EP4178818A1 - Verfahren zum betrieb einer klimaanlage für ein fahrzeug und klimaanlagenanordnung - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer klimaanlage für ein fahrzeug und klimaanlagenanordnung

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Publication number
EP4178818A1
EP4178818A1 EP21762386.7A EP21762386A EP4178818A1 EP 4178818 A1 EP4178818 A1 EP 4178818A1 EP 21762386 A EP21762386 A EP 21762386A EP 4178818 A1 EP4178818 A1 EP 4178818A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air
conditioning system
passenger compartment
vehicle
passengers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21762386.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Hildebrandt
Gerhard Reiss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
Publication of EP4178818A1 publication Critical patent/EP4178818A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D27/00—Heating, cooling, ventilating, or air-conditioning
    • B61D27/0018—Air-conditioning means, i.e. combining at least two of the following ways of treating or supplying air, namely heating, cooling or ventilating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00357—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
    • B60H1/00371—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles carrying large numbers of passengers, e.g. buses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00735—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models
    • B60H1/00742—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models by detection of the vehicle occupants' presence; by detection of conditions relating to the body of occupants, e.g. using radiant heat detectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
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    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00735—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models
    • B60H1/00785—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models by the detection of humidity or frost
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00821—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being ventilating, air admitting or air distributing devices
    • B60H1/00835—Damper doors, e.g. position control
    • B60H1/00849—Damper doors, e.g. position control for selectively commanding the induction of outside or inside air

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an air conditioning system for a vehicle for passenger transport, the air conditioning system, depending on a current number of passengers in a passenger compartment of the vehicle (degree of occupancy), to maintain a predetermined minimum room air quality in the passenger compartment of fresh air volume flow to be introduced outside of the vehicle, and to an air-conditioning arrangement for carrying out this method.
  • the aim is to reduce the fresh air volume flow to the minimum permissible in terms of the relevant standards and, if necessary. further requirements to reduce .
  • this is only permissible if a current number of passengers in the passenger compartment is known.
  • the occupancy rate of a rail vehicle is determined in various ways.
  • the bearing weight of the vehicle in the elastic mounts (air springs) is determined.
  • the number of passengers currently in the vehicle can then be determined via the difference between the support weight and the vehicle weight divided by the assumed average weight of a passenger (usually 75 kg).
  • the number of passengers currently in the passenger compartment is determined by measuring the carbon dioxide (CO2) content in the room air using CO2 sensors in the circulating air intakes of the air conditioning systems. Expensive triple sensors for air temperature, humidity and carbon dioxide content are often used here.
  • CO2 carbon dioxide
  • the invention is based on the object of further developing a method of the type mentioned at the outset in such a way that the number of passengers currently in the passenger compartment of a vehicle for passenger transport can be determined in a more cost-effective manner and to specify a climate arrangement suitable for carrying out the method.
  • this object is achieved by a method for operating an air conditioning system according to the wording of claim 1 .
  • the method described at the outset is characterized in that the air-conditioning system uses measured air-conditioning values and a current value for at least one operating parameter of the air-conditioning system to determine and characterize a total water mass flow that is currently being emitted by the passengers in the passenger compartment a current number of passengers located in the passenger compartment is determined from the total water mass flow and a predetermined value for a water mass flow released by a passenger.
  • the method thus makes it possible to dispense with expensive sensors, such as those required to determine a CC ⁇ proportion of the room air.
  • temperature and humidity sensors are sufficient, the measured values of which form the basis for determining the current number of passengers in the passenger compartment in a suitable manner.
  • the determination of the degree of occupancy for the passenger compartment should take place under quasi-stationary conditions as far as the mass flows involved are concerned.
  • the term “quasi-stationary” is understood to mean that the result of the determination of the current number of passengers in the passenger compartment in the steady state remains within a tolerance band of +/- 10% (around the current mean value), preferably +/- 5%.
  • the air conditioning system preferably determines the current number of passengers in the passenger compartment using the following equation: rilp n : number of passengers Vf r fresh air volume flow [m 3 /h] pi : indoor air density [ kg/m 3 ] Xi specific indoor air humidity [ kg/ kg] Pf r fresh air density [ kg/m 3 ] Xf r specific humidity of the fresh air [kg/kg] rhp : water mass flow released by a person [kg/h] .
  • the air conditioning system can preferably be signaled with respective sensors for an outside temperature and an outside humidity of the fresh air, an inside or circulating air temperature and an inside be connected to the internal or circulating air humidity of the room air and to calculate the number of passengers currently in the passenger compartment as a value for the at least one operating parameter of the air conditioning system, use a current default value of the air conditioning control system or the train control system for the fresh air volume flow according to the current operating state of the air conditioning system .
  • the fresh air volume flow currently present could also be determined by measurement.
  • a water mass flow given off by a person results from the quotient of the latent heat loss of the person and the specific enthalpy of vaporization of the water.
  • the latent heat emission of humans, normally clothed and seated, can be taken from climate comfort standards for rail vehicles, such as EN 14813, EN 14750 or EN 13129.
  • the method presented here assumes that an overall balance for the water mass flow emerging from the passenger compartment is formed by the water mass flow introduced via the fresh air plus the water mass flow released by the passengers currently in the passenger compartment. It should be pointed out that condensation of water vapor in the vehicle, especially in the rail vehicle, must be avoided because it falsifies the mass balance and thus also the result. However, the probability of the vehicle falling below the dew point is low, particularly in the case of new rail vehicles, which are generally well insulated. Should condensation of the water vapor nevertheless occur, the method can be carried out, if necessary, taking into account corrections, with assumptions having to be made as to the extent to which the water vapor condenses in the vehicle.
  • air conditioning arrangement for a vehicle for passenger transport
  • the above-mentioned object is achieved by an air-conditioning arrangement according to claim 5.
  • air conditioning systems used in the prior art already include a large number of sensors required for carrying out the method described above, in particular temperature sensors for the interior air and the outside air/fresh air and a humidity sensor for the interior air.
  • the air conditioning system presented here is characterized in that the air conditioning system has a sensor for the outside humidity of the fresh air and is designed in such a way that, based on measured values supplied by the sensors and a current value for at least an operating parameter of the air conditioning system determines a total water mass flow which is currently being released by the passengers in the passenger compartment, and from the total water mass flow and a specified value for a water mass flow released by a passenger a current number of in passengers located in the passenger compartment.
  • the air conditioning arrangement for carrying out the method is only to be expanded by adding a sensor for the outside humidity of the fresh air.
  • Preferred embodiments of the air-conditioning system result from claims 6 to 8, with the sensor for measuring the outside humidity in particular being arranged in the area of a fresh air intake of the vehicle.
  • the latter permits a reliable measurement of the outside humidity, which is the basis for the water mass flow supplied from the outside, which is used to carry out the method for determining the current number of passengers in a passenger compartment.
  • the figure shows a longitudinal section of a car body of a rail vehicle, which is used as an example of a vehicle for passenger transport.
  • a passenger compartment 1 of the rail vehicle is supplied with conditioned supply air by means of an air conditioning system 2 .
  • a current mode of operation of the air conditioning system depends on how many passengers are currently in the passenger compartment 1, i. H . which degree of occupancy for the passenger compartment is currently to be taken as a basis. Based on this, the air conditioner 2 has the task of maintaining a predetermined minimum
  • Information about currently prevailing climatic conditions is made available to the air conditioning system 2 via a number of sensors.
  • the air conditioning system 2 For the interior air, which is in the passenger compartment 1, there is a temperature sensor 3 and a humidity sensor 4 for determining the specific humidity of the air in the room intended .
  • the air conditioner 2 conveys a fresh air fan (not shown) which introduces fresh air from outside the vehicle through a fresh air opening 5 into the passenger compartment 1 .
  • the air conditioning system 2 controls an exhaust air fan (not shown), which conveys room air originating from the passenger compartment 1 through an exhaust air opening 6 to the outside of the vehicle.
  • the air-conditioning system includes an outside temperature sensor 7 and a humidity sensor 8 arranged in the area of the inlet opening 5 for fresh air, with the help of which specific humidity of the fresh air %f r can be determined.
  • All sensors namely the sensor for the inside temperature 3 , the inside air humidity 4 , the outside temperature 7 and the outside humidity 8 are connected to the air conditioning system 2 in terms of signals. This evaluates the measured values supplied by the sensors 3 , 4 , 7 , 8 for the various measured variables in order to determine a current number of passengers located in the passenger compartment 1 . This is done using the following equation: n : number of passengers
  • the fresh air volume flow is used to determine the number n of passengers currently located in the passenger compartment 1 enters .
  • a current default value of the air conditioning control or the vehicle control for the fresh air volume flow is preferred used .
  • the equation also includes the water mass flow 4n p released by a person. This is stored as a constant value for the calculation of the number n and results from the quotient of the latent heat emission of humans and the specific evaporation enthalpy of the water.
  • the latent heat emission of people, normally clothed and seated, can be taken from the climate comfort standards for rail vehicles (EN 14813, EN 14750 or EN 13129).
  • the interior sensor 3 and the humidity sensor 4 can be replaced by a temperature sensor and a humidity sensor, which are located in a circulating air conditioning duct of the vehicle if such a duct is provided in the vehicle.
  • a circulating air conditioning duct leads air originating from the passenger compartment 1 , which, however, does not leave the vehicle as exhaust air, but is mixed, for example, in an air distribution box with fresh air sucked in from the outside and returned to the passenger compartment 1 .

Landscapes

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  • Thermal Sciences (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Klimaanlage (2) für ein Fahrzeug zur Personenbeförderung, wobei die Klimaanlage (2), abhängig von einer aktuellen Anzahl von in einem Fahrgastinnenraum (1) des Fahrzeugs befindlicher Fahrgäste (Besetzungsgrad), einen zur Einhaltung einer vorgegebenen Mindest-Raumluftqualität in den Fahrgastinnenraum (1) von außerhalb des Fahrzeugs einzuleitenden Frischluftvolumenstrom steuert, wobei die Klimaanlage (2) auf der Basis klimatechnischer Messwerte und eines aktuellen Wertes für wenigstens einen Betriebsparameter der Klimaanlage einen Gesamt-Wasser-Massenstrom, der aktuell von den in dem Fahrgastinnenraum befindlichen Fahrgästen abgegeben wird, bestimmt sowie aus dem Gesamt-Wasser-Massenstrom und einem vorgegebenen Wert für einen von einem Fahrgast abgegebenen Wasser-Massenstrom eine aktuelle Anzahl von in dem Fahrgastinnenraum befindlichen Fahrgästen bestimmt, sowie eine Klimaanordnung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betrieb einer Klimaanlage für ein Fahrzeug und Klimaanlagenanordnung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer Klimaanlage für ein Fahrzeug zur Personenbeförderung, wobei die Klimaanlage , abhängig von einer aktuellen Anzahl von in einem Fahrgastinnenraum des Fahrzeugs befindlicher Fahrgäste (Besetzungsgrad) , einen zur Einhaltung einer vorgegebenen Mindest-Raumluf tqualität in den Fahrgastinnenraum von außerhalb des Fahrzeugs einzuleitenden Frischluftvolumenstrom steuert , sowie auf eine Klimaanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens .
Für Fahrzeuge zur Personenbeförderung sind hinsichtlich der einzuhaltenden Luftqualität im Fahrgastinnenraum einschlägige Normen einzuhalten . Beispielsweise bei Schienenfahrzeugen, sind dies die EU-Verordnungen Nr . 1302 /2014 ( „TS I Loc/Pas" ) , welche die einzuhaltenden Anforderungen an die Luftqualität in einem Fahrgastinnenraum bestimmen . Dabei ist insbesondere darauf zu achten, dass ein maximal zulässiger Gehalt an Koh- lenstof fdioxid nicht überschritten wird . In den europäischen Normen zum klimatechnischen Komfort in Schienenfahrzeugen werden zudem expli zit Frischluft-Volumenströme genannt , die pro Fahrgast einzuhalten sind . Diese Anforderungen werden von Betreibern von Schienenfahrzeugen in die betref fenden Lastenhefte aufgenommen . Die eingesetzte Klimaanlage ist hinsichtlich ihres Betriebs somit von der aktuellen Anzahl der im Fahrgastinnenraum befindlichen Fahrgäste abhängig .
Für einen wirtschaftlichen Betrieb der Klimaanlage ist das Ziel , den Frischluft-Volumenstrom auf das zulässige Mindestmaß im Sinne der einschlägigen Normen und ggf . weiterer Anforderungen zu reduzieren . Dies ist j edoch nur dann zulässig, wenn eine aktuelle Anzahl der im Fahrgastinnenraum befindlichen Fahrgäste bekannt ist . Vor diesem Hintergrund wird der Besetzungsgrad eines beispielsweise Schienenfahrzeugs auf verschiedene Art und Weise bestimmt . In einer ersten Variante wird das Auflagegewicht des Fahrzeugs in den elastischen Lagerungen ( Luftfedern) bestimmt . Die Anzahl der aktuell im Fahrzeug befindlichen Fahrgäste ist dann über die Di f ferenz zwischen dem Auflagegewicht und dem Fahrzeuggewicht geteilt durch das angenommene mittlere Gewicht eines Fahrgastes ( zumeist 75 kg) bestimmbar .
In einer anderen Variante wird die Anzahl aktuell im Fahr- gastinnenraum befindlicher Fahrgäste über eine Messung des Gehalts an Kohlendioxyd ( CO2 ) in der Raumluft durch CO2- Sensoren in Umluftansaugungen der Klimaanlagen bestimmt . Dabei werden häufig teure Drei fachsensoren für Lufttemperatur, Luftfeuchte und Kohlendioxydgehalt eingesetzt .
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde , ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass in kostengünstigerer Weise die Anzahl aktuell in einem Fahrgastinnenraum eines Fahrzeugs zur Personenbeförderung befindlicher Fahrgäste bestimmbar wird sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Klimaanordnung anzugeben .
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Klimaanlage nach dem Wortlaut des Anspruchs 1 .
Danach zeichnet sich das eingangs beschriebene Verfahren dadurch aus , dass die Klimaanalage auf der Basis klimatechnischer Messwerte und eines aktuellen Wertes für wenigstens einen Betriebsparameter der Klimaanlage einen Gesamt-Wasser- Massenstrom, der aktuell von den in dem Fahrgastinnenraum befindlichen Fahrgästen abgegeben wird, bestimmt sowie aus dem Gesamt-Wasser-Massenstrom und einem vorgegebenen Wert für einen von einem Fahrgast abgegebenen Wasser-Massenstrom eine aktuelle Anzahl von in dem Fahrgastinnenraum befindlichen Fahrgästen bestimmt . Das Verfahren gestattet es somit , auf kostspielige Sensoren, wie sie beispielsweise zur Bestimmung eines CC^-Anteils der Raumluft erforderlich sind, zu verzichten . Es reichen zur Durchführung des Verfahrens Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren aus , deren Messwerte in geeigneter Weise die Grundlage für die Bestimmung der aktuellen Anzahl von in dem Fahr- gastinnenraum befindlichen Fahrgästen bilden . Die Bestimmung des Besetzungsgrades für den Fahrgastinnenraum sollte unter quasistationären Bedingungen stattfinden, was die beteiligten Massenströme angeht . Unter dem Begri f f „quasistationär" wird verstanden, dass das Ergebnis der Bestimmung der aktuellen Anzahl von in dem Fahrgastinnenraum befindlichen Fahrgästen im eingeschwungenen Zustand innerhalb eines Toleranzbandes von +/- 10% (um den aktuellen Mittelwert ) vorzugsweise +/- 5% bleibt .
Bevorzugt bestimmt die Klimaanlage die aktuelle Anzahl der im Fahrgastinnenraum befindlichen Fahrgäste über folgende Gleichung : rilp n : Anzahl der Passagiere Vfr Frischluft-Volumenstrom [m3 /h] pi : Dichte der Raumluft [ kg/m3 ] Xi spezi fische Luftfeuchtigkeit der Raumluft [ kg/ kg] Pfr Dichte der Frischluft [ kg/m3 ] Xfr spezi fische Luftfeuchtigkeit der Frischluft [ kg/ kg] rhp : von einer Person abgegebener Wasser-Massenstrom [ kg/h] .
Sämtliche in der Gleichung enthaltenen Größen sind mit Hil fe von Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren bestimmbar, wobei auch einer Temperaturabhängigkeit der Dichte von Luft Rechnung getragen werden kann .
Bevorzugt kann die Klimaanlage signaltechnisch mit j eweiligen Sensoren für eine Außentemperatur und einer Außenfeuchte der Frischluft , eine Innen- oder Umlufttemperatur und einer In- nen- oder Umluft feuchte der Raumluft verbunden sein und für die Berechnung der Anzahl aktuell in dem Fahrgastinnenraum befindlicher Fahrgäste als Wert für den wenigstens einen Betriebsparameter der Klimaanlage einen aktuellen Vorgabewert der Klimasteuerung oder der Zugsteuerung für den Frischluft- Volumenstrom gemäß aktuellem Betriebs zustand der Klimaanalage verwenden . Alternativ könnte der aktuell anliegende Frischluft-Volumenstrom auch messtechnisch ermittelt werden .
Dabei ergibt sich ein von einer Person abgegebener Wasser- Massenstrom aus dem Quotienten von latenter Wärmeabgabe des Menschen und spezi fischer Verdampfungsenthalpie des Wassers . Die latente Wärmeabgabe des Menschen, normal bekleidet und sitzend, kann Klimakomfortnormen für Schienenfahrzeuge , wie EN 14813 , EN 14750 oder EN 13129 , entnommen werden .
Das hier vorgestellte Verfahren setzt voraus , dass eine Gesamtbilanz für den aus dem Fahrgastinnenraum austretenden Wasser-Massenstrom der über die Frischluft eingeführte Wasser-Massenstrom zuzüglich des von den aktuell in dem Fahr- gastinnenraum befindlichen Fahrgästen abgegeben Wasser- Massenstrom bildet . Dazu ist darauf hinzuweisen, dass eine Kondensation von Wasserdampf im Fahrzeug, insbesondere im Schienenfahrzeug, vermieden werden muss , denn sie verfälscht die Massenbilanz und somit auch das Ergebnis . Allerdings ist die Wahrscheinlichkeit einer Taupunktunterschreitung im Fahrzeug insbesondere bei neuen Schienenfahrzeugen, die in der Regel gut gedämmt sind, gering . Sollte doch Kondensation des Wasserdampfs auftreten, kann das Verfahren gegebenenfalls unter Berücksichtigung von Korrekturen durchgeführt werden, wobei Annahmen darüber zu tref fen wären, in welchem Umfang der Wasserdampf im Fahrzeug kondensiert .
Hinsichtlich der Klimaanordnung für ein Fahrzeug zur Personenbeförderung wird die oben genannte Aufgabe durch eine Klimaanordnung nach Anspruch 5 gelöst . Dabei kann davon ausgegangen werden, dass im Stand der Technik eingesetzte Klimaanordnungen bereits eine Viel zahl von zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens erforderlichen Sensoren umfassen, insbesondere Temperatursensoren für die Innenraumluft und die Außenluft/ Frischluft sowie einen Feuchtigkeitssensor für die Innenraumluft .
Gegenüber bekannten Klimaanaordnungen zeichnet sich die hier vorgestellte Klimaanordnung dadurch aus , dass die Klimaanordnung einen Sensor für eine Außenfeuchte der Frischluft aufweist und derart ausgebildet ist , dass sie aufgrund auf der Basis von Messwerten, die von den Sensoren geliefert werden, und eines aktuellen Wertes für wenigstens einen Betriebsparameter der Klimaanlage einen Gesamt-Wasser-Massenstrom, der aktuell von den in dem Fahrgastinnenraum befindlichen Fahrgästen abgegeben wird, bestimmt sowie aus dem Gesamt-Wasser- Massenstrom und einem vorgegebenen Wert für einen von einem Fahrgast abgegebenen Wasser-Massenstrom eine aktuelle Anzahl von in dem Fahrgastinnenraum befindlichen Fahrgästen bestimmt .
Was die Sensorik angeht , ist die Klimaanordnung zur Durchführung des Verfahrens lediglich, um einen Sensor für eine Außenfeuchte der Frischluft zu erweitern .
Bevorzugte Aus führungs formen der Klimaanordnung ergeben sich aus den Ansprüchen 6 bis 8 , wobei insbesondere der Sensor zur Messung der Außenfeuchte im Bereich einer Frischluftansaugung des Fahrzeugs angeordnet sein sollte . Letzteres gestattet eine zuverlässige Messung der Außenfeuchte , die Grundlage für den von außen zugeführten Wasser-Massenstrom ist , der in die Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung der aktuellen Anzahl von in einem Fahrgastinnenraum befindlichen Fahrgästen ist .
Ein Aus führungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch näher erläutert . Die einzi- ge Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Klimaanordnung eines Schienenfahrzeugs .
Die Figur zeigt einen Längsabschnitt eines Wagenkastens eines Schienenfahrzeugs , das als Beispiel für ein Fahrzeug zur Personenbeförderung herangezogen wird . Ein Fahrgastinnenraum 1 des Schienenfahrzeugs wird mittels einer Klimaanlage 2 mit konditionierter Zuluft versorgt . Eine aktuelle Betriebsweise der Klimaanlage ist davon abhängig, wie viele Fahrgäste sich aktuell in dem Fahrgastinnenraum 1 befinden, d . h . welcher Besetzungsgrad für den Fahrgastinnenraum aktuell zugrunde zu legen ist . Ausgehend davon hat die Klimaanlage 2 die Aufgabe , einen zur Einhaltung einer vorgegebenen Mindest-
Raumluf tqualität in den Fahrgastinnenraum 1 von außerhalb des Fahrzeugs einzuleitenden Frischluftvolumenstrom zu steuern, und zwar möglichst wirtschaftlich .
Angaben über aktuell herrschende klimatische Bedingungen werden der Klimaanlage 2 über eine Anzahl von Sensoren zur Verfügung gestellt . Für die Innenraumluft , die sich in dem Fahr- gastinnenraum 1 befindet , sind ein Temperatursensor 3 und ein Feuchtesensor 4 zur Bestimmung der spezi fischen Luftfeuchtigkeit der Raumluft vorgesehen .
Zur Beaufschlagung des Fahrgastinnenraums 1 mit konditionierter Zuluft fördert die Klimaanlage 2 über einen Frischluft- Lüfter (nicht dargestellt ) , der Frischluft von außerhalb des Fahrzeugs durch eine Frischluftöf fnung 5 in den Fahrgastinnenraum 1 einleitet . Zudem steuert die Klimaanlage 2 einen Fortluft-Lüfter (nicht dargestellt ) , der aus dem Fahrgastinnenraum 1 stammende Raumluft durch eine Fortluft-Öf fnung 6 nach außerhalb des Fahrzeugs fördert .
Zur Bestimmung der klimatischen Parameter der einzuleitenden Frischluft umfasst die Klimaanordnung einen Außentemperatursensor 7 sowie einen im Bereich der Einlassöf fnung 5 für Frischluft angeordneten Feuchtesensor 8 , mit dessen Hil fe der spezi fischen Luftfeuchtigkeit der Frischluft %fr bestimmbar ist .
Sämtliche Sensoren, nämlich der Sensor für die Innen- Temperatur 3 , die Innen-Luft feuchte 4 , die Außentemperatur 7 und die Außenfeuchte 8 stehen in signaltechnischer Verbindung zur Klimaanlage 2 . Diese wertet die von den Sensoren 3 , 4 , 7 , 8 gelieferten Messwerte für die verschiedenen Messgrößen zur Bestimmung einer aktuellen Anzahl von in dem Fahrgastinnen- raum 1 befindlichen Fahrgästen aus . Dies geschieht über folgende Gleichung : n : Anzahl der Passagiere
Vfr”. Frischluft-Volumenstrom [m3 /h] pi : Dichte der Raumluft [ kg/m3 ] Xi spezi fische Luftfeuchtigkeit der Raumluft [ kg/ kg] Pfr Dichte der Frischluft [ kg/m3 ] Xfr spezi fische Luftfeuchtigkeit der Frischluft [ kg/ kg] 4np : von einer Person abgegebener Wasser-Massenstrom [ kg/h] .
Es ist ersichtlich, dass in die Bestimmung der Anzahl n von aktuell in dem Fahrgastinnenraum 1 befindlichen Fahrgästen der Frischluft-Volumenstrom eingeht . Hierfür wird bevorzugt ein aktueller Vorgabewert der Klimasteuerung oder der Fahrzeugsteuerung für den Frischluft-Volumenstrom verwendet . Des Weiteren umfasst die Gleichung den von einer Person abgegebenen Wasser-Massenstrom 4np . Dieser ist als konstanter Wert für die Berechnung der Anzahl n hinterlegt und ergibt sich aus dem Quotienten von latenter Wärmeabgabe des Menschen und spezi fischer Verdampfungsenthalpie des Wassers . Dabei kann die latente Wärmeabgabe des Menschen, normal bekleidet und sitzend, den Klimakomfortnormen für Schienenfahrzeuge (EN 14813 , EN 14750 oder EN 13129 ) entnommen werden . Demgegenüber ist die spezi fische Verdampfungsenthalpie des Wassers eine in Tabellenwerken nachschlagbare Größe . Es ist hervorzuheben, dass zur Durchführung des vorstehend erläuterten Verfahrens zur Bestimmung der Anzahl n aktuell in dem Fahrgastinnenraum 1 befindlicher Fahrgäste bekannte Klimaanordnungen von Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen, in vielen Fällen auf einfache Weise nachrüstbar sind . Häufig wird einzig der Feuchtesensor 8 für die Frischluft , die von außen in den Fahrgastinnenraum 1 eingeleitet wird, zu ergänzen sein .
Auch ist darauf hinzuweisen, dass der Innenraumsensor 3 und der Feuchtesensor 4 durch einen Temperatursensor und einen Feuchtesensor ersetzt sein können, die sich in einem Umluft- Klimakanal des Fahrzeugs befinden, sofern ein solcher Kanal bei dem Fahrzeug vorgesehen ist . Ein Umluft-Klimakanal führt aus dem Fahrgastinnenraum 1 stammende Luft , die j edoch nicht als Fortluft das Fahrzeug verlässt , sondern beispielsweise in einer Luftverteilbox mit von außen angesaugter Frischluft gemischt und in den Fahrgastinnenraum 1 zurückgeführt wird .

Claims

9 Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb einer Klimaanlage (2) für ein Fahrzeug zur Personenbeförderung, wobei die Klimaanlage (2) , abhängig von einer aktuellen Anzahl von in einem Fahrgastinnen- raum (1) des Fahrzeugs befindlicher Fahrgäste (Besetzungsgrad) , einen zur Einhaltung einer vorgegebenen Mindest- Raumluf tqualität in den Fahrgastinnenraum (1) von außerhalb des Fahrzeugs einzuleitenden Frischluftvolumenstrom steuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimaanlage (2) auf der Basis klimatechnischer Messwerte und eines aktuellen Wertes für wenigstens einen Betriebsparameter der Klimaanlage (2) einen Gesamt-Wasser-Massenstrom, der aktuell von den in dem Fahrgastinnenraum befindlichen Fahrgästen abgegeben wird, bestimmt sowie aus dem Gesamt- Wasser-Massenstrom und einem vorgegebenen Wert für einen von einem Fahrgast abgegebenen Wasser-Massenstrom eine aktuelle Anzahl von in dem Fahrgastinnenraum befindlichen Fahrgästen bestimmt .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimaanlage die aktuelle Anzahl der in dem Fahrgastinnen- raum befindlichen Fahrgäste über folgende Gleichung bestimmt: n: Anzahl der Passagiere Vfr”. Frischluft-Volumenstrom [m3/h] pi: Dichte der Raumluft [kg/m3] Xi spezifische Luftfeuchtigkeit der Raumluft [kg/kg] Pfr Dichte der Frischluft [kg/m3] Xfr spezifische Luftfeuchtigkeit der Frischluft [kg/kg] 4np : von einer Person abgegebener Wasser-Massenstrom [kg/h] .
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimaanlage signaltechnisch mit jeweiligen Sensoren (7, 8) für eine Außentemperatur und eine Außenfeuchte der Frischluft, eine Innen- oder Umlufttemperatur und eine Innen- oder Umluft feuchte der Raumluft (3, 4) verbunden ist und für die Berechnung der Anzahl aktuell in dem Fahrgastinnenraum befindlicher Fahrgäste als Wert für den wenigstens einen Betriebsparameter der Klimaanlage einen aktuellen Vorgabewert der Klimasteuerung oder der Zugsteuerung für den Frischluft- Volumenstrom gemäß aktuellem Betriebszustand der Klimaanlage verwendet .
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Außenfeuchte im Bereich mindestens einer Frischluftansaugung des Fahrzeugs ein Luftfeuchtigkeitssensor (8) angeordnet wird.
5. Klimaanordnung für ein Fahrzeug zur Personenbeförderung, mit einer Klimaanlage (2) , die abhängig von einer aktuellen Anzahl von in einem Fahrgastinnenraum (1) des Fahrzeugs befindlicher Fahrgäste (Besetzungsgrad) , einen zur Einhaltung einer vorgegebenen Mindest-Raumluf tqualität in dem Fahrgastinnenraum (1) von außerhalb des Fahrzeugs einzuleitenden Frischluftvolumenstrom steuert und signaltechnisch mit jeweiligen Sensoren (7, 3, 4) für eine Außentemperatur der Frischluft, eine Innen- oder Umlufttemperatur und eine Innen- oder Umluft feuchte der Raumluft verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimaanordnung einen Sensor (8) für eine Außenfeuchte der Frischluft aufweist und derart ausgebildet ist, dass sie aufgrund auf der Basis von Messwerten, die von den Sensoren (3, 4, 7, 8) geliefert werden, und eines aktuellen Wertes für wenigstens einen Betriebsparameter der Klimaanlage (2) einen Gesamt-Wasser-Massenstrom, der aktuell von den in dem Fahr- gastinnenraum befindlichen Fahrgästen abgegeben wird, bestimmt sowie aus dem Gesamt-Wasser-Massenstrom und einem vor- 11 gegebenen Wert für einen von einem Fahrgast abgegebenen Wasser-Massenstrom eine aktuelle Anzahl von in dem Fahrgastinnenraum befindlichen Fahrgästen bestimmt.
6. Klimaanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimaanlage (2) die aktuelle Anzahl der in dem Fahrgastinnenraum befindlichen Fahrgäste über folgende Gleichung bestimmt : n: Anzahl der Passagiere
Vfr”. Frischluft-Volumenstrom [m3/h] pi: Dichte der Raumluft [kg/m3] Xi spezifische Luftfeuchtigkeit der Raumluft [kg/kg] Pfr Dichte der Frischluft [kg/m3]
Xfr spezifische Luftfeuchtigkeit der Frischluft [kg/kg] rhp : von einer Person abgegebener Wasser-Massenstrom [kg/h] .
7. Klimaanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die Berechnung der aktuell in dem Fahrzeug befindlichen Fahrgäste für die Klimaanlage (2) als Wert für den wenigstens einen Betriebsparameter ein aktueller Vorgabewert der Klimasteuerung oder der Zugsteuerung für den Frischluft- Volumenstrom gemäß aktuellem Betriebszustand der Klimaanlage hinterlegt ist.
8. Klimaanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (8) zur Messung der Außenfeuchte im Bereich mindestens einer Frischluftansaugung des Fahrzeugs angeordnet ist .
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