AT512634B1

AT512634B1 - Air conditioning for cooling, heating and ventilating railway wagons

Info

Publication number: AT512634B1
Application number: ATA271/2012A
Authority: AT
Original assignee: Vossloh Kiepe Ges M B H
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2012-03-01
Publication date: 2014-06-15
Also published as: AT512634A1

Abstract

Bei einer Klimaanlage zum Kühlen, Beheizen und Belüften vonEisenbahnwaggons (1), mit einem unterflur angeordnetenKlimagerät (2), erstreckt sich der geschlosseneKältemittelkreis des mit Wärmepumpenfunktion ausgestattetenKlimagerätes (2) nur innerhalb des Klimagerätes (2) und zurÜbertragung der Heiz- bzw. Kühlenergie auf einen das Inneredes Waggons beheizenden oder kühlenden zweiten Kreislauf istein Wärmetauscher (8) vorgesehen.Dadurch wird vermieden, dass sich Kältemittel im Waggonbereichbefindet.In an air conditioner for cooling, heating and ventilating railroad cars (1) with an underfloor-mounted air conditioner (2), the closed refrigerant circuit of the heat pump function-equipped air conditioner (2) extends only inside the air conditioner (2) and for transferring the heating or cooling energy to one the interior of the wagon heating or cooling second circuit is provided a heat exchanger (8). This avoids that there is refrigerant in the wagon area.

Description

österreichisches Patentamt AT512 634B1 2014-06-15Austrian Patent Office AT512 634B1 2014-06-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Klimaanlage zum Kühlen, Beheizen und Belüften für einen Eisenbahnwaggon, mit einem unterflur angeordneten und mit einer Wärmepumpenfunktion ausgestatteten Klimagerät mit einem geschlossenen Kältemittelkreis, und mit einem Luftbehandlungsgerät.Description: The invention relates to an air conditioning system for cooling, heating and ventilating a railroad car, having an underfloor and equipped with a heat pump function air conditioner with a closed refrigerant circuit, and with an air treatment device.

[0002] Bei bekannten Klimaanlagen dieser Art besitzt das Klimagerät an seiner Oberseite Öffnungen, an die Leitungen angeschlossen sind, die durch den Waggonboden hindurch in den Innenraum des Eisenbahnwaggons geführt sind. Das Kältemittel durchströmt daher auch den Waggon. Dies hat Nachteile sowohl beim Betrieb als auch bei der Montage.In known air conditioning systems of this type, the air conditioner has openings at its top, are connected to the lines that are passed through the car floor through into the interior of the railway car. The refrigerant therefore also flows through the wagon. This has disadvantages both during operation and during assembly.

[0003] Die FR 2 850 060 A1 zeigt bei Automobilen eine Anlage zum wahlweisen Kühlen oder Beheizen eines Passagierinnenraumes mit einem Klimagerät mit Wärmepumpenfunktion. Die Figuren 1 und 2 zeigen zwischen dem Klimagerät und einem zweiten Kreislauf einen Wärmetauscher, wobei im zweiten Kreislauf zahlreiche weitere Wärmetauscher vorgesehen sind.The FR 2 850 060 A1 shows in automobiles a system for selectively cooling or heating a passenger compartment with an air conditioner with heat pump function. Figures 1 and 2 show a heat exchanger between the air conditioner and a second circuit, wherein numerous other heat exchangers are provided in the second cycle.

[0004] In der DE 10 2009 031237 A1 ist ein energieoptimiertes Klimasystem für eine Lokomotive beschrieben. Eine zentrale Wärmeanlage ist mit zwei Luftaufbereitungseinheiten in den beiden Führerständen verbunden, so dass der Austausch von Wärme zwischen den Luftaufbereitungseinheiten und der zentralen Wärmeanlage mittels einer Wärmeträgerflüssigkeit (beispielsweise ein Glykolalkohol) ermöglicht ist. Die zentrale Wärmeanlage weist eine zentrale Kälteeinheit auf, die nur zum Kühlen des Wärmeträgers eingerichtet ist. Da es sich um eine Lokomotive handelt, wird die ansonsten ungenutzte Verlustwärme zur Beheizung der Führerstände verwendet. Eine Wärmepumpenfunktion der Kälteeinheit ist folglich nicht vorgesehen.In DE 10 2009 031237 A1 an energy-optimized air conditioning system for a locomotive is described. A central heating system is connected to two air treatment units in the two driver's stands, so that the exchange of heat between the air treatment units and the central heating system by means of a heat transfer fluid (for example, a glycol alcohol) is possible. The central heating system has a central cooling unit, which is set up only for cooling the heat carrier. Since it is a locomotive, the otherwise unused heat loss is used to heat the driver's cabs. A heat pump function of the refrigeration unit is therefore not provided.

[0005] Die DE 195 24 660 C1 beschreibt eine Klimatisierungsanordnung für ein Nutzfahrzeug, insbesondere Omnibus, mit einem Wärmeträgerkreislauf (Mischung aus Wasser und Glykol), der über eine Wasser/Luft-Wärmetauscheinrichtung für die Klimatisierung im Wärmetausch steht und der die Heizungszwecke im Strömungsumlauf mit dem Wasserkühlungskreislauf des Antriebsmotors kommuniziert, während für Kühlzwecke der Wärmeträgerkreislauf über eine Kältemittel/Wasser-Wärmetauscheinrichtung im Wärmetausch mit einem Kältemittelkreislauf steht.DE 195 24 660 C1 describes an air conditioning arrangement for a commercial vehicle, in particular omnibus, with a heat carrier circuit (mixture of water and glycol), which is in heat exchange via a water / air heat exchange device for air conditioning and the heating purposes in the flow circulation communicates with the water cooling circuit of the drive motor, while for cooling purposes, the heat carrier circuit via a refrigerant / water heat exchange device is in heat exchange with a refrigerant circuit.

[0006] In der DE 199 37 949 A1 ist eine Vorrichtung zum Heizen und/oder zum Kühlen eines Fahrzeuginnenraums, insbesondere eines Omnibusses beschrieben, dessen Kältemittelkreislauf einen Verdampfer aufweist, der innerhalb eines Wärmetauschers angeordnet ist und eine Wärmeübertragung von einem Kältekreislauf ermöglicht. In diesen Kältekreislauf ist auch ein Wärmeerzeuger eingebunden. Über Abzweigstellen wird das Wärmeträgermedium, bei welchem es sich um mit Frostschutzmittel versetztes Wasser handelt, zu einer Vielzahl von Wärmetauschern mit jeweils einem Gebläse geführt.DE 199 37 949 A1 describes a device for heating and / or cooling a vehicle interior, in particular an omnibus, whose refrigerant circuit has an evaporator which is arranged inside a heat exchanger and enables heat transfer from a refrigeration circuit. In this refrigeration cycle and a heat generator is integrated. Branching points, the heat transfer medium, which is mixed with antifreeze water, led to a variety of heat exchangers, each with a blower.

[0007] Die DE 196 25 927 A1 zeigt eine Einrichtung zum Heizen und/oder Kühlen eines Fahrzeuges, insbesondere eines Omnibusses. Der Kältemittelkreislauf weist einen ersten, als Plattenwärmetauscher ausgebildeten Wärmetauscher auf, in welchem im indirekten Wärmeaustausch mit Frostschutzmittel versehenes Wasser als Wärmeträger abkühlt, welches dem Sekundärkreisläufen zur Verfügung gestellt wird.DE 196 25 927 A1 shows a device for heating and / or cooling a vehicle, in particular a bus. The refrigerant circuit has a first, designed as a plate heat exchanger heat exchanger in which cooled in indirect heat exchange with antifreeze water as a heat carrier cools, which is the secondary circuits available.

[0008] Die Erfindung hat es sich zum Ziel gesetzt, eine Klimaanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Hochdruck-Kältemittelleitungen (bis etwa 30 bar) auf das Klimagerät im Unterflurbereich des Eisenbahnwaggons beschränkt bleiben und nicht in den Passagierraum geführt werden müssen. Erreicht wird dies dadurch, dass sich der geschlossene Kältemittelkreis des Klimagerätes nur innerhalb des Klimagerätes erstreckt und zur Übertragung der Heiz- bzw. Kühlenergie auf einen das Innere des Waggons beheizenden oder kühlenden zweiten Kreislauf ein Wärmetauscher vorgesehen ist, und das mindestens eine an den zweiten Kreislauf angeschlossene Luftbehandlungsgerät am Waggondach angeordnet ist.The invention has set itself the goal of creating an air conditioner of the type mentioned, in which the high-pressure refrigerant lines (up to about 30 bar) remain limited to the air conditioner in the underfloor area of the railway car and do not need to be performed in the passenger compartment , This is achieved by the fact that the closed refrigerant circuit of the air conditioner extends only within the air conditioner and a heat exchanger is provided for transmitting the heating or cooling energy to a the inside of the wagon heated or cooling second circuit, and the at least one to the second circuit connected air handling unit is arranged on the wagon roof.

[0009] Den vorstehend genannten Veröffentlichungen ist die erfindungsgemäße Lösung nicht zu entnehmen. 1 /6 österreichisches Patentamt AT512 634B1 2014-06-15 [0010] Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt auch an dem um ca. 50% geringeren Bedarf an Kältemittel im Vergleich zu einkreisigen Splitanlagen.The abovementioned publications, the solution according to the invention is not apparent. An advantage of the solution according to the invention is also due to the approximately 50% lower demand for refrigerant in comparison to single-circuit split systems.

[0011] Der zweite Kreislauf enthält zweckmäßig ein Wasser/Glykol-Gemisch.The second cycle expediently contains a water / glycol mixture.

[0012] Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Wärmetauscher zwischen Kältemittelkreis und zweitem Kreislauf ein Plattenwärmetauscher.In an advantageous embodiment of the invention, the heat exchanger between the refrigerant circuit and the second circuit is a plate heat exchanger.

[0013] Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles, auf das die Erfindung jedoch keineswegs beschränkt ist, näher beschrieben. Dabei zeigen: [0014] Fig. 1 [0015] Fig. 2 [0016] Fig. 3 eine schematische Darstellung eines mit einer erfindungsgemäßen Klimaanlage ausgerüsteten Eisenbahnwaggons; das Fließschema während des Kühlens in einem unterflur angeordneten Klimagerät; das Fließschema entsprechend Fig. 1 beim Heizen; [0017] Fig. 4 das Fließschema eines am Waggondach angeordneten Luftbehandlungsgerätes.Hereinafter, the invention with reference to an embodiment shown in the drawings, to which the invention, however, is not limited, described in detail. Figure 1 is a schematic representation of a railroad car equipped with an air conditioning system according to the invention; the flowchart during cooling in an underfloor air conditioning unit; the flow chart corresponding to Figure 1 during heating. FIG. 4 shows the flow diagram of an air treatment device arranged on the wagon roof. FIG.

[0018] Gemäß Fig. 1 weist ein Eisenbahnwaggon 1 ein unterflur angeordnetes Klimagerät 2 auf, das über Leitungen 3 mit Luftbehandlungsgeräten 4 verbunden ist, die am Waggondach angeordnet sind.Referring to Fig. 1, a railway car 1 has an underfloor air conditioning unit 2, which is connected via lines 3 with air treatment devices 4, which are arranged on the wagon roof.

[0019] Gemäß Fig. 2 wird im Klimagerät 2 durch den Kompressor 5 dafür gesorgt, dass das Kältemittel im Kältekreis umgewälzt wird. Das während der Verdichtung erwärmte Kältemittel strömt in einen Wärmetauscher 6, wo es durch Wärmeabgabe verflüssigt wird. Als nächstes erreicht das flüssige Kältemittel ein Drosselorgan (Expansionsventil) mit einem angeschlossenen Wärmetauscher 7. In diesem entspannt es sich und verdampft, wodurch es stark abkühlt.2, the air conditioner 2 is ensured by the compressor 5 that the refrigerant is circulated in the refrigerant circuit. The refrigerant heated during the compression flows into a heat exchanger 6, where it is liquefied by heat release. Next, the liquid refrigerant reaches a throttle body (expansion valve) with a connected heat exchanger 7. In this it relaxes and evaporates, whereby it cools down strongly.

[0020] Schließlich strömt es durch einen Plattenwärmetauscher 8, wo es seine Kühlenergie an ein in einem zweiten Kreislauf gefördertes Wasser/Glykol-Gemisch abgibt.Finally, it flows through a plate heat exchanger 8, where it gives off its cooling energy to a conveyed in a second cycle water / glycol mixture.

[0021] Durch Umschalten von Ventilen im Kältemittelkreislauf kann das Strömungsbild nach Fig. 3 erreicht werden, bei dem das erwärmte Kältemittel den Plattenwärmetauscher 8 durchfließt.By switching valves in the refrigerant circuit, the flow pattern of Fig. 3 can be achieved, in which the heated refrigerant flows through the plate heat exchanger 8.

[0022] Der zweite Kreislauf ist mit einem Wasser/Glykol-Gemisch gefüllt und transportiert die Heiz- oder Kühlenergie zu den jeweils benötigten Luftbehandlungsgeräten 4 am Waggondach. Dort wird mit einem Ventilator 9 die zu behandelnde Luft wieder über einen Wärmetauscher 10 geblasen, über den die Heiz- oder Kühlenergie an die Luft abgegeben wird. Es können dabei verschieden viele Inneneinheiten angesteuert werden und unabhängig voneinander in Betrieb gehen oder auch nicht.The second circuit is filled with a water / glycol mixture and transports the heating or cooling energy to the respective required air treatment devices 4 on the wagon roof. There, the air to be treated with a fan 9 is blown again via a heat exchanger 10, via which the heating or cooling energy is released into the air. It can be driven different numbers of indoor units and independently go into operation or not.

[0023] Im Beispiel sind drei Freiluftbehandlungsgeräte 4 am Waggondach angeordnet. Dies kann bei einem normalen Waggon der Fall sein. Die Anzahl der Luftbehandlungsgeräte kann aber auch vermindert werden. So wird bei einem Schlafwagen nur ein Luftbehandlungsgerät angeordnet, von dem über Schläuche oder dgl. die gekühlte oder erwärmte Luft den einzelnen Schlafabteilen zugeführt wird. Dabei kann in jedem Schlafabteil Menge und/oder Temperatur der zugeführten Luft geregelt werden.In the example, three outdoor treatment devices 4 are arranged on the wagon roof. This can be the case with a normal car. The number of air handling units can also be reduced. Thus, in a sleeping car only an air handling unit is arranged, from which via hoses or the like. The cooled or heated air is supplied to the individual sleeping compartments. It can be regulated in each sleeping compartment amount and / or temperature of the supplied air.

[0024] Im Rahmen der Erfindung sind darüber hinaus zahlreiche Abänderungen möglich. So werden jedenfalls Einrichtungen zur Zufuhr von Frischluft vorgesehen sein.In addition, numerous modifications are possible within the scope of the invention. In any case, means for supplying fresh air will be provided.

[0025] Sehr vorteilhaft wirkt sich der Wasser/Glykol-Kreislauf auf die Montage- und Wartungskosten aus. Die kompakten unterflur Klimageräte werden bereits im Werk mit Kältemittel befüllt. Dadurch erübrigen sich jegliche Eingriffe in den Kältekreislauf während der Montage der gesamten Klimaanlage. Nur die Befüllung des Wasser/Glykol-Kreislaufes ist erforderlich. 2/6Very advantageous, the water / glycol cycle affects the installation and maintenance costs. The compact underfloor air conditioning units are already filled with refrigerant at the factory. This eliminates any intervention in the refrigeration cycle during installation of the entire air conditioning system. Only the filling of the water / glycol cycle is required. 2.6

Claims

Austrian Patent Office AT512 634B1 2014-06-15 Claims 1. Air conditioning unit for cooling, heating and ventilating a railroad car (1), having an underfloor and equipped with a heat pump function air conditioner (2) with a closed refrigerant circuit, and with an air treatment device (4 ), characterized in that the closed refrigerant circuit of the air conditioner (2) extends only within this air conditioner (2) and provided for transmitting the heating or cooling energy to a the interior of the wagon heated or cooling second circuit, a heat exchanger (8) , and the at least one air treatment device (4) connected to the second circuit is arranged on the wagon roof.

2. The air conditioner according to claim 1, characterized in that the second circuit contains a water / glycol mixture.

3. The air conditioner according to claim 1 or 2, characterized in that the heat exchanger between the refrigerant circuit and the second circuit is a plate heat exchanger (8). 3 sheets of drawings 3/6