DE2443258C2 - Einkanal-Klimaanlage für Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

Das Hauptpatent 23 08 839 betrifft eine Einkanal-Klimaanlage für Schienenfahrzeuge, mit einem einen Heizteil und einen Kühlteil enthaltenden, luftbeaufschlagten Klimaaggregat, das einen den Fahrgasträumen ständig zuströmenden, den Heiz- oder Kühlbedarf des vollbesetzten Wagens deckenden temperierten Luftstrom liefert, und mit von Raumthermostaten gesteuerten Nachheizkörpern zum Ausgleich von Bedarfsdifferenzen in den Fahrgasträumen, wobei der von einem Warmwasserlufterhkzcr gebildete Heizteil s des Klimaaggregats und die Nachheizkörper an einen elektrisch beheizten Warmwasserkessel anschiießbar sind und die Heizleistungen der Nachheizkörper je über ein von den Raumthermostaten betätigtes Stellglied geregelt sind. Die Anordnung nach dem Hauptpatent

ιυ betrifft noch weitere Einzelheiten, die jedoch keine Berührung mit der verbesserten Wirkungsweise der Nachheizkörper haben, mit der sich die Erfindung befaßt.

Die erwähnte Klimaanlage nach dem Hauptpatent 23 08 839 zeichnet sich gegenüber anderen bekannten Ausführungen, bei welchen elektrische Nachheizkörper mit einer Betriebsspannung von üblicherweise 220 Volt verwendet werden, für deren Speisung eine groß dimensionierte, auch im Kühlbetrieb eingeschaltete Umformeranlage erforderlich ist, durch einen weitaus wirtschaftlicheren Betrieb und die Vermeidung einer Gefährdung durch Hochspannung aus. Eine Vereinfachung der gesamten elektrischen Anlage des Wagens und die Wartungsfreiheit der Warmwasser-Nachheizkörper sind weitere Vorteile der Klimaanlage nach dem Hauptpatent.

Durch die DT-OS 23 10 411 ist eine Klimaanlage für Schienenfahrzeuge bekanntgeworden, bei der über steuerbare öffnungen Teilluftströme aus einem Luftstrom in die Fahrgasträume abzweigbar sind. Die Abzweigung der Teilluftströme erfolgt jedoch hierbei aus einem neben dem für den Heiz- oder Kühl-Grundanteil vorgesehenen zusätzlichen Luftkanal, so daß es sich bei dieser bekannten Anordnung um eine

.15 Zweikanal-Klimaanlage handelt. Bei dieser müssen zwei getrennte Luftkanäle für auf unterschiedliche Temperaturen erwärmte Luft vom zentralen Klimaaggregat in alle Fahrgasträume führen. Der Kanal für den Zusatzanteil der Heizung, aus dem in dem bekannten Fall die Abzweigung der Teilluftströme erfolgt, muß dabei dauernd soviel von der stärker erwärmten Luft umwälzen, daß diese den Zusatzbedarf der Heizung für alle Fahrgasträume eines Wagens gleichzeitig zu decken in der Lage ist. Da Luft nur ein verhältnismäßig geringes auf das Volumen bezogenes Wärmespeichervermögen hat, ist die dauernde Umwälzung einer erheblichen Luftmenge auch in den Zeitabschnitten erforderlich, in denen kein Zusatzbedarf vorliegt, nur damit im Falle des Bedarfs die notwendige Wärmemenge sofort zur Verfügung steht. Geschieht diese Bereitstellung des Heizzusatzbedarfs in Form von dauernd umgewälzter erwärmter Luft nicht fortwährend oder nicht in ausreichendem Umfang, leidet die Präzision der Temperaturregelung. Desweiteren liegt

ss der Nachteil vor, daß gerade in den Zeitabschnitten mit geringerer oder fehlender Besetzung eines Fahrgastraums wegen des dann zur Einhaltung einer bestimmten Temperatur erhöhten Heizbedarfs besonders viel Zusatzluft in den betreffenden Fahrgastraum geblasen

(10 werden muß, was auch mit stärkeren Verlusten erwärmter Luft verbunden ist. Dagegen wird in den Zeitabschnitten mit vermehrter oder voller Besetzung des Fahrgastraumes, die eher einen erhöhten Luftdurchsatz aus allgemein belüftungstechnischen Erwägungen wünschenswert erscheinen ließe und auch wirtschaftlich rechtfertigen könnte, weniger Zusatzluft eingeblasen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese und andere, für eine Zweikanal-Klimaanlage typische

Nachteile zu vermeiden und, wie gemäß dem Hauptpatent (Patent 23 08 839), eine billige und wirtschaftlich arbeitende Einkanal-Klimaanlage zu schaffen, diese jedoch noch hinsichtlich ihrer Regelpräzision zu verbessern, um bei Wärmebedarfsänderungen auftretende Temperaturschwankungen in den einzelnen Fahrgasträumen so gering wie mögüch zu halten.

Gemäß der Erfindung ist die gestellte Aufgabe bei einer Einkanal-Klimaanlage der eingangs genannten Art dadurch gelöst worden, daß jeder Nachheiz!;örper mit einem über eine steuerbare öffnung des Luftkanals aus dem Luftstrom abgezweigten Teilluftstrom beaufschlagbar und die vom Nachheizkörper erwärmte Luft den Fahrgasträumen über gesondert angeordnete Ausströmöffnungen zuführbar ist.

Der Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausbildung im Vergleich zur Anordnung nach dem Hauptpatent ist der, daß an die Stelle der Raumtemperaturregelung durch Steuerung des Warmwasserzuflusses zu den Nachheizkörpern mittels thermostatisch betätigte"- Magnetventi-Ie eine wesentlich weniger träge Art der Regelung triu, welche den bei Zweikanal-Klimaanlagen eher nachteiligen Umstand, daß Luft ein schlechter Wärmeträger ist, für die schnelle Ausregeiung von Temperaturschwankungen nutzt. Beim Ansprechen des Raumthermostaten setzt nämlich die Wärmeabgabe der Nachheizkörper fast schlagartig ars wogegen auch nach dem Absteuern des Warmwasserzuflusses zu den Nachheizk irpern die Wärmekapazität des Heizkörpers noch üoer einen gewissen Zeitraum wirksam bleibt. Wenn für eine ausreichende Wärmeisolation der Nachheizkörper nach außen gesorgt ist; so können diese nach Absteuern der öffnung des Luftkanals infolge der nun fehlenden Luftzirkulation und ihrer Wärmeabschirmung nach außen praktisch keine Wärme mehr abgeben.

Gernäß einer bevorzugten Ausgestaltung nach der Erfindung ist die jedem Nachheizkörper zugeordnete öffnung des Luftkanals in an sich bekannter Weise von einer Luftklappe steuerbar, die von einem vom Raumthermostaten des betreffenden Fahrgastraumes gesteuerten Drehmagneten betätigt ist. Damit wird die bei bekannten Zweikanal-Klimaanlagen vielfach bewährte Steuerungsweise von Luftquerschnitten mittels drehmagnetbetätigter Klappen auch für die erfindungsgemäßen Zwecke einer exakten Steuerung der Luftzufuhr zu den Nachheizkörpern nutzbar gemacht.

Bei einer Ausführungsform der Klimaanlage mit einem in jedem Abteil im Bereich unterhalb des Abteilfensters vorgesehenen, aufwärts führenden Austrittsschacht, der mit einem aus dem Luftkanal abgezweigten, über Düsenöffnungen in den Austrittsschacht eintretenden Teilluftstrom beaufschlagt ist, kann vorteilhafterweise nach einem weiteren Erfindungsrnerkma! der Luftkanal einen mit dem Austrittsschacht verbundenen, längsverlaufenden Luftzuführungsschacht mit im Bewegungsbereich der Luftklappe gelegener und von dieser mitgesteuerter Einströmöffnung enthalten, wobei der bei geöffneter Luftklappe abgedeckte Teilquerschnitt des Luftzuff'hrungsschachtes etwa mit dem Querschnitt der zum Nachheizkörper führenden Öffnung des Luftkanals übereinstimmt. Dadurch wird erreicht, daß die jedem Fahrgastraum insgesamt zugeführte Luftmenge bei geöffneter wie auch bei geschlossener Luftklappe zumindest annähernd konstant bleibt.

In weiterer Ausgestaltung nach der Erfindung können die Ausströmöffnungen für die vom Nachheizkörper erwärmte Luft in an sich bekannter Weise unter den beiden Sitzbänken nahe dor fensterseitigen Fahrzeuglängswand angeordnet sein. Diese Anordnung der Ausströmöffnungen begünstigt die Luftzirkulation in den Fahrgasträumen und dient insofern dem Wohlbefins den der Reisenden, als im bodennahen Bereich unter den Sitzbänken nur vorgewärmte Luft in das Abteil austreten kann.

Nach einer anderen Ausführungsart gemäß der Erfindung ist hingegen vorgesehen, daß die vom

η. Nachheizkörper erwärmte Luft in der Nähe der unmittelbar aus dem Luftkanal gespeisten Düsenöffnungen in den Austrittsschacht geleitet ist. Im Austrittsschacht erfolgt dabei ein Mischen des dem Luftkanal unmittelbar entnommenen temperierten Luftstromes

is mit dem über den Nachheizkörper geleiteten, erwärmten Teilluftstrom.

Die Erfindung ist anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

;o Fig. 1 einen Abschnitt einer Einkanal-Klimaanlage im Längsschnitt,

Fig.2 eine Draufsicht des in Fig. 1 dargestellten Abschnittes der Anlage,

F i g. 3 den Schnitt nach der Linie I1I-III in F i g. 2,

F i g. 4 den Schnitt der Anlage nach der Linie IV-IV in Fig. 2,

F i g. 5 eine der F i g. 2 entsprechende Draufsicht eines anderen Ausführungsbeispieles.

Fig. 6 den Schnitt nach der Linie Vl-Vl in Fig. 5, und

vi F i g. 7 den Schnitt des Ausführungsbeispieles nach F i g. 5 gemäß der Schnittlinie VII-VII.

Die Darstellung der Einkanal-Klimaanlage in den beiden erfindungsgemäßen Ausführungsformen beschränkt sich auf ein Teilstück des Luftkanalsystems

ts innerhalb eines Fahrgastraumes 1. Das Luftkanalsystem besteht im wesentlichen aus dem innerhalb einer Verkleidung 2 entlang der äußeren Wagenlängswand 3 am Wagenboden 4 verlaufenden Luftkanal 5, der in an sich bekannter, hier nicht dargestellter Weise von dem zentralen Heiz- und Kühlaggregat des Wagens mit temperierter Luft beschickt ist. Die Strömungsrichtung im Luftkanal 5 ist durch den Pfeil 6 veranschaulicht. Der durch den Kanal 5 geführte Hauptluftstrom deckt den Grundbedarf an zu- bzw. abzuführenden Wärme für den gesamten Wagen. Seine Temperatur wird in ebenfalls bekannter Weise zentral und in Abhängigkeit von der Außentemperatur und den sonstigen klimatischen Einflüssen auf die Temperatur im Wageninneren geregelt.

so Der Luftkanal 5 enthält im Bereich jedes Fahrgastraumes 1 einen z. B. mittels eines Blecheinsatzes 7 abgetrennten, längsverlaufenden Luftzuführungsschacht 8 mit einer zum Luftkanal 5 offenen Einströmöffnung 9 an seinem einen Cnde und einer

ss Anzahl düsenartiger Ausströmöffnungen 10 an seinem anderen Ende. Die Düsenöffnungen 10 münden in einen im Bereich unterhalb des Abteilfensters vorgesehenen, aufwärts führenden und oben offenen Austrittsschacht 11. Über einen am unteren Ende des Austrittsschachtes

do 11 angeordneten Spalt 12 kann Raumluft in den Schacht 11 eintreten. Sie vermischt sich innerhalb des Austrittsschachtes 11 mit der über die Düsenöffnungen 10 hinzutretenden, temperierten Luft aus dem Luftkanal 5. In einem innerhalb der Verkleidung 2 oberhalb des

ds Luftkanals 5 gebildeten längsverlaufenden Heizschacht 13 befindet sich ein mit Rippen 14 versehener Nachheizkörper 15, der an eine aus einem nicht dargestellten Warmwassei kessel gespeiste Verteilerlei-

lung 16 angeschlossen ist. Zweck dieser Nachheizkörper 15 ist es, Abweichungen des Wärmebedarfs in den einzelnen Fahrgasträumen 1, wie sie beispielsweise durch wechselnde Besetzung der Abteile, durch das Öffnen von Fenstern oder Türen usw. entstehen, durch zusätzliche Wärmezufuhr auszuregeln. Bei der Klimaanlage nach dem Hauptpatent ist zu diesem Zweck jeder Nachheizkörper einzeln über ein Magnetventil an die Verteilerleitung zuschaltbar, wobei die Steuerung des Magnetventils jeweils durch einen in dem betreffenden Fahrgastraum befindlichen Raumthermostaten erfolgt.

Im vorliegenden Fall erfolgt der Ausgleich von Wärmebedarfsänderungen in den Fahrgasträumen mit Hilfe eines aus dem Luftkanal 5 über eine steuerbare Öffnung 18 abgezweigten, durch die Pfeile 17 veranschaulichten Teilluftstromes, welcher innerhalb des Heizschachtes 13 an dem Nachheizkörper 15 entlanggeführt wird und über ungesteuerte Ausströmöffnungen 19 in den Fahrgastraum 1 austritt. Zur Steuerung dieser Öffnung 18 dient eine von einem Drehmagneten 20 betätigte Luftklappe 21, die in der mit vollen Linien dargestellten .Schließlage die Öffnung 18 verschließt. Die Steuerung des Drehmagneten 20 erfolgt in bekannter Weise mittels eines nicht dargestellten Raumthermostaten, bei dessen Ansprechen der Drehmagnet 20 die Luftklappe 21 in die mit strichpunktierten Linien dargestellte geöffnete Lage bringt. In dieser Position deckt die Luftklappe 21 einen Teil der Einströmöffnung zum Luftführungsschacht 8 ab, so daß der über die Düsenöffnungen 10 in den Ausströmschacht 11 geführte Tcilluftstrom eine starke Drosselung erfährt. Durch die Ausbildung und relative Lage der Luftklappe 21 in bezug auf die Einströmöffnung 9 kann man erreichen, daß der von der geöffneten Luftklappe 21 abgedeckte Teilquerschnitt des Luftzuführungsschachles 8 etwa mit dem Querschnitt der in den Heizschacht 13 führenden Öffnung 18 des Luftkanals 5 übereinstimmt. Es ist dann die dem Fahrgastraum 1 insgesamt zugeführte Luftmenge in beiden Lagen der Luftklappe 21 etwa gleich groß.

Durch die vorgesehene Art der Steuerung der Nachheizkörper 15 wird beim Schließen der Luftklappe 21 ein fast schlagartiges Unterbrechen der zusätzlichen Beheizung des Fahrgastraumes 1 über die Ausströmöffnungen 19 erreicht, da die Luftzirkulation im Heizschacht 13 unterbunden ist und eine Wärmeabstrahlung nach außen durch die wärmeisolierende Auskleidung 22 des Heizschachtes 13 weitgehend verhindert wird. Aul diese Weise können die durch das öffnen bzw Schließen der Luftklappe 21 entstehenden, vorüberge henden Temperaturschwankungen sehr klein gehalter werden.

Beim Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 bis A befinden sich die Ausströmöffnungen 19 für die vorr Nachheizkörper 15 erwärmte Luft unterhalb der durch die strichpunktierte Linie 23 angedeuteten Abteilsitzc an der dem Fahrgastraum zugewendeten Längswand 24 der Heizverkleidung 2. Die Ausführung der Klimaanla ge nach F i g. 5 bis 7 unterscheidet sich von derr vorerwähnten Konstruktionsbeispiel im wesentlicher nur durch die Anordnung der erwähnten Ausströmöff nungen 19. Diese münden unmittelbar neben der Düsenöffnungen 10 in den vertikalen Austrittsschach 11 des betreffenden Fahrgastraumes 1 aus. In Austrittsschacht 11 findet daher eine Vermischung de; dem Luftkanal 5 unmittelbar entnommenen, über der Schacht 8 zugeführten temperierten Teilluftstromes mi der vom Nachheizkörper 15 erwärmten Luft statt, it F i g. 5 ist ein in die Verkleidung 2 eingebautes Leitblecl 25 ersichtlich, welches den aus dem Luftkanal ί abgezweigten und über die Öffnung 18 geführtei Teilluftstrom zum Heizschacht 13 hin ablenkt. De Teilluftstrom ist wieder durch die Pfeile 17 veranschau licht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einkanal-Klimaanlage für Schienenfahrzeuge, mit einem einen Heizteil und einen Kühlteil enthaltenden, luftbeaufschlagten Klimaaggregat, das einen den Fahrgasträumen ständig zuströmenden, den Heiz- oder Kühlbedarf des vollbesetzten Wagens deckenden temperierten Luftstrom liefert, und mit von Raumthermostaten gesteuerten Nachheizkörpern zum Ausgleich von Bedarfsdifferenzen in den Fahrgasträumen, wobei der von einem Warmwasserlufterhitzer gebildete Heizteil des Klimaaggregats und die Nachheizkörper an einen elektrisch beheizten Warmwasserkessel anschließbar sind und die Heizleistungen der Nachheizkörper je über ein von den Raumthermostaten betätigtes Stellglied geregelt sind, nach Patent 23 08 839, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Nachhoizkörper (15) mit einem über eine steuerbare Öffnung (18) des Luftkanals (5) aus dem Luftstrom abgezweigten TeiJluftstrom (17) beaufschlagbar und die vom Nachheizkörper (15) erwärmte Luft den Fahrgasträumen (1) über gesondert angeordnete Ausströmöffnungen (19) zuführbar ist.

2. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jedem Nachheizkörper (15) zugeordnete Öffnung (18) des Luftkanals (5) in an sich bekannter Weise von einer Luftklappe (21) steuerbar ist, die von einem vom Raumthermostaten des betreffenden Fahrgastraumes (1) gesteuerten Drehmagneten (20) betätigt ist.

3. Klimaanlage nach Anspruch 2, mit einem in jedem Abteil im Bereich unterhalb des Abteilfensters vorgesehenen, aufwärtsführenden Austrittsschacht, der mit einem aus dem Luftkanal abgezweigten, über Düsenöffnungen in den Austrittsschacht eintretenden Teilluftstrom beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftkanal (5) einen mit dem Austrittsschacht (H) verbundenen, längsverlaufenden Luftzuführungsschacht (8) mit im Bewegungsbereich der Luftklappe (21) gelegener und von dieser mitgesteuerter Einströmöffnung (9) enthält, wobei der bei geöffneter Luftklappe (21) abgedeckte Teilquerschnitt des Luftzuführungsschachtes (8) etwa mit dem Querschnitt der zum Nachheizkörper (15) führenden Öffnung (18) des Luftkanals (5) übereinstimmt.

4. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnungen (19) für die vom Nachheizkörper (15) erwärmte Luft in an sich bekannter Weise unter den beiden Sitzbänken (23) nahe der fensterseitigen Fahrzeuglängswand angeordnet sind.

5. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Nachheizkörper (15) erwärmte Luft in der Nähe der unmittelbar aus dem Luftkanal (5) gespeisten Düsenöffnungen (10) in den Austrittsschacht (11) geleitet ist.