction device (5) is connected to a dividing device (15), the dividing device (15 ) is connected to at least one partial flow channel (1) leading from the partial fresh air flow (6b) branched partial flow (15) and that the partial flow channel (17) with the interior air channel (8a) preferably flow-connected downstream of the primary heat exchanger (4) is.
14. Fahrzeug nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkühleinrichtung als sekundärer Wärmetauscher (14) ausgeführt ist und ein einen sekundären Frischluftstrom (6b) führender sekundärer Frischluft- kanal (6a) mit zumindest einer sekundären Wassereinführeinrichtung (9) zur Kühlung eines sekundären Frischluftstromes (6b) und stromabwärts der se- kundären Wassereinspritzeinrichtung (9) mit einer ersten Seite des sekun- dären Wärmetauschers (14) verbunden ist und dass der primäre Frischluft- kanal (6a) mit einer zweiten Seite des sekundären Wärmetauschers (14) ver- bunden ist. 14. Vehicle according to claim 12 or 13, characterized in that the pre-cooling device is designed as a secondary heat exchanger (14) and a secondary fresh air duct (6a) leading a secondary fresh air flow (6b) with at least one secondary water introduction device (9) for cooling a secondary fresh air flow (6b) and downstream of the secondary water injection device (9) is connected to a first side of the secondary heat exchanger (14) and that the primary fresh air duct (6a) connects to a second side of the secondary heat exchanger (14) - is bound.
15. Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Innenluftkanal (8a) stromabwärts des primären Wärmetauschers (4) mit zumindest einer Oberflächenkühleinheit (19) zur Kühlung einer Innenoberfläche (10a) der Fahrzeugkabine (3) strömungsver- bunden ist. 15. Vehicle (1) according to one of claims 12 to 14, characterized in that at least the interior air duct (8a) downstream of the primary heat exchanger (4) with at least one surface cooling unit (19) for cooling an interior surface (10a) of the vehicle cabin (3) is connected to the flow.
16. Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (13) des Innenluftkanals (8a) am Dach (10) der Fahr- zeugkabine (3) angeordnet ist. 16. Vehicle (1) according to one of claims 12 to 15, characterized in that the outlet (13) of the interior air duct (8a) is arranged on the roof (10) of the vehicle cabin (3).
17. Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der sekundäre Frischluftkanal (7a), der primäre Frisch- luftkanal (6a) oder der Innenluftkanal (8a) mit einer weiteren Kühleinrichtung verbunden ist, vorzugsweise mit einer Kompressorkühleinrichtung. 17. Vehicle (1) according to one of claims 12 to 16, characterized in that at least the secondary fresh air duct (7a), the primary fresh air duct (6a) or the inner air duct (8a) is connected to a further cooling device, preferably one compressor cooling device.
18. Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der primäre Wärmetauscher (4) am Dach (10) des Fahrzeugs (1) angeordnet ist. 18. Vehicle (1) according to one of claims 12 to 17, characterized in that the primary heat exchanger (4) on the roof (10) of the vehicle (1) is arranged.
19. Fahrzeug (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der sekun- däre Wärmetauscher (14) am Dach (10) des Fahrzeugs (1) angeordnet ist, wobei der primäre Wärmetauscher (4) zwischen dem sekundären Wärmetau- scher (14) und der Fahrzeugkabine (3) angeordnet ist. 19. Vehicle (1) according to claim 18, characterized in that the secondary heat exchanger (14) is arranged on the roof (10) of the vehicle (1), the primary heat exchanger (4) between the secondary heat exchanger (14 ) and the vehicle cabin (3) is arranged.
20. Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass sich der primäre Wärmetauscher (4) flächig entlang des Daches (10) des Fahrzeugs (1) erstreckt. 20. Vehicle (1) according to one of claims 18 or 19, characterized in that the primary heat exchanger (4) extends flat along the roof (10) of the vehicle (1).
21. Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet dass sich der sekundäre Wärmetauscher (14) flächig entlang des Daches (10) des Fahrzeugs (1) erstreckt. 21. Vehicle (1) according to one of claims 14 to 20, characterized in that the secondary heat exchanger (14) extends flat along the roof (10) of the vehicle (1).
22. Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Wärmetauscher (14) und der primäre Wärmetau- scher (4) sowie vorzugsweise auch die sekundäre Wassereinspritzeinrichtung (9) und die primäre Wassereinspritzeinrichtung (5) als gemeinsamer Wärme- tauscherblock (21) ausgeführt sind. 22. Vehicle (1) according to one of claims 14 to 17, characterized in that the secondary heat exchanger (14) and the primary heat exchanger (4) and preferably also the secondary water injection device (9) and the primary water injection device (5) as common heat exchanger block (21) are executed.
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