DE19755097C1

DE19755097C1 - Ventilation for high speed railway carriage

Info

Publication number: DE19755097C1
Application number: DE19755097A
Authority: DE
Inventors: Maik Coldewey; Lutz Boeck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-12-11
Filing date: 1997-12-11
Publication date: 1999-06-17
Anticipated expiration: 2017-12-12

Abstract

The ventilation for a railway carriage has a row of vents on both sides composed, in series, of a pressure protection valve (7) and a ventilator fan (3) with a fresh air/recirculating air flap (8.2) having a control using pressure sensors and a pressure evaluation unit. An additional pressure protection valve (8.1) is at the fresh air side. An additional ventilator fan (10) is parallel to the fresh air pressure protection valve (7) and the impeller fan (9).

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckschutz- und Lüftungssystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und ein Verfahren zu dessen Betrieb. Dabei handelt es sich um ein kombiniertes System, bestehend aus den in Reihe bzw. parallel geschalteten Komponenten Druckschutzventil und Lüfter, die abgestimmt aufeinander in Abhängigkeit von äußeren Druckstößen so gesteuert werden, daß der Innendruck im Fahrzeug zulässige Grenzen nicht überschreitet und immer eine ausreichende Luftqualität gewährleistet ist.The invention relates to a pressure protection and ventilation system according to the preamble of claim 1 and a method for its operation. It is a combined system consisting of the in series or components connected in parallel pressure protection valve and fan coordinated with each other depending on external pressure surges that the internal pressure in the vehicle does not exceed permissible limits and Adequate air quality is always guaranteed.

Ausgangspunkt für die Erfindung sind Unvollkommenheiten der bisher bekanntgewordenen und teilweise auch praktisch verwendeten Lösungen.The starting point for the invention are imperfections of the previously known and sometimes also practically used solutions.

Die Wagen von Hochgeschwindigkeitszügen mit ihren Lüftungssystemen müssen druckertüchtigt ausgeführt werden, um die Fahrgäste vor den auf das Mittelohr schmerzhaft wirkenden Druckstößen zu schützen.The carriages of high-speed trains with their ventilation systems must ready to run to the passengers in front of the middle ear to protect painful pressure surges.

Während die Herstellung druckdichter Wagenkästen einschließlich der Türen, Fenster, Übergänge usw. als statisches Problem zu betrachten und im wesentlichen gelöst ist, trifft dies für das Lüftungssystem, das bei Druckstößen ein in Betrieb befindliches dynamisches System darstellt, nicht so allgemein zu. Die einfachste Lösung für Lüftungssysteme besteht darin, die Luftansaugöffnungen im Falle eines die Grenzwerte überschreitenden Druckstoßes durch schnellschließende Klappen oder Ventile zu schließen, wobei die Ansteuerung durch Sensoren im Zug oder Wagen bzw. durch äußere Zugbeeinflussung erfolgt. Diese Systeme sind ziemlich perfekt entwickelt und gut funktionsfähig, haben aber den entscheidenden Nachteil, daß in Zeiten der hergestellten Druckstoßdichtheit des Lüftungssystems die Frischluftzufuhr zum Wagen vollständig unterbrochen ist. Bei Hochgeschwindigkeitsstrecken mit vielen Druckstoßereignissen durch Tunnel, Zugbegegnungen u. ä. führt dieser Zustand sehr schnell zu einer unakzeptablen Luftqualität im Fahrgastraum. Deshalb wurde und wird bei Neubauten von Hochgeschwindigkeitszügen die Aufgabe gestellt, ein Druckschutzsystem zu installieren, welches gleichzeitig einerseits den Druckschutz und andererseits die Luftqualität gewährleistet.While manufacturing pressure-tight car bodies including the doors, Windows, transitions, etc. to be considered a static problem and essentially is solved, this applies to the ventilation system that comes into operation in the event of pressure surges dynamic system is not so general to. The easiest Solution for ventilation systems is the air intake openings in the case of a pressure surges exceeding the limit values due to quick-closing flaps or to close valves, the activation by sensors in the train or Carriage or by external train control. These systems are pretty perfectly developed and functional, but have the crucial disadvantage that in times of pressure surge tightness of the ventilation system Fresh air supply to the car is completely interrupted. At High-speed lines with many pressure surge events through tunnels, Train encounters u. Ä. This state very quickly leads to an unacceptable Air quality in the passenger compartment. That is why new buildings have been and will be used by High-speed trains set the task of creating a pressure protection system install, which on the one hand the pressure protection and on the other hand the Air quality guaranteed.

Zur Bewältigung dieses Problems sind eine Reihe von Lösungen bekanntgeworden. A number of solutions have been known to address this problem.

Eine Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß in Reihenschaltung zum Lüfter des normalen Lüftungs- bzw. Klimatisierungssystems sowohl auf der Frischluft- als auch auf der Fortluftseite jeweils ein zweiter sog. Hochdrucklüfter in Verbindung mit einer angepaßten Drossel angeordnet ist, der bei Bedarf auf druckstoßgefährdeten Strecken vom Personal oder durch äußere Signale zugeschaltet wird, s. z. B. Klingel, R. "Druckertüchtigte Reisezugwagen für Neubaustrecken" in ZEV-Gls. Ann. 112 (1988), 1, S. 10-18. Mit dieser Lösung wird vorteilhaft eine kontinuierliche Frischluftzufuhr gesichert, allerdings mit dem entscheidenden Nachteil einer hohen Antriebsleistung für diese Zusatzlüfter, die u. U. über lange Zeiträume in Betrieb sein müssen, auch wenn nur wenige kurzzeitige Druckstöße vorkommen. Weitere Nachteile sind die zusätzliche Masse, das große Bauvolumen und der hohe Schalldämmaufwand gegen den hohen Geräuschpegel dieser Hochdrucklüfter.A solution is characterized in that in series connection to the fan of the normal ventilation or air conditioning system on both the fresh air and on the exhaust air side a second so-called high-pressure fan in connection with one adapted throttle is arranged, if necessary on pressure surge Routes are switched on by personnel or by external signals, see e.g. B. Klingel, R. "Printer-proof passenger coaches for new lines" in ZEV-Gls. Ann. 112 (1988), 1, pp. 10-18. With this solution, a continuous is advantageous Fresh air supply secured, but with the decisive disadvantage of a high Drive power for these additional fans, which u. U. be in operation for long periods must, even if there are only a few short-term pressure surges. Further Disadvantages are the additional mass, the large construction volume and the high Soundproofing effort against the high noise level of these high pressure fans.

Eine andere Lösung nach der DE 38 01 891 C1 vermeidet vorteilhaft die zusätzlichen Hochdrucklüfter, indem die normalen Zulüfter mit Hochdruck charakteristik ausgeführt sind und die auf der Frisch- und Fortluftseite so aufeinander abgestimmt drehzahlgesteuert werden, daß die Druckänderung innerhalb des Wagens die zulässigen Werte nicht überschreitet. Dieses System birgt aber die Nachteile des beschriebenen zusätzlichen Hochdrucklüftersystems, wenn auch in abgeminderter Weise, in sich. Weiterhin ist infolge der Trägheit der Lüfterlaufräder zu erwarten, daß die Stellgeschwindigkeit nicht ausreicht, um die im Bruchteil von Sekunden stattfindenden Druckereignisse auszusteuern, d. h. man muß mit einem unvollkommenen Schutz der Fahrgäste vor Druckereignissen rechnen. Ein weiterer Nachteil ist die je nach äußerem Druckereignis mehr oder weniger veränderte Frischluftzufuhr zum Abteil, denn bei hohen Über- bzw. Unterdruckwellen würde ein Vielfaches der normalen Luftmenge durch das Wageninnere durchgesetzt werden, wodurch das Wohlbefinden der Passagiere durch plötzliche Zuglufterscheinungen gestört wird. Bei klimatisierten Wagen, und das ist im Hochgeschwindigkeitsverkehr nicht anders möglich, muß diese zusätzliche Luftmenge auch zusätzlich gekühlt oder geheizt werden, was weitere Komplikationen mit sich bringt. Es ist auch nicht bekannt, ob dieses System jemals verwirklicht worden ist.Another solution according to DE 38 01 891 C1 advantageously avoids that additional high pressure fan by adding the normal high pressure fan characteristics and that on the fresh and exhaust air side coordinated with each other speed controlled that the pressure change inside the carriage does not exceed the permissible values. This system holds but the disadvantages of the additional high pressure fan system described, if also in a reduced way, in itself. Furthermore, due to the inertia Fan impellers to be expected that the positioning speed is not sufficient to the in Control print events that occur in a fraction of a second, d. H. one must expect incomplete protection of passengers from pressure events. A Another disadvantage is the more or less depending on the external printing event Changed fresh air supply to the compartment, because with high over or under pressure waves would be a multiple of the normal amount of air through the car interior be causing the well-being of passengers by sudden Drafts are disturbed. With air-conditioned cars, and that's in High speed traffic not possible otherwise, this must be additional Air volume can also be cooled or heated, which is another complication brings with it. It is also unknown whether this system will ever be implemented has been.

In einer weiteren Lösung nach der EP 0 579 536 A1 wird die Ausregelung der Druckänderungen im Abteil durch Betätigung von Klappenstellgliedern auf beiden Seiten (Frisch- und Fortluftseite) realisiert. Dadurch werden die Nachteile der beschriebenen Hochdrucklüftersysteme vermieden, jedoch treten bei hohen Druckstößen bis auf null reduzierte Luftdurchsätze auf, was im allgemeinen nicht zulässig ist. Eine diesem nahekommende Lösung ist in japanischen Hochgeschwindigkeitszügen ausgeführt, funktioniert aber nur deshalb, weil die Frisch- und Fortlüfter mit der nachteiligen Hochdrucklüftercharakteristik ausgeführt sind bzw. weil die Luftmengenbegrenzungen nach oben oder unten nicht existieren.In a further solution according to EP 0 579 536 A1, the regulation of the Pressure changes in the compartment by actuating flap actuators on both Sides (fresh and exhaust air side) realized. This eliminates the disadvantages of high pressure fan systems described avoided, but occur at high Pressure surges reduced to zero throughputs, which is generally not the case is permissible. A solution close to this is in Japanese High-speed trains run, but only works because the Fresh and exhaust fans are designed with the disadvantageous high-pressure fan characteristics are or because the air volume restrictions up or down do not exist.

Die Lösung nach der EP 0 700 818 A1 bzw. der entsprechenden DE 44 32 277 A1 mit getrennter Luftversorgung für Normal- bzw. Druckschutzbetrieb vermeidet die wesentlichen Nachteile der oben beschriebenen Ausführungen, wobei der wesentliche Vorteil in der ereigniskonkreten Ansteuerung in Verbindung mit energieeffektiven Lüftern mit steifer Kennlinie besteht. Als Nachteil bleibt der zusätzliche Aufwand für das zusätzliche Lüftungssystem im Druckschutzfall.The solution according to EP 0 700 818 A1 or the corresponding DE 44 32 277 A1 with separate air supply for normal or pressure protection operation avoids the significant disadvantages of the above-described designs, the essential advantage in the event-specific control in connection with energy-effective fans with a rigid characteristic. The disadvantage remains additional effort for the additional ventilation system in the event of pressure protection.

Schließlich ist im DE 295 10 523 U1 eine Lösung aufgezeigt, die alle diese bisher genannten Nachteile vermeidet, indem ungeregelte Lüfter mit sehr steiler Kennlinie als Zulüfter mit unterstützenden Umlüftern beliebiger Ausführung vorteilhaft angewendet werden. Mit dieser Lösung wird eine nahezu konstante Luftmenge unabhängig von den äußeren Druckereignissen in den und aus dem Wagen gefördert, wodurch auch die Druckkonstanz im Wagen gesichert wird. Als einziger, aber sehr wesentlicher Nachteil hat sich dabei herausgestellt, daß die für die Bedingung einer steilen Kennlinie bei gutem energetischen Wirkungsgrad in Frage kommenden Lüfter, vorzugsweise sind das Drehkolben- bzw. Flügelzellengebläse, eine größere Masse als die üblichen Radiallüfter aufweisen und einen hohen Aufwand zur Schallsenkung erfordern.Finally, DE 295 10 523 U1 shows a solution, all of which so far avoids the disadvantages mentioned, by unregulated fans with a very steep characteristic advantageous as a supply fan with supporting circulating fans of any design be applied. With this solution, an almost constant amount of air regardless of the external pressure events in and out of the car promoted, which also ensures constant pressure in the car. As the only one, but a very significant disadvantage has turned out to be that for the Condition of a steep characteristic with good energetic efficiency in question coming fans, preferably the rotary lobe or vane blower, have a larger mass than the usual radial fans and a high one Require noise reduction effort.

Eine weitere Druckschrift, nämlich die DE 196 49 664 C1, beschreibt ein druckertüchtigtes Lüftungssystem, bestehend aus einer Frischluftseite und einer Fortluftseite, einem Umluftfördersystem, einer Druckerkennungs- und Auswerteeinheit einschließlich Regler sowie zumeist einem Luftbehandlungsgerät für Kühl-, Entfeuchtungs- und Heizzwecke oder einem Teil dieser Funktionen. Die Frischluftseite besteht aus der Frischluftdrosselklappe und dem Frischluftlüfter, die Fortluftseite aus dem Fortluftlüfter und der Fortluftdrosselklappe. Beide Lüfter und beide Drosselklappen beinhalten die jeweiligen Stellglieder. Das Umluftfördersystem besteht aus dem an die Förderbedingungen angepaßten Umlüfter mit seinem Kanalsystem. Die Einbeziehung der Umluftförderung in die Regelung ist im allgemeinen nicht erforderlich. Dieses Verfahren wird durch die Ansteuerung der Lüfter und Drosselklappen nach fest in den Regler einprogrammierten Werten auf der Basis ihrer jeweiligen Förder- und Drosselcharakteristik in Abhängigkeit von Vorzeichen und Größe des Druckes oder der Druckänderungsgeschwindigkeit realisiert. Die Lüfter können von radialer oder axialer Bauart sein. Deren Förderstrom ändert sich wesentlich mit Druck und Drehzahl. Als Antriebsorgane für die Lüfter sind wegen der Notwendigkeit der schnellen Veränderung der Drehzahl vorzugsweise frequenzstellbare Drehstromantriebe oder elektronisch kommutierte Gleichstromantriebe geeignet. Dieses sehr vervollkommnete Verfahren ermöglicht einen zuverlässigen Druckschutz und sichert eine ausreichende Luftqualität. Wesentlicher Nachteil ist jedoch der hohe Bedarf an kostenintensiven Komponenten einschließlich des Regelungs- und Steuerungsaufwandes.Another document, namely DE 196 49 664 C1, describes a pressurized ventilation system, consisting of one fresh air side and one Exhaust air side, an air circulation system, a pressure detection and Evaluation unit including controller and mostly an air treatment device for Cooling, dehumidifying and heating purposes or part of these functions. The Fresh air side consists of the fresh air throttle valve and the fresh air fan, the Exhaust air side from the exhaust air fan and the exhaust air throttle valve. Both fans and both throttle valves contain the respective actuators. The air circulation system consists of the fan with its adapted to the funding conditions Channel system. The inclusion of air circulation in the regulation is in generally not required. This process is controlled by the Fans and throttle valves according to values programmed into the controller the basis of their respective delivery and throttling characteristics depending on Sign and size of the pressure or the rate of pressure change realized. The fans can be of a radial or axial type. Their flow changes significantly with pressure and speed. As drives for the fans are preferred because of the need to quickly change the speed Frequency-adjustable three-phase drives or electronically commutated Suitable for DC drives. This very perfected process enables reliable pressure protection and ensures adequate air quality. The main disadvantage, however, is the high demand for cost-intensive components including the regulation and control effort.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein kombiniertes Druckschutz- und Lüftungssystem sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb zu entwickeln, welches die Nachteile der o. g. Lösungen vermeidet und insbesondere die Vorteile der letztbeschriebenen Lösungen beibehält, d. h. Einhaltung der zulässigen Druckänderungen bzw. -änderungsgeschwindigkeiten im Wagen bei gleichzeitiger Gewährleistung der erforderlichen Luftqualität bei beliebigen äußeren Druckereignissen.The object of the invention is a combined pressure protection and ventilation system and to develop a method for its operation, which the disadvantages of the above. Avoids solutions and in particular the advantages of the last-described solutions maintains d. H. Compliance with the permissible pressure changes or - Change speeds in the car while ensuring the required air quality for any external pressure events.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch das System nach Anspruch 1 und das Verfahren nach Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 bzw. 7 enthalten.According to the invention the object is achieved by the system according to claim 1 and Method according to claim 6 solved. Advantageous further developments of the invention are contained in subclaims 2 to 5 and 7, respectively.

Das Lüftungssystem für den Wagen eines Hochgeschwindigkeitszuges im Normalbetrieb besteht auf der Frischluftseite aus dem geöffneten Druckschutzventil am Frischlufteintritt, den Zulüftern, dem Luftbehandler und dem Wageninneren, z. B. den Abteilen. Eine Frischluft-Umluft-Klappe ermöglicht die klimatechnisch vorteilhafte Einstellung des Frischluft-Umluft-Verhältnisses für den Luftbehandler.The ventilation system for the carriage of a high speed train in the Normal operation consists of the open pressure protection valve on the fresh air side at the fresh air inlet, the air supply, the air handler and the interior of the car, e.g. B. the compartments. A fresh air recirculation flap enables the air conditioning to be advantageous Setting the fresh air / circulating air ratio for the air handler.

Auf der Fortluftseite sind der Fortlüfter und das geöffnete Fortluft-Druckschutzventil angeordnet.The exhaust fan and the open exhaust air pressure protection valve are on the exhaust air side arranged.

Die Luft gelangt durch die Luftkanäle (Frischluft-, Umluft-, Zuluft- und Fortluftkanal) bzw. bei kanalloser Luftführung durch die entsprechenden Öffnungen zu den einzelnen Funktionskomponenten. Sie tritt durch das Frischluft-Druckschutzventil in den Frischluftkanal ein, mischt sich mit der aus dem Wageninnern kommenden Umluft und wird von den vor bzw. nach dem Luftbehandler angeordneten Zulüftern nach ihrer thermischen Behandlung (Kühlen oder Heizen) durch den Zuluftkanal in das Wageninnere gefördert. Die zu fördernde Luftmenge bestimmt sich nach den Vorschriften des Bahnbetriebes in Abhängigkeit von der Anzahl der vorgesehenen oder der tatsächlich mitreisenden Passagiere zur Gewährleistung der Behaglichkeitsbedingungen.The air passes through the air ducts (fresh air, recirculated air, supply air and exhaust air ducts) or with ductless air flow through the corresponding openings to the individual functional components. It enters through the fresh air pressure protection valve the fresh air duct mixes with the one coming from inside the car Circulating air and is supplied by the air inlets before and after the air treatment unit after their thermal treatment (cooling or heating) through the supply air duct in promoted the car interior. The amount of air to be conveyed is determined by the Railway operation regulations depending on the number of planned or the passengers actually traveling to guarantee the Comfort conditions.

Im Druckschutzfall schließen die Druckschutzventile auf beiden Seiten und es wird nur Umluft über den Luftbehandler gefördert. Damit können die thermischen und druckmäßigen Behaglichkeitsbedingungen gewährleistet werden, aber in Abhängigkeit von der Schließdauer der Ventile und der Anzahl der Passagiere verschlechtert sich die Luftqualität. Als Beurteilungskriterium dient gegenwärtig der CO₂-Spiegel der Luft im Wageninneren. Während dieser CO₂-Spiegel in der Frischluft zwischen 400 und 600 ppm beträgt, wird er durch die Produktion von 15 bis 19 l CO₂/h und Person bei den üblichen Luftdurchsatzmengen auf 800 bis 1200 ppm angehoben. Er soll für deutsche Hochgeschwindigkeitszüge z. B. im Normalfall 1500 ppm und kurzzeitig im Druckschutzfall 1700 ppm nicht überschreiten. Aus der Differenz der Normalwerte und der zulässigen Werte resultiert eine zulässige Zeit, während der die Ventile geschlossen sein dürfen, ohne den Grenzwert zu überschreiten. Auf den meisten Hochgeschwindigkeitsstrecken mit Druckschutzereignissen ist diese Zeit kürzer als die erforderliche Schließzeit zur Gewährleistung der druckmäßigen Behaglichkeitswerte. Infolgedessen sind lüftungstechnische Zusatzmaßnahmen erforderlich, von denen charakteristische Beispiellösungen mit ihren Vor- und Nachteilen eingangs beschrieben sind.In the event of pressure protection, the pressure protection valves close on both sides and only circulating air is conveyed through the air handler. Thereby the thermal and pressure comfort conditions can be guaranteed, but depending on the closing time of the valves and the number of passengers, the air quality deteriorates. The CO ₂ level of the air inside the car currently serves as the assessment criterion. While this CO ₂ level in the fresh air is between 400 and 600 ppm, it is raised to 800 to 1200 ppm by the production of 15 to 19 l CO ₂ / h and person at the usual air flow rates. It is said to be used for German high-speed trains e.g. B. normally not exceed 1500 ppm and briefly in the pressure protection case 1700 ppm. The difference between the normal values and the permissible values results in a permissible time during which the valves can be closed without exceeding the limit value. On most high-speed lines with pressure protection events, this time is shorter than the required closing time to ensure the pressure-related comfort levels. As a result, additional ventilation measures are required, of which characteristic sample solutions with their advantages and disadvantages are described at the beginning.

Die neue Lösung sieht für den Druckschutzfall vor, daß bei aufeinanderfolgenden Druckschutzereignissen die Frischluftmenge während der Öffnungsphasen der Druckschutzventile gegenüber dem Normalbetrieb erhöht wird, um den CO₂- Ausgangswert für die nachfolgende Schließzeit entsprechend zu erniedrigen. Dabei wird von der Erfahrung ausgegangen, daß auf Strecken mit Druckschutzereignissen mehrere AUF-ZU-Perioden nacheinander stattfinden. Wünschenswert wäre bereits eine Spülung vor dem ersten Druckstoßereignis, was nur bei Steuerung mit äußerer Zugbeeinflussung, nicht jedoch bei Anordnung des Sensors im jeweiligen Wagen, möglich ist. Da der Anstieg des CO₂-Pegels im allgemeinen den Grenzwert nicht schon beim ersten Druckstoßereignis erreicht, sind beide Verfahrensweisen erfolgreich. Die erforderliche Spülluftmenge kann aus den erwarteten bzw. bekannten Druckstoßverläufen einer Strecke berechnet werden.In the case of pressure protection, the new solution provides that the successive pressure protection events increase the amount of fresh air during the opening phases of the pressure protection valves compared to normal operation in order to reduce the CO ₂ output value for the subsequent closing time accordingly. It is based on the experience that several OPEN-CLOSE periods take place in succession on lines with pressure protection events. Rinsing before the first pressure surge event would be desirable, which is only possible with control with external train control, but not when the sensor is arranged in the respective car. Since the rise in the CO ₂ level generally does not reach the limit value at the first pressure surge event, both methods are successful. The required amount of purge air can be calculated from the expected or known pressure surge curves of a route.

Die Erhöhung der Frischluftfördermenge zur Erreichung des beschriebenen Spüleffektes erfolgt in einfacher Weise durch Vergrößerung des Einlaßquerschnittes für die Frischluft und durch äquivalente Reduzierung des Querschnittes für die Umluft, so daß die Gesamtluftmenge als Zuluft unverändert bleibt. Der vergrößerte Einlaßquerschnitt wird ebenfalls mit einem Druckschutzventil verschlossen, welches aber nur beim Spülbetrieb geöffnet wird. Mit dem Stellbefehl für das Spülluft- Druckschutzventil wird die Umluft-Frischluft-Klappe in die Spülstellung gebracht. Diese Lösung ist immer dann möglich, wenn die Zusammenführung von Frisch- und Umluft unmittelbar nach dem Frischluft-Druckschutzventil erfolgt, weil dann auf dem gesamten Strömungsweg der Luft nahezu unveränderte Druckverluste gegenüber dem Normalbetrieb erhalten bleiben.The increase in fresh air flow to achieve the described The rinsing effect takes place in a simple manner by enlarging the inlet cross section for the fresh air and by equivalent reduction of the cross section for the Recirculated air so that the total air volume remains unchanged as supply air. The enlarged Inlet cross section is also closed with a pressure protection valve, which but is only opened during flushing. With the command for the purge air The recirculating air / fresh air flap is brought into the flushing position by means of a pressure protection valve. This solution is always possible when the combination of fresh and Recirculation takes place immediately after the fresh air pressure protection valve, because then on the entire flow path of the air compared to almost unchanged pressure losses normal operation remain.

Durch den zusätzlichen Strömungsquerschnitt für die Luft an der Eintrittsstelle in den Wagen kann es im Vergleich zu den konventionellen Systemen zweckmäßigerweise erforderlich sein, die Schaltschwelle für das Schließen der Ventile auf einen geringeren Wert als für das Öffnen festzusetzen, um die bei Druckerhöhung infolge des Druckstoßes durch den größeren Querschnitt einströmende größere Luftmenge durch eine kürzere Strömungszeit zu kompensieren.Due to the additional flow cross-section for the air at the entry point into the In comparison to conventional systems, it can be wagon-wise be necessary to set the switching threshold for closing the valves less than the value to be set for opening, as a result of the pressure increase of the pressure surge caused by the larger cross-section inflowing larger amount of air to compensate by a shorter flow time.

Auf der Fortluftseite ist im allgemeinen die erhöhte Fortluftmenge nicht bzw. nicht nur durch Querschnittsvergrößerung zu schaffen, weil die Lüfterkennlinie im wesentlichen durch den Druckverlust des in Strömungsrichtung vor dem Lüfter liegenden Druckverlust bestimmt wird. Deshalb muß für die vergrößerte Fortluftmenge eine lüfterseitige Lösung gewählt werden. Dafür stehen im wesentlichen drei Möglichkeiten zur Verfügung, nämlich Parallel- oder Reihenschaltung eines zweiten Lüfters im Fortluftstrom oder Drehzahlsteigerung des Fortlüfters. Zu bevorzugen ist aus steuerungs- und betriebstechnischen Gründen die Parallelschaltung, möglichst mit einem zusätzlichen Fortluftkanal für die Zusatzluftmenge.On the exhaust air side, the increased amount of exhaust air is generally not or not only to create by enlarging the cross section, because the fan characteristic in essentially due to the pressure loss in the flow direction in front of the fan lying pressure loss is determined. Therefore, for the enlarged Exhaust air volume, a solution on the fan side must be selected. For that stand in three main options are available, namely parallel or Series connection of a second fan in the exhaust air flow or increase in speed of the Ventilator. For control and operational reasons, the is to be preferred Parallel connection, if possible with an additional exhaust air duct for the Additional air volume.

Im Druckschutzfall sind alle Druckschutzventile geschlossen und es wird weder Frisch- noch Fortluft gefördert. Über den Luftbehandler gelangt nur Umluft, die aus dem Wagen bzw. den Abteilen abgesaugt und dahin zurückgefördert wird. In diesem Betriebsfall ist die Frischluft-Umluft-Klappe in die Stellung mit größter Öffnung zu bringen. Falls in diesem Betriebsfall die Strömungsgeschwindigkeit in den Umluftkanälen zu hoch wird, kann sie ohne nachteilige Wirkung auf die Behaglichkeitsbedingungen durch eine der bekannten geeigneten Methoden auf ein verträgliches Maß reduziert werden, z. B. in einfachster Weise durch Öffnen einer Bypaßklappe zwischen Saug- und Druckseite des oder der Zulüfter.In the case of pressure protection, all pressure protection valves are closed and neither will Fresh air and exhaust air conveyed. Only circulating air that comes out passes through the air handler is sucked out of the car or the compartments and conveyed back there. In this In operation, the fresh air recirculation flap is in the position with the largest opening bring. If in this case the flow velocity in the Air ducts become too high, they can have no adverse effect on the Comfort conditions on one of the known suitable methods tolerable measure are reduced, e.g. B. in the simplest way by opening one Bypass flap between the suction and pressure side of the supply fan (s).

Die drei erforderlichen Betriebszustände der Lüftungsseite einer Klimaanlage von Reisezugwagen in Hochgeschwindigkeitszügen nach diesem Ventilschließ-Spülluft- Druckschutzsystem erfordert im Vergleich zu bisher bekannten Lösungen einen deutlich geringeren Aufwand an zusätzlichen Komponenten, ist mit einfachen Klappenverstellungen sowie Ein- und Ausschaltvorgängen zu steuern und benötigt nur wenig mehr Antriebsleistung für die Förderung der Spülluftmenge durch den zusätzlichen Fortlüfter. Die während des Spülvorganges erforderliche zusätzliche Heizenergie im Winter bzw. Kühlenergie im Sommer durch den gegenüber dem Normalluftstrom erhöhten Spülluftstrom ist abhängig vom Verhältnis der Spülzeit zur Schließzeit. Dieser zeitweise Mehrbedarf wird jedoch weitgehend wieder kompensiert durch den geringeren Energiebedarf während der Druckschutzzeit, in der nur Umluft gefördert wird.The three required operating states of the ventilation side of an air conditioning system from Passenger cars in high-speed trains according to this valve closing purge air Pressure protection system requires one compared to previously known solutions with significantly less effort in additional components Flap adjustments and switching on and off operations to control and required only a little more drive power for the purge air flow through the additional exhaust fan. The additional required during the rinsing process Heating energy in winter or cooling energy in summer by the opposite Normal air flow increased purge air flow depends on the ratio of the purge time to Closing time. However, this temporary additional demand will largely be restored compensated for by the lower energy consumption during the pressure protection period, in which only circulates air.

Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben werden.The invention is based on an embodiment are described in more detail.

Die Abbildungen zeigen inThe pictures show in

Fig. 1: Das Funktionsschema eines Ventilschließ-Spülluft-Druckschutzsystem für die Lösung mit Spülluft-Druckschutzventil auf der Frischluftseite und Spülluft- Fortlüfter auf der Fortluftseite Fig. 1: The functional diagram of a valve closing purge air pressure protection system for the solution with purge air pressure protection valve on the fresh air side and purge air exhaust fan on the exhaust air side

Fig. 2: Den Kennlinienverlauf für die Luftqualität und für die Schaltzustände der Funktionskomponenten in Abhängigkeit von den Druckstoßfolgen für eine Referenzstrecke (vereinfacht) Fig. 2: The characteristic curve for the air quality and for the switching states of the functional components depending on the pressure surge sequences for a reference route (simplified)

Im Lüftungssystem nach Fig. 1 strömt bei Normalbetrieb ohne Druckstoßereignis die vom Frischlüfter 3 über den Mischluftkanal 15 angesaugte Mischluft durch die mit einem Druckschutzventil 7 ausgerüstete Frischluftöffnung 12 und den Umluftkanal 17 ein. Sie gelangt nach den Lüftern 3 durch den aus Lastwärmeübertrager 4 des Kühlkreislaufes 1, 2 und Heizer 5 bestehenden Luftbehandler und nachfolgend durch den Zuluftkanal 16 in den Wagen 6. Die Fortluft wird vom Fortlüfter 9 aus dem Wagen 6 über den Fort- und Umluftkanal 17 abgesaugt und durch den Kanal 18, das Fortluft-Druckschutzventil 11 und die Fortluftöffnung 14 ins Freie gefördert.In normal operation without pressure surge event in the ventilation system according to FIG. 1, the mixed air drawn in by the fresh fan 3 via the mixed air duct 15 flows through the fresh air opening 12 equipped with a pressure protection valve 7 and the recirculated air duct 17 . It arrives after the fans 3 through the air handler consisting of load heat exchanger 4 of the cooling circuit 1 , 2 and heater 5 and subsequently through the supply air duct 16 into the carriage 6 . The exhaust air is extracted by the exhaust fan 9 from the carriage 6 via the exhaust and recirculation duct 17 and conveyed to the outside through the duct 18 , the exhaust air pressure protection valve 11 and the exhaust air opening 14 .

Im Spülluftfall wird das Spülluft-Druckschutzventil 8.1 geöffnet und die Spülluft gelangt durch die Spülluftöffnung 13 und den Verbindungskanal 20 in den Mischluftkanal 15. Gleichzeitig wird im Umluftkanal 17 die Drosselklappe 8.2 weiter geschlossen, um die Umluftmenge so weit zu reduzieren, daß die Zuluftmenge unverändert bleibt. Fortluftseitig wird der zusätzliche Fortlüfter 10 zugeschaltet, der über die Leitung 19 die zusätzliche Spülluftmenge in die Fortluftöffnung 14 fördert.In the case of purge air, the purge air pressure protection valve 8.1 is opened and the purge air passes through the purge air opening 13 and the connecting duct 20 into the mixed air duct 15 . At the same time, the throttle valve 8.2 in the air recirculation duct 17 is closed further in order to reduce the air recirculation quantity to such an extent that the supply air quantity remains unchanged. On the exhaust air side, the additional exhaust fan 10 is switched on, which conveys the additional amount of purge air into the exhaust air opening 14 via line 19 .

Im Druckschutzfall sind die frischluftseitigen Druckschutzventile 7 und 8.1 sowie das Fortluft-Druckschutzventil 11 geschlossen und die Drosselklappe 8.2 wird völlig geöffnet. Damit wird erreicht, daß die gesamte Zuluftmenge nur aus Umluft besteht. Dabei reduziert sich die Zuluftmenge gegenüber dem Normalbetrieb entsprechend der Lüfterkennlinie geringfügig, weil die Strömungsgeschwindigkeit und damit der Druckverlust im Umluftkanal höher werden.In the event of pressure protection, the fresh air-side pressure protection valves 7 and 8.1 and the exhaust air pressure protection valve 11 are closed and the throttle valve 8.2 is fully opened. This ensures that the entire supply air volume consists only of recirculated air. The supply air volume is reduced slightly compared to normal operation in accordance with the fan characteristic curve, because the flow velocity and thus the pressure loss in the air recirculation duct become higher.

Claims

1. Pressure protection and ventilation system for the fresh and exhaust air side of passenger carriages in high-speed trains to ensure pressure protection and air quality within the permissible limits, consisting of the pressure protection valve ( 7 ) and fan ( 3 ) connected in series on both sides, still made of fresh air Air recirculation flap ( 8.2 ) as well as pressure sensors and pressure evaluation unit as a controller, characterized in that on the fresh air side an additional pressure protection valve ( 8.1 ) and on the exhaust air side an additional fan ( 10 ) each parallel to the components fresh air pressure protection valve ( 7 ) and exhaust fan ( 9 ) are arranged.

2. Pressure protection and ventilation system according to claim 1, characterized in that all pressure protection valves ( 7 , 8.1 and 11 ) are closed depending on the pressure profile in the interior of the car when the limit values are reached.

3. Pressure protection and ventilation system according to claim 1 and 2, characterized in that the switching limit values for closing and for opening the pressure protection valves ( 7 , 8.1 and 11 ) differ.

4. Pressure protection and ventilation system according to claims 1 to 3, characterized in that the additional pressure protection valve ( 8.1 ) on the fresh air side and the additional fan ( 10 ) on the exhaust air side are controlled as a function of pressure surge and air quality curve including the target temperature.

5. Pressure protection and ventilation system according to claims 1 to 4, characterized in that the fresh air-recirculation flap ( 8.2 ) in fixed relation to the three possible position combinations of the two fresh air pressure protection valves ( 7 and 8.1 ) in three different positions becomes.

6. The method for operating the pressure protection and ventilation system according to claims 1 to 5, characterized in that the amount of air recirculated in the case of pressure protection by a suitable Measure is kept within reasonable limits, e.g. B. by an inner Bypass or by reducing the speed of the supply fan.

7. The method according to claim 6, characterized in that normal operation, pressure protection operation and flushing operation are controlled so that they are coordinated with one another (see FIG. 2) that pressure and air quality fluctuations in the vehicle interior are kept within the permissible limits.