DD270822A3

DD270822A3 - Druckbelueftungsanlage, insbesondere fuer reisezugwagen

Info

Publication number: DD270822A3
Application number: DD87303595A
Authority: DD
Inventors: Heinz Schulz; Burgi Hahnemann; Joachim Wieloch
Original assignee: Schienenfahrzeugbau Veb K
Priority date: 1987-06-09
Filing date: 1987-06-09
Publication date: 1989-08-16
Also published as: CN1013753B; CN88103471A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Druckbelueftung, insbesondere fuer Reisezugwagen. Zur Vermeidung eines hohen Anlagenaufwandes und zur Erhoehung des Komforts der Reisenden werden bei einer Druckbelueftungsanlage mit Luftaufbereitungsaggregat, Zuluftkanal und Umluftkanal mit Umluftklappe im Umluftkanal eine verstellbare Umluftklappe und an dem dem Luftaufbereitungsaggregat entgegengesetzten Wagenende, vorzugsweise im Wasserkastenraum, verstellbare Fortluftklappen angeordnet, die in ihrer Stellung geschlossen/offen gegensaetzlich miteinander korrespondieren. Die Zuluftmenge wird durch zwei Drehzahlstufen des Ventilators geregelt. Fig. 1

Description

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung hw^t die Aufgabe zugrunde, eine Druckbelüftungsanlage, insbesondere für Reisezugwagen, mit Außenluftansaugöifrungen, Ventilator, Wärmeübertrager, Luftkühler bei Wagen mit Luftkühlung, Zuluftkanal, Umluftkanel und statischen Luftsaugern zu schaffen, bei der durch die Mengenregelung und Führung von Zuluft, Umluft und Abluft die Mängel der bekannten technischen Lösungen, nämlich hohe Wärmeverluste, großer Bauaufwand, hohe Anzahl von Aggregaten und drei Drehzahls'ufen des Ventilators vei nieden werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabo dadurch gelöst, daß eine Druckbelüftungsanlage, insbesondere für Reisezugwagen, so zu schaffen ist, daß an der Umlufteintrittsöffnung des Umluftkanals oder im Umluftkanal eine an sich bekannte, verstellbare Umluftklappe angeordnet ist und si :h im Dachbereich des zu den Außenluftanssugöffnungen entgegengesetzten Wagenendes eine oder mehrere Fortluftöffnungen mit verschließbaren Fortluftklappen befinden, denen eine oder mehrere in der Decke des Wasserkastenraumes, vorzugsweise im Vorraum der Toilette, befindliche Abluftöffnungen zugeordnet sind, wobei der Ventilator eine um zwei Drehzahlstufen, vorzugsweise eine maximale und eine um die Hälfte reduzierte Drehzahl, besitzt. Mit einer derartigen Druckbelüftungsanlage ohne Luftkühlung lassen sich im einzelnen folgende Betriebsweisen realisieren. Im Winterbetrieb fördert der Ventilator einen nahezu konstanten maximalen Zuluftvolumenstrom, der sich, in Abhängigkeit der je Fahrgast erforderlicnen Außenluftrate, aus einem Umluft- und einem Außenluftanteil zusammensetzt und im Wärmeübertrager erwärmt wird, wobei der maximale Zuluftvolumenstrom annähernd die Größe des maximalen Außenluftvolumenstromes im Sommerbetrieb hat. Dabei ist die Umluftklappe geöffnet und sind die Fortluftöffnungen im Dachbereich des zu den Außenluftansaugöffnungen entgegengesetzten Wagenendes verschlossen. Die Fortluftabführung erfolgt über statische Luftsauger und Undichtheiten des Wagens. Zur Verringerung der Heizleistung bei sehr tiefen Außentemperaturen durch Senkung der Lüftungswärmeverluste wird der Ventilator mit niedriger als der maximalen, vorzugsweise mit annähernd der Hälfte der maximalen Drehzahl betrieben. Dadurch ergeben sich noch gute Wärmeübertragungsverhältnisse, insbesondere an mit einem Heizmedium versorgten Wärmeübertrager, eine gute Tempe/aturverteilung und Einhaltung des Überdruckes in den Fahrgasträumen ohne ein Verstellen von Klappen. Durch die ständig geöffnete, vorzugsweise in der Decke des Vorraumes der Toilette befindliche, Abluftöffnung steht der Wasserkastenraum ständig im natürlichen Luftaustausch mit den zu beheizenden Räumen im Wagen, womit eine Einfriergef ihr im Winter verhindert wird und eine zusätzliche Beheizung dieses Raumes durch einen besonderen Heizkörper entfallen kann. Im Sommerbetrieb fördert der Ventilator ausschließlich Außenluft, die über die gleiche Zuluftführung wie im Winterbetrieb in die Fahrgasträume gelangt. Die Umluftklappe ist geschlossen und die Fortluftöffnungen im Dachbereich des zu den Außenluftöffnungen entgegengesetzten Wagenendes sind geöffnet. Die Fortluft gelangt über statische Luftsauger, Wagenundichtheiten und die geöffneten Fortluftöffnungen ins Freie. Der Ventilator wird in Abhängigkeit der Soll-Ist-Differenz der Temperaturen in den Fahrgasträumen in zwei Drehzahlstufen, vorzugsweise mit der maximalen und der um die Hälfte reduzierten, zur Förderung des maximalen und des annähernd um die Hälfte reduzierten Außenluftvolumenstromes betrieben. Bei der Förderung der Hälfte des maximalen Zuluftvolumenstromes, der näherungsweise der doppelten erforderlichen Außenluftrate des Wagens entspricht, befindet sich die Heizung in Bereitschaft zum bedarfsgerechten Nachheizen. Durch diese Maßnahme werden am Wärmeübertrager bei erforderlichem Nachheizen noch günstige Wärmeübertragungsverhältnisse erzielt und der Überdruck im Wagen auf einen nahezu konstanten ausreichenden Wert gehalten.

Mit einer derartigen Druckbelüftungsanlage mit Luftkühlung, die üblicherweise im Sommer und im Winter mit einem Gemisch aus Außenluft und Umluft betrieben wird, lassen sich einerseits die Lüftungswärmeverluste bei sehr tiefen Außentemperaturen im Winter durch Drehzahländerung des Ventilators senken und andererseits im Sommer bei Ausfall der Luftkühlan'ioe durch Öffnen der im Dachbereich des zu den Außenluftansaugöffnungen entgegengesetzten Wagenendes befindlichen Fortluftöffnungen und Schließen der Umluftklappe eine Betriebsweise realisieren, die der von Druckbelüftungsanlagon ohne Luftkühlung während des Sommerbetriebes entspricht, womit die Behaglichkeitswerte nicht übermäßig eingeschränkt werden.

Mit der erfindungsgemäßen Luftführung be:».!"· die Möglichkeit, in druckbelüfteten Reisezugwagen einer Serie mit und ohne luftkühlung sämtliche Luftführungselemente gleich zu gestalten, es wird keine Hilfsenergie benötigt, es erfolgt keine Einschränkung des Platzangebotes in den Fahrgasträumen, es sind Einsparungen am Motor des Ventilators durch nur noch zwei Drehzahlstufen möglich, es ist eine Ausschließung der Frostgefahr im Wasserkastenraum möglich, es ist eine einheitliche Regelungsanlage zur Regelung der Innenlufttemperaturen für Wagen mit und ohne Luftkühlung realisierbar, es erfolgen keine Klappenverstellungen für den Betrieb bei sehr tiefen Außentemperaturen und es tritt kein Pendeln der Regelungsanlage zwischen Sommer- und Winterbetrieb, insbesondere in der Übergangszeit, durch saisonmäßige Umschaltung von Winter- auf Sommerbetrieb und umgekehrt innerhalb einer großen Temperaturdifferenz auf.

Ausführungsbelsplel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Draufsicht auf die Druckbelüftungsanlage im Reisezugwagen;

Fig. 2: Teilschnitte durch den Dachraum;

Fig. 3: Blockschaltbild mit Umluftbetrieb;

Fig.4: Blockschaltbild ohne Umluftbetrieb.

Im Dachraum eines Reisezugwagens 1 ist eine Druckbelüftungsanlage bestehend aus zwei Außenluftansaugöffnungen 2, zwei Mischkammern 3, einem Ventilator 4 mit in zwei Drehzahlstufen verstellbarer ι Elektromotor, einem Wärmeübertrager 18, einem Luftkühler 19 bei Wagen mit Luftkühlung, einem über den Abteilen 6 liegenden Zuluftkanal 5, einem Umluftkanal 10 mit einer Umluftklappe 11, einer in der Decke des Ganges 9 befindliche Umluftöffnung 16, zwei Fortluftöffnungen 13 mit dazugehörigen Fortluftklappen 14, mehreren, in den Toiletten 7 und über dem Schaltschrank 8 befindlichen, statischen Luftsaugern 15 und einer, in der Decke zum Wasserkastenraum 12 befindliche, Abluftöffnung 17.

Der vom Ventilator 4 geförderte Zuluftvolumenstrom wird übei einen Wärmeübertrager 18 und, sofern vorhanden, über einen Luftkühler 19, sowie über einen Zuluftkanal 5 den Abteilen 6 zugeführt und gelangt als Abluft in den Gang 9. Die Außenluft wird über zwei Außenluftansaugöffnungen 2 und zwei Mischkammern 3 vom Ventilator 4 angesaugt. Die Umluft gelangt über eine in der Decke des Ganges 9 befindliche Umluftöffnung Vj, einen Umluftkanal 10 und zwei Mischkammern 3 zum Ventilator 4. Die Fortluft wird über statische Luftsauger 15 in den Toiletten 7 und über dem Schaltschrank 8 ins Freie geführt. Sie kann zusätzlich über die Abluftöffnung 17, den Wasserkastenraum 12 und die Fortluftöffnungen 13 aus dem Wagen entfernt werden. Für eine derartige Druckbelüftungsanlage sind folgende Betriebsweisen vorgesehen, wobei die Umluftklappe 11 und die Fortluftklappen 14 vorzugsweise manuell betätigt werden sollen:

Im Umluftbetrieb gem. Fig.3, der bei Druckbelüftungsanlagen ohne Luftkühlung dem Winterbetrieb und bei Druckbelüftungsanlagen mit Luftkühlung dem Winter- und Sommerbetrieb entspricht, setzt sich der vom Ventilator 4 geförderte Zuluftvolumenstrom von 1,11 m³/s aus 0,25nrVs Außenluft und 0,85m³/s Umluft zusammen. Dabei ist die Umluftklappe 11 geöffnet und sind die Fortluftklappen 14 geschlossen. Die Abführung von 0,25 m³/s Fortluft erfolgt über die statischen Luftsauger 15 in den Toiletten 7 und über dem Schaltschrank 8, sowie durch Wagenundichtheiten. Zur Reduzierung des Außenluft· und gleichzeitig Fortluftvolumenstromes auf annähernd die Hälfte bei sehr tiefen Außentemperaturen wird der Ventilator 4 mit der Hälfte der zur Förderung von 1,11 m³/s Zuluft erforderlichen Drehzahl zur Förderung von annähernd 0,56m³/s Zuluft betrieben. Zur Einhaltung einer erforderlichen Innentemperatur wird die Zuluft am Wärmeübertrager 18 ggf. erwärmt bzw. bei Wagen mit Luftkühlung am Luftkühler 19 ggf. gekühlt.

Arbeitet die Druckbelüftungsanlage ohne Umluftbetrieb gemäß Fig.Λ was bei Druckbelüftungsanlagen ohne Luftkühlung dem Sommerbetrieb und bei Druckbelüftungsanlagen mit Luftkühlung nur bei Ausfall der Luftkühlanlage einem eingeschränkten Sommerbetrieb entspricht, fördert der Ventilator 4 ausschließlich Außenluft. Der Außenluftvolumenstrom beträgt in Abhängigkeit der Innenlufttemperatur 1,11 m³/- jzw. bei Verringerung der Drehzahl des Ventilators 4 um die Hälfte annähernd 0,56 m³/s. Beim Betrieb des Ventilators 4 mit der halben Drehzahl befindet sich die Heizung in Bereitschaft, um zur Einhaltung der erforderlichen Innen'.eiriperatur ggf. nachheizen zu Können.

Die Umstellung von Umluftbetrieb auf einen Betrioo ohne Umluft und umgekehrt, die bei Druckbelüftungsanlagen ohne Luftkühlung unbedingt erforderlich ist, erfolgt durch Verstellen der Umluftklappe 11 und der Fortluftklappen 14 in der Regel saisonbedingt nur zweimal jährlich, da beide Betriebspreisen innerhalb einer großen Differenz der Außenlufttemperaturen möglich sind, wobei der Umluftbetrieb bei Außenlufttemperaturen von -6O⁰C bis + 18⁰C und der Betrieb ohne Umluft von -20°C bis +50"C erfolgen können.

Beim Automatikbetrieb ist zu unterscheiden zwischen Betriebsarten mit Umluft und ohne Umluft und zwar muß hierbei die Regelungsanlage wie folgt arbeiten:

— Betrieb mit Umluft:

Bei einer Anlage ohne Luftkühler 19 werden die Heizleistung und die Ventilatordrehzahl in Abhängigkeit des Wärmebedarfs gesteuert. Bei einer Anlage mit Luftkühler 19 werden die Heizleistung und die Ventilatordrehzahl in Abhängigkeit des Wärmebedarfs und die Kühlleistung in Abhängigkeit der erforderlichen Kühllast gesteuert.

— Betrieb ohne Umluft:

Bei einer Anlage ohne Luftkühler 19 und einer Anlage mit defektem Luftkühler 19 werden die Heizleistung bei der halben Ventilatordrehzahl in Abhängigkeit des Wärmebedarfs und die Kühlleistung durch die Ventilatordrehzahl gesteuert.

Claims

Druckbelüftungsanlage, insbesondere für Reisezugwagen, mit Außenluftansaugöffnungen, drehzahlveränderlichem Ventilator, Wärmeübertrager, ggf. Luft¹"" ^liler, Zuluftkanal, Umluftkanal mit Umluftklappe und statischen Luftsaugern, gekennzeichnet dadurch, daß an der Umlufteintrittsöffnung des Umluftkanales (10) oder im Umluftkanal (10) die verstellbare Umluftklappe (11) angeordnet ist, der eine oder mehrere, sich im Dachbereich des den vorzugsweise nicht verschließbaren Außenluftansaugöffnungen (2) entgegengesetzten Wagenendes, z. B. in einem Wasserkastenraum (12) befindliche, durch Fortluftklappen (14) verschließbare Fortluftöffnungen (13) zugeordnet sind und die Verbindung zum Gang (9) durch insbesondere im Vorraum der Toilette (7) befindliche Abluftöffnungen (17) hergestellt ist, wobei der Ventilator zwei Drehzahlstufen, eine maximale und eine um die Hälfte reduzierte, aufweist.

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Druckbelüftungsanlage, insbesondere für Reisezugwagen, die mit einer Heizung und mit oder ohne Luftkühlanlage ausgerüstet sind und deren Fahrgasträumen Zuluft zugeführt wird.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind Reisezugwagen mit Druckbelüftungsanlagen ohne Luftkühlung bekannt, die den Nachteil aufweisen, daß soy όπΙ im Sommer- wie auch im Winterbetrieb ausschließlich Außenluft angesaugt und durch die Innenräume durchgesetzt und von hier in der Regel über statische Luftsauger ins Freie geleitet wird. Zur Realisierung dieses Außenluftdurchsatzes sind eine Vielzahl von teuren statischen Luftsaugern mit erheblichem Bauaufwand in jedem Fahrgastraum angeordnet, die im Winterbetrieb zu unkontrollierbaren Lüftungsverlusten und damit zu großen Energieverlusten führen. In der Regel werden gesondert für den Winter· und für den Sommerbetrieb zwei oder mehr Drehzahlstufen für den Ventilator vorgesehen, die bei der Realisierung durch Gleichstrommotoren zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades und bei der Realisierung durch Drehstrommotoren — vor allem be! mehr als zwei vorzusehenden Drehzahlen — zu einem nicht mehr vertretbaren hohen Bauaufwand führen. Da im Winterbetrieb im allgemeinen nur die notwendige Außenluftrate vom Ventilator gefördert wird, führt dies gegenüber dem Sommerbetrieb — hier wi> d in der Regel die vierfache Außenluftrate gegenüber dem Winterbetrieb durch die Fahrgasträume durchgesetzt—zu einer erheblichen Komforteinschränkung. Hinzu kommt, daß im Winterbetrieb bei der vorliegenden niedrigen Zulufimenge bei einem mit Heizmedium versorgten Lufterhitzer durch den vorliegenden niedrigen Wärmedurchgangskoeffizienten die Wärmeübertragungsfläche entsprechend groß ausgeführt werden muß. Bei diesen bekannten Ausführungen muß außerdem zur Verhinderung des Einfrierens der im Wasserkastenraum verlegten dünnen Wasserleitungen ein zusätzlicher Heizkörper installiert werden. In der DD-PS 239763 ist eine Lösung dargelegt, bei der ein drehzahlgeregelter Ventilator im Heizbetrieb konstant bei geöffneter Umluftklappe und geschlossener Fortluftklappe und im Lüftungsbetrieb drehzahlveränderlich bei mehr oder weniger geöffr.eter Fortluftklappe läuft, mit dereinige Nachteile der ansonsten üblichen Ausführungen behoben werden. Allerdings führt diese Lösung zu einer Einschränkung des Platzangebotes in mindestens einem Abteil, zu einem zusätzlichen materiellen Aufwand an hochwertigen Aggregaten, wie Fortluftventilator und automatisch arbeitenden Stelleinrichtungen, zu einem zusätzlichen Elektroenergieaufwand für die erforderlichen zusätzlichen Aggregate und zu einer ständigen Änderung der Ventilatordrehzahl bei ungünstigen Temperaturverhältnissan während der Übergangszeit, wodurch Geräusnhbelästigungen auftreten und ein häufiges Betätigen der von Hand zu verstellenden Regeleinrichtungen erforderlich ist. In der DE-OS 2831810 ist eine Klima- oder Luftbeheizungsanlage beschrieben, bei der an beiden Enden eines in Wagenlängsrichtung angeordneten Luftzufuhrkanals je eine schwenkbare Klappe zu^r Regulierung der Zu- bzw. Abluft angeordnet ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Entwicklung einer Druckbelüftungsanlage, insbesondere für Reisezugwagen, die gegenüber den bekannten Ausführungen ohne Luftkühlung auch im Winterbetrieb einen ausreichenden Überdruck im Wagen sicherstellt und bei der mit einfachen Mitteln entweder manuell oder maschinell vom Sommer- auf den Winterbetrieb und umgekehrt und bei Ausführungen mit Luftkühlung beim Ausfall des Luftkühlers auf einen dia Behaglichkeitswerte nicht wesentlich einschränkenden Außenluftbetrieb umgestellt werden kann, und bei der der Wasserkastenraum ohne zusätzliche Heizkörper ausreichend beheizt wird, wobei die hierfür erforderlichen Einrichtungen zu keinerlei Einschränkungen in den Fahrgasträumen führen dürfen, und bei der im Winterbetrieb bei tiefen Außenlufttemperaturen zur Einsparung von Heizenergie der Außenluftvolumenstrom ohne Verstellen von Klappen um annähernd die Hälfte reduziert werden kann, wobei in allon Betriebsfällen die Fortluftabführung ohne zusätzliche Hilfsenergie erfolgen soll und außerdem soll für beide Betriebsarten die Voraussetzung zum Bau einer einheitlichen Regelungsanlage zur Regelung dar Innenlufttemperaturen für Wagen mit und ohne Luftkühlung geschaffen werden.