-
Luftheizung und -erneuerung in Fahrzeugen, insbesöndere Eisenbahnfahrzeugen
Die Lüftung und Heizung von Fahrzeugen, insbesondere Eisenbahnpersonenwagen, ist
bisher so unvollkommen geblieben, weil es sich hier um recht niedrige und im Verhältnis
zur Personenzahl sehr kleine Räume handelt. Die zur Lüftung erforderliche Frischluftmenge
richtet sich nach der Personenzahl, und so ergibt sich ein um so häufigerer Luftwechsel,
je größer das Verhältnis von Personenzahl zu Rauminhalt ist. Mit zunehmender Häufigkeit
der Lufterneuerung steigert sich aber die Schwierigkeit, diese ohne Zugbelästigung
durchzuführen. Bisher ging man dieser schwierigen Aufgabe meist dadurch aus dem
Wege, daß man den Grad der Lüftung der mehr oder -weniger vorhandenen Einigung der
Reisenden überließ. Herbeigeführt wurde die Lüftung in der Hauptsache durch das
Öffnen der Fenster oder der an der Decke befindlichen Saughutzen. Bei der Lüftung
von Schnelltriebwagen werden die Schwierigkeiten noch größer wegen des mit Rücksicht
auf den Luftwiderstand niedrigst und kleinstmöglich zu haltenden Ouerschnittes.
Hierbei ist jedoch das bisherige Umgehen der Aufgabe nicht möglich, weil ein Öffnen
der Fenster bei den hohen Fahrgeschwindigkeiten den Fahrwiderstand unzulässig erhöht.
Es kommt in diesem Falle nur eine künstliche Lüftung in Frage, mit welcher aus Gewichts-
und Raumersparnisgründen die Heizung vereinigt werden sollte. Meist will man diese
Aufgabe unter Vermeidung von Zugerscheinungen durch Zuführung der Luft mit ganz
geringer Eintrittsgeschwindigkeit lösen. Dabei hat aber die Luft ganz verschiedene
Strömungsrichtungen je nach ihrem Wärmeunterschied gegenüber der Umgebung, wie dies
die Fig. i und zeigen: Bei Eintritt kalter Luft sinkt diese nach Verlassen der Zuführungsleitung
sofort nach unten, ohne im oberen Wagenteil die Lufterneuerung zu bewirken (Fig.
i), während eingeführte warme Luft infolge ihres Auftriebes nach oben steigt (Fig.
a), ohne' den unteren Wagenraum in größerem Ausmaße zu heizen.
-
Zu gleichmäßiger Durchlüftung dichtbesetzter großer Räume, z. B. Theater,
läßt man deshalb im Sommer die Kaltluft aus vielen, gleichmäßig verteilten Deckenöffnungen
herabfallen und durch ebensolche Bodenöffnungen austreten, setzt auch manchmal noch
Stauscheiben vor die Deckenöffnungen, damit nicht ganz geschlossene Kaltluftsäulen
die Insassen darunter treffen; im Winter läßt man die Heizluft umgekehrt am Boden
ein- und durch die Deckenöffnungen ausströmen. Im engen und niedrigen Raum der Eisenbahnfahrzeuge
sind solche Lösungen aber nicht richtig durchführbar, und der bekannte Behelf mit
wenigen Deckenhutzenöffnungen und Heizkörpern am Boden wird zudem in seiner Wirkung
noch zusätzlich gestört durch
den sehr starken Wärmeaustausch an
den Fensterflächen, welche besonders bei neuzeitlichen Schnellfahrzeugen einen großen
Teil der Seitenwände ausmachen.
-
Vereinzelte Lüftungseinrichtungen dichtbesetzter Räume mit hoher Lufteintrittsgeschwindigkeit
blieben naturgemäß ganz. an sehr hohe Theater- und Versammlungsräume gebunden, wo
der waagerecht austretende Luftstrahl in einem ausgiebigen Notraum weit über den
Köpfen der Insassen verströmte. Auch das besonders bei Schiffsräumen bisher angewandte
Verfahren, die kalte oder warme Luft durch einen Strahl von verhältnismäßig hoher
Geschwindigkeit in den Raum zu leiten, um der Luft eine der natürlichen entgegenwirkende
Strömungsrichtung zu geben, läßt sich bei der vorliegenden' Aufgabe wegen der dichten
Besetzung und äußersten Raumbeschränkung nicht anwenden.
-
Die Schwierigkeiten wären erst dann überwunden, wenn gewissermaßen
eine Umflutung des von den Reisenden besetzten Raumes mit Strömungsluft gelänge,
wie es Fig.3 in einem Großraumwagen und Fig.4 in dein Abteil eines aufgeteilten
Wagens mit Seitengang zeigt, etwa unter Benutzung des aus der Strömungsphysik bekannten
Aufprallvorgangs von Gasen oder Flüssigkeiten auf eine Staufläche und des hierdurch
bedingten Ablenkens senkrecht zur ursprünglichen Strömungsrichtung. Die Erfindung
verwirklicht eine solche Luftheizung und -ernenerung in Fahrzeugen, insbesondere
Eisenbahnfahrzeugen, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender :Merkmale: i.
Die Luft wird mit hoher Geschwindigkeit eingelassen.
-
2. Die Einlaßöffnungen sind gegeneinander oder gegen eine Wagenfläche
gerichtet, wobei die Luftströme aufeinander oder auf die Fläche prallen.
-
3. Die Ein- und Auslaßöffnungen sind so angeordnet, daß die durch
den Aufprall abgelenkte Luft ini wesentlichen in zwei etwa entgegengesetzten Richtungen
(las Wageninnere durchströmt.
-
Die Gestaltung der Erfindung ist in den Fig.5 bis 9 dargestellt. Fig.5
zeigt den Querschnitt eines Großraumwagens mit den Einrichtungen zur Luftheizung
und -erneuerung, die Fig. 6 bis 8 zeigen Einzelheiten der Strömungsvorgänge, Fig.9
(Querschnitt) gibt die Erfindung in Anwendung auf einen Abteilwagen wieder.
-
Bei einem Großraumwagen nach Fig. 5 erfolgt die Luftzuführung im Mittelgang
21 durch die Öffnungen 28. Dadurch, daß hier immer zwei Lufteintrittsöffnungen -28
einander gegenüberliegen, .prallen die mit hoher Geschwindigkeit ins Wageninnere
eintretenden Luftströme aufeinander, wie dies Fig. <, in größerem Maßstab erkennen
läßt. Die große Strömungsenergie ist nötig, weil die Luftströmung (vgl. Fig. i und
a) teilweise gegen ihre natürliche Auftriebs- bzw. Abfallreigung gerichtet werden
muß. Durch ihren Aufprall werden die Luftstrahlen rechtwinklig zur ursprünglichen
Richtung in dünner Schicht wirbelfrei abgelenkt, und zwar gleichmäßig nach allen
Seiten. Da an der Aufprallstelle die Luftstrahlen zwangsläufig außerordentlich ausgebreitet
werden, wird ihre Geschwindigkeit sehr schnell herabgesetzt. Zugleich -wird durch
die mit großer Oberfläche sich «-eiterbewegenden Luftschichten erreicht, daß beim
Einblasen von «-armer Luft eine schnelle Übertragung der Wärine auf die schon im
Wagen befindliche Luft stattfindet. Hierdurch «-erden hohe Eintrittstemperaturen
der Luft ermöglicht, was für die Wirtschaftlichkeit einer reinen Luftheizung ausschlaggebend
ist.
-
Der Abstand der Luftzuführungen in Längsrichtung des Wagens ist im
allgemeinen durch die Einrichtungsgegenstände, hier durch die Sitze, bestimmt und
möglichst klein gehalten. Die von jeder Aufprallstelle sich seitlich bewegenden
Luftströmungen setzen sich mit den entsprechenden der -Nachbarstelle so zusammen,
daß immer Hauptstromrichtungen nach der Decke oder nach dein Fußboden zu entstehen.
An der Wagendecke .2o wird nun die Luft durch die Deckenflächen abgelenkt und strömt
in der oberen Hauptbewegungsrichtung 22 weiter, während die nach unten strömende
Luft am Fußboden in die untere Hauptbewegungsrichtung 23 abgebogen wird. Beide Strömungen
gehen dann an der Wagenaußenwand hin zur gemeinsamen Austrittsstelle 2q. an der
Unterkante der Fenster a5. Hierdurch wird einmal durch die obere Strömung 22 die
im oberen Wagenteil sich ansammelnde verbrauchte Luft vollständig abgeführt, ohne
daß die an den Fenstern stark abgekühlte Luft auf die dort sitzenden Reisenden herabfällt.
Außerdem wird durch die untere Strömung 23 die Lüftung und Erwärtnung des Fußbodens
erreicht, ohne daß die ihn bestreichende (auftrocknende) Luft in den Atmungsbereich
der Reisenden gelangt.
-
Die Raumstellen in Kopfhöhe der stillsitzenden Reisenden liegen nicht
im Bereich der Hauptströmungen, sondern in dein der erheblich langsameren, in ihrer
Richtung bestimmten Ausgleichsströmungen. Dadurch werden auch an diesen empfindlichsten
Stellen Zugerscheinungen sowie die unmittelbare Berührung mit der noch wärmeren
Heizluft vermieden. Für die im Gang umhergehenden Reisenden ist die Luftbewegung
und Temperaturabweichung nicht weiter unangenehm.
Da der Einfluß
der natürlichen Strömung der Luft im Sommer wie im Winter außerordentlich verschieden
ist (siehe Fig. i und 2), würden die Hauptbewegungen der Luft bei einer Anordnung
der Einströmöffnungen wie in Fig.6 auch unterschiedlich ausfallen: es würde im Sommer
die untere Strömung vorherrschen und im Winter die obere. Dem wird in einfacher
Weise durch Verstellen der Eintrittsstrahlrichtungen begegnet, wodurch die Energie
und Menge der nach oben oder nach unten strömenden Luft geändert wird. Die Eintrittsstrahlen
sind dabei immer entgegen der natürlichen Luftströmung gerichtet, also im Sommer
nach oben (Fig. 7) und im Winter nach unten (Fig. 8). Die Einstellung der Luftstrahlen
kann durch Gelenke 31 an den Zuführungsrohren erfolgen, jedoch werden im allgemeinen
zwei Hauptstellungen genügen, so daß die Einstellung durch Verdrehen der winkligen
Stutzen 28 (Fig. 5) um i8o° erfolgen kann.
-
Bei der durch das Verfahren anwendbaren größeren Eintrittsgeschwindigkeit
der in die Fahrgasträume eingeführten-Frischluft ist es möglich, die Bauteile für
die Inneneinrichtung, beispielsweise die Stützrohre 32 der Sitze u. dgl., trotz
ihrer kleinen Querschnitte als Zuleitungen für die #Frischluft zu benutzen.
-
Durch die Auslaßschlitze 2,4 kann die Luft auf dem kürzesten Wege
direkt nach außen geführt werden (Öffnung 33, Fig. 5). Da aber bei Seitenwind die
Druckverhältnisse der Wagenseiten sehr verschieden sind, wodurch einmal im Wagen
einseitige Luftbewegungen entstehen können, andererseits aber auch mit hohem Innendruck
gearbeitet werden müßte, werden die Austrittsöffnungen dahin verlegt, wo ein möglichst
gleichmäßiger, nicht so hoher Außendruck herrscht. Ferner wird die Abluft von den
Auslaßschlitzen 24 am unteren Fensterrahmen in der Außenwand durch feuchtigkeitsbeständige
Leitungen 34 nach der unteren Wagenverkleidung geführt. Daher wird auch der. Feuchtigkeitsniederschlag
der abkühlenden Luft gut abgeführt und ein Ver= rotten der Wagenteile durch eindringende
Feuchtigkeit vermieden. Um die Mündungsdrücke unabhängiger von den Strömungsverhältnissen
an der Wagenaußenwand zu machen, können die Austrittsöffnungen 35 etwas aus der
Wagenverkleidung herausgeführt und außerdem mit Sogleisten 36 umgeben werden.
-
Durch eine Abstimmung der Eintritts- und 'Austrittsquerschnitte der
Luft wird erreicht, daß in Abteilen mit besonders unangenehmer Abluft, z. B. Aborten,
Küchen u. dgl., ein niedrigerer Druck als in den Fahrgasträumen herrscht, so daß
eine Geruchbelästigung der Reisenden durch Übertreten von Luft aus diesen Räumen
vermieden wird.
-
Ferner besteht die Möglichkeit, in bekannter Weise die Auslaßschlitze
im Wagen als Aschbehälter auszubilden, so daß Asche, Reste von Zigarren u. dgl.
nach außen abgeführt werden. Häufig wird es genügen, diese Behälter in der Nähe
der Auslaßschlitze 2.a. anzubringen, so daß der entstehende Qualm mit der Abluft
nach außen strömt.
-
Bei der unmittelbaren Verbindung des Innenraumes des Wagens mit der
Außenluft durch die Abluftleitungen können die meist von den Rädern stammenden Geräusche
im Wageninnern unangenehm hörbar `-erden. Diese Schallübertragung kann dadurch stark
herabgesetzt werden, daß in die Abluftsammelleitungen eine Schalldrossel eingebaut
wird, z. B. eine Verengung 37 (Fig. 5) mit nachfolgender sanfter Erweiterung, durch
die die Luft mit erheblicher Geschwindigkeit strömen muß, ohne doch im ganzen merklich
an Energie zu verlieren.
-
Fig.9 zeigt einen Abteilwagen, bei dem die Lufteinführung beispielsweise
an Stellen unterhalb der Sitze oder an den Wänden, an der Decke oder am Fußboden
angeordnet ist, also da, wo man die Wirkung des auf den ersten Strahl auftreffenden
zweiten Luftstrahles ersetzen kann durch eine ausreichend große Prallfläche. Teilweise,
z. B. beim Anblasen der senkrechten Wände, wie der Wand 41, läßt sich wie im Großraumwagen
die Teilung der für die Hauptströmungen erforderlichen Luftmengen jeweils für Sommer-
oder Winterlüftung durch Einstellen des Einblasewinkels der Stutzen 28 erreichen.
Im übrigen wird diese Bemessung durch Ab- oder Zuschalten entsprechenderLufteintrittsöffnungen
erreicht.