DE2710766A1

DE2710766A1 - Einrichtung zur beeinflussung der temperatur des fahrer- und fahrgastraumes eines schienengebundenen nahverkehrsmittels, z.b. einer strassenbahn, einer untergrundbahn u.ae.

Info

Publication number: DE2710766A1
Application number: DE19772710766
Authority: DE
Inventors: Klaus Hermann; Wolfgang Hermann
Original assignee: SEICO IND ELEKTROWAERME GmbH
Current assignee: SEICO IND ELEKTROWAERME GmbH
Priority date: 1977-03-11
Filing date: 1977-03-11
Publication date: 1978-09-21

Description

Die Erfindun6 bezieht sich auf eine Einrichtung zur Be-
einflussung der Temperatur des Fahrer- und Fahrgastraumes eines schienengebundenen Nahverkehrsmittels, zum Beispiel einer Straßenbahn, einer Untergrundbahn u.ä.
mit Hilfe eines Wärmeträgers, der durch den Anfahr- und Bremswiderstand der Straßenbahn und/oder einen ileizwiderstand aufheizbar ist.
Straßenbahnwagen wurden, wie zum Beispiel die DT-AS 10 08 343, DT-AS 10 60 427 und bT-AS 11 09 204 zeigen, bisher immer mit Warmluft beheizt, die von elektrischen Widerständen erzeugt wird. Da Straßenbahnen in Anpassung an den Straßenverkehr standig bremsen und beschleunigen müssen, fällt in erheblicher Menge in Anfahr- und Bremswiderständen zu vernichtende Verlustenergie an, die in der kühlen Jahreszeit zur Erzeugung der in den Fahrgastraum geleiteten Warmluft benutzt wird. Eine Temperaturbegrenzung der Widerstände ist nicht ohne weiteres möglich, da beim Bremsen die gesamte im Fahrmotor anfallende Energie vernichtet werden muß.
Einrichtung zur Beeinflussung der Temperatur des Fahrer- und Fahrgastraumes eines schienengebundenen Nahverkehrsmittels, z.B. einer Straßenbahn, einer Untergrundbahn u.ä.
Die Widerstände werden daher oft zu heiß, was zu den gefürchteten Staubverbrennungen innerhalb der diese Widerstände umschließenden Gehäuse führt. Dies ist ein Sicherheitsrisiko. was bei Tunnelfahrten und bei sogenannten Unterpflasterbahnen besonders groß ist. Dies gilt insbesondere für den Sommerbetrieb, wenn die Abwärme nicht zur Erzeugung von Warmluft für die Beheizung des Fahrgastraumes benutzt werden kann. Die Widerstände sind also zu kühlen und es sind für den Sommerbetrieb zusätzliche Anfahr- und Bremswiderstände vorgesehen, die ihre Wärme in die Atmosphäre abgeben. Zwar kann Bremsenergie auch durch Rückspeisung in den Fahrdraht abgeleitet werden. Von dieser Möglichkeit wird jedoch bei Straßenbahnen nie Gebrauch gemacht, da dies zu teuer ist. Darüber hinaus ist ein Warmlufttransport aufwendig, da große Querschnitte erforderlich sind. Ferner ist Luft ein schlechter Wärmespeicher, so daß konstante Temperaturen innerhalb der Fahrgasträume mit Hilfe von Verlustwärme nicht zu erzielen sind. Es werden daher zusätzliche aus dem Netz gespeiste Heizwiderstände notwendig.
Den bekannten Heizsystemen ist also gemeinsam, daß infolge der unterschiedlichen Halteabstände,von Berg- und falfahrten und ähnlichem die Heizleistung beim Anfahren und Bremsen unterschiedlich anfällt. Da keine Speichermöglichkeit vorhanden ist, muß während dieser Perioden Heizleistung in die Atmosphäre abgeführt und kann nicht dem Fahrgastraum zugeführt werden, anderenfalls eine über heizung stattfinden würde. In den Perioden, in denen kein Anfahr-und Bremsstrom zur Verfügung steht, muß dagegen mit Netzstrom geheizt werden. Die Beheizung von Straßenbahnwagen läßt daher viele Wünsche offen.
Aus der DT-AS 17 55 964 ist eine Heiz- und Lüftungsvorrichtung für den Fahrgastraum eines Fahrzeuges bekannt, die Wärmetauscher aufweist, die aus an den Wänden nahe des Fußbodens des Fahrgastraumes angeordneten rohrförmigen, länglichen Heizkörpern bestehen, welche von einer Heizflüssigkeit durchflossen werden und von Gehäusen umgeben sind, durch die von einem oder mehreren Ventilatoren ein Luftstrom geblasen und anschließend in den Fahrgastraum geleitet wird, wobei an einem Ende eines jeden Wärmetauschers ein Luftverteilerkasten angeschlossen ist, der eine oder mehrere Regelklappen aufweist, deren Stellung durch einen in der Heizflüssigkeit angeordneten Thermostaten gesteuert ist, um dem Wärmetauscher Innen- oder Außenluft zuzuführen. Die Heizflüssigkeit wird dort von der wärme eines Verbrennungsmotors aufgeheizt, die bekannte Vorrichtung ist also auf die Verhältnisse in Omnibussen ausgerichtet, bei denen die oben antgeführten elektrischen Anfahr- und Bremsprobleme nicht vorliegen.
Ähnliches gilt für die Heizeinrichtung nach der DT-AS 1 530 634, in der ein Steuersystem beschrieben ist, das bei einem Flüssigkeits-Heizsystem zur Aufheizung des Fahrgastraumes eines Omnibusses sicherstellt, daß der zum Motor rückströmende Wärmeträger auf einer Temperatur gehalten wird, die dem Verbrennungsmotor nicht schadet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die lieizsysteme von Nahverkehrsmitteln zu verbessern, damit sie leichter als bisher an die jeweiligen Erfordernisse anzupassen sind und einen besseren Wirkungsgrad aufweisen.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung einer Flüssigkeit, insbesondere ist diese Aufgabe gelöst durch die Kombination nachfolgender Merkmale: a) als nrmetrger dient eine Flüssigkeit, b) der Anfahr- und Bremswiderstand sowie der zusätzliche Heizwiderstand bilden mit dem zugeordneten Wärmeträger je einen eine Umwälzpumpe aufweisenden Wärmekreislauf, * als Wärmeträger c) beide Wärmekreisläufe sind über ein Misch- und Regelventil miteinander verbunden, d) der den Anfahr- und Bremswiderstand enthaltende Wärmekreislauf weist eine höhere Temperatur als der den zusätzlichen Heizwiderstand enthaltende Wärmekreislauf auf und e) an dem den Heizwiderstand enthaltenden Wärmekreislauf sind im Fahrgastraum befindliche, mit einem Gebläse versehene Wärmetauscher in Parallel schaltung angeschlossen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüche.
Durch die Erfindung wird erstmals eine Flüssigkeit als Wärmeträger im Straßenbahnbetrieb benutzt, die an die einzelnen Heizstellen im Fahrgastraum leicht zu verteilen ist. Da ein Zweikreissystem verwendet wird, wobei der höhere Temperaturen aufweisende Kreis über die Verlustenergie aufgeheizt wird und seine Wärme energie über einen Wärmetauscher an einen zweiten Kreis abgibt, der mit niedrigerer Temperatur arbeitet und die Heizstellen im Fahrgastraum des Straßenbahnwagens versorgt, kann die Verlustenergie besser als bisher ausgenutzt und erstmals gespeichert werden. Die beim Bremsen sekundenweise auftretenden Stromstärken liegen bei etwa 2 000 Ampere, so daß im Schnitt mit ca. 20 Kilowatt Abfallwärme während des Fahrbetriebes einer Straßenbahn zu rechnen ist.
Mit Hilfe des flüssigen Wärmeträgers, vorzugsweise mit Frostschutzmittel versehenes Wasser, wird eine Wärmespeicherung erzielt, so daß auch bei beschleunigungs- bzw. verzögerungsfreiem Fahren der Straßenbahn Wärmeenergie zur Verfügung steht. Durch die Wärmespeicherung wird auch das bisher gefürchtete Uberhitzen der Heizwiderstände vermieden, da die Einrichtung auf eine ungefährliche definierte Temperatur eingestellt werden kann, so daß auch bei Unterpflasterbahnen alle Sicherheitsanforderungen einfacn zu erfüllen sind. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die in Wärmeenergie umgesetzte Verlustenergie über ein Absorber-Kühlaggregat zur Kühlung des Wärmeträgers des zweiten Kreises benutzt werden kann, so daß die Einrichtung bei niedrigen Außentemperaturen als Heizanlage und bei hohen Außentemperaturen als Kühlanlage arbeiten kann. Der Fahrgastraum kann daher stets auf eine vorgegebene Temperatur gebracht und auf dieser gehalten werden. Mit Hilfe der den Wärmetauschern zugeordneten Gebläse kann die Luft im Fahrgastraum im Umluftbetrieb oder aber auch mit Frischluft vermischt bzw. mit reiner Frischluft ohne Aufheizung umgewälzt werden. über den netzstrombeheizten Widerstand kann der Wärmeträger des zweiten Wärmekreislaufes auf eine den Fahrgastraum temperierende Temperatur gebracht werden, bevor der Straßenbahnwagen im Winterbetrieb ausläuft oder aber um diesen bei langen Standzeiten an Haltestellen oder langem Gefälle bzw. steigungsfreien Strecken, in denen kein Anfahr- oder Bremsstrom auftritt, auf Temperatur zu halten. Schließlich kann beispielsweise bei sehr langen Gefällstrecken Wärmeleistung des ersten Wärmekreislaufes über den zusätzlichen Kühler in die Atmosphäre abgeführt werden, so daß Überhitzungen mit Sicherheit vermieden werden.
Die Erfindung ist nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Heizungsschemas beschrieben.
In einem nur angedeuteten Fahrgastraum FR ist ein Warmwasserkreislauf A installiert, an dem die zur Heizung des Fahrgastraumes erforderliche Anzahl von Wärmetauschern W1 bis Wn in Parallelschaltung angeschlossen sind. Jedem Wärmetauscher ist ein motorgetriebenes Gebläse G1 bis Gn zugeordnet. Je ein Wärmetauscher und sein zugeordnetes Gebläse bilden eine jeweils in einem Gehäuse angeordnete Baueinheit, die an hierfür geeigneten Stellen der Fahrzeugkonstruktion angeordnet sind, zum Beispiel in der Seitenwandverkleidung und/oder unter Sitzen. Die genannten Gehäuse weisen mit Regelklappen versehene Öffnungen auf, die zum Fahrgastraum führen und mit Atmosphäre verbunden sind, um sowohl Umluft als auch Frischluft dem Wärmetauscher zuführen zu können. Diese Einrichtungen sind an sich bekannt und, da sie nicht Gegenstand der Erfindung sind, weder beschrieben noch dargestellt.
Eine Umwälzpumpe P1 im Warmwasserkreislauf A sorgt für den Zwangsumlauf des Wärmeträgers, im vorliegenden Falle mit einem Frostschutzmittel versetztes Wasser. Ferner ist in den Warmwasserkreislauf A ein Heizwiderstand NH eingefügt, der vom Netzstrom gespeist ist. über ein stickstoffbeaufschlagtes geschlossenes Ausdehnungsgefäß AG wird dem Wärmeträger ein vorbestimmter Druck aufgezwungen.
über ein Drosselventil DR und eine Leitung L1, die ein Ventil V aufweist, und eine Leitung L2 ist ein zweiter Wärmekreislauf, der Heißwasserkreislauf B mit dem beschriebenen Warmwasserkreislauf A verbunden, und zwar über ein Regel- und Mischventil RV. Der Heißwasserkreislauf B wird von den Fahrmotoren der Straßenbahn zugeordneten Anfahr- und Bremswiderständen auf ca. IlO0C aufgeheizt, die in einem gleichzeitig als Speicher dienenden Heizaggregat BH angeordnet sind. Auch hier ist dem Heizaggregat ein Gebläse G zugeordnet. über eine Umwälzpumpe P2 wird einZwangsumlauf des Wärmeträgers, ebenfalls mit Frostschutzmittel versetztes Wasser, erzwungen. Ferner ist ein Kühler K vorgesehen, über den Uberschußwärme in die Atmosphäre abgegeben werden kann. Darüber hinaus sind noch eine Drossel DR sowie ein stickstoffbeaufschlagtes geschlossenes Ausdehnungsgefäß AG2 vorgesehen.
Schließlich ist in den Heißwasserkreislauf B eine Adsorptions-Kältemaschine XtI eingeschaltet, durch die ein Wärmeträger auf etwa +1 bis 20C gekühlt werden kann, der über einen weiteren Wärmetauscher KT den Wärmeträger des Warmwasserkreislaufes A bei abgeschaltetem Heizwiderstand NH kühlt. über die im Fahrgastraum befindlichen Wärmetauscher W1 bis Wn dirchströmt.
diesem Felle mit gekühlter Luft versorgt werden. ist eine solche Adsorption-Kältemaschine vorgesehen, so müssen die im Fahrgastraum befindlichen Wärmetauscher jeweils mit einer Kondenswasser-Ableiteinrichtung versehen sein, die hier ebenfalls nicht dargestellt ist.
Während des Fahrbetriebes wird der Heißwasserkreislauf B durch den Anfahr- und Prerisstrom aufp;eheizt. Das aufgeheizte Wasser gelangt über die Leitung L1 und das Ventil V in den Warmwasserkreislauf A, wo es die einzelnen Wärmetauscher W1 bis Wn durchströmt.
Das abgekühlte Wasser wird ijber die Leitung L, und das Regel- und Mischventil RV dem Heißwasserkreislauf B wieder zugeführt. Die an den genannten Wärmetauschern anfallende Wärme wird über die Gebläse G1 bis Gn im Umluftbetrieb bzw. Umluft mit Frischluft vermischt in den Fahrgastraum überführt.
Fällt mehr Verlustwärme an, als iiber den Warmwasserkreislauf abgeführt werden kann, so wird über das Gebls G und den Kühler K die überschüssige Verlustwärme in die Atmosphäre abgeführt.
Im Sommerbetrieb wird durch den Heißwasserkreislauf B die Adsorptions-K<iltemaschine KM betrieben und der dort befindliche Wärmeträger auf etwa +1 bis 20C abgekühlt. ttber den Warmetauscher KT im Warmwasserkreislauf A wird der dortige Wärmeträger abgekühlt, so daß die über die Gebläse G1 bis Gn umgewälzte Un- bzw. Frischluft durch die Wärmetauscher W1 bis Wn gekühlt wird.
Durch hier nicht näher dargestellte Thermostaten, die Teile eines ebenfalls nicht dargestellten Regelkreises sind, kann die Temperatur im Fahrgastraum FR auf der jeweils gewünschten Höhe gehalten werden. Anstelle der Adsorptions-Kältemaschine kann auch eine Kompressions-Kältemaschine verwendet werden.

Claims

Patentan speiche 1.)Einrichtung zur Beeinflussung der Temperatur des Fahrer-und Fahrgastraumes eines schienengebundenen ITahverkehrsmittels, beispielsweise einer Straßenbahn, einer Untergrundbahn u.a. mit Hilfe eines aufgeheizten Wärmeträgers, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der wärmeträger eine Flussigkeit ist, dercn wärme über Wärmetauscher in die aufzuheizenden Fahrer- und Fahrgasträume überführt wird.
2. Einrichtung zur Beeinflussung der Temperatur des Fahrgastraumes einer Straßenbahn mit hilfe eines Wärmeträger, der durch den Anfahr- und Bremswiderstand der Straßenbahn und/oder durch einen Heizwiderstand aufheizbar ist, insbesondere nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t durch die Kombination folgender, für sich allein teilweise bekannter Merkmale: a) als Wärmeträger dient eine Flüssigkeit, b) der Anfahr- und Bremswiderstand (BH) sowie der zusätzliche Heizwiderstand (NH) bilden mit dem zugeordneten Wärmetriger je einen eine Umwälzpumpe (P1 P2) aufweisenden Wärmekreislauf (A, B), c) beide Wärmekreisläufe (A, B) sind über ein Misch- und Regelventil (RV) und Leitungen (L1, , L2) miteinander verbunden, d) der den Anfahr- und Bremswiderstand (Bit) enthaltende Wärmekreislauf (B) weist eine höhere Temperatur als der den zusätzlichen Ileizwiderstand (ITII) enthaltende Wärmekreislauf (A) auf, e) an dem den Ifeizwiderstand (NH) enthaltenden Warmekreislauf (A) sind im Fahrgastrallm (FR) befindliche, mit einem Gebläse (G1 bis Gn) versehene Wärmetauscher (W1 bis Wn) in Parallelschaltung angreschlossen.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß beide Wärmekreisläufe CA, B) über eine Absorptions-Kältemaschine (KM) miteinander verbunden sind, die über den Anfahr- und Bremswiderstand (BH) enthaltenden Wärmekreislauf (B) beheizbar ist.
4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e -k c n n z e i c h n e t , daß der Anfahr- und Bremswiderstand (BH) enthaltende Wtirmekreislauf (B) einen zusatzlichen Kühler (K) aufweist.
5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis , dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die in Fahrgastraum (FR) befindlichen Wärmetauscher (W1 bis Wn) von auf ca. 700C erhitztem oder auf ca. 2 0c gekühltem Wasser durchflossen sind und daß sie durch die Geblase (G1 bis Gn) mit Luft aus dem Fahrgastraum (FR) oder mit Frischluft oder mit Umluft mit Frischluft vermischt beaufschlagbar sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß mit dem Wärmetauscher (KT) des Wärmekreislaufes (A) eine Kompressions-Kaltemaschine verbunden ist.