EP4647316A1 - Kälteanlage - Google Patents

Kälteanlage

Info

Publication number
EP4647316A1
EP4647316A1 EP25164957.0A EP25164957A EP4647316A1 EP 4647316 A1 EP4647316 A1 EP 4647316A1 EP 25164957 A EP25164957 A EP 25164957A EP 4647316 A1 EP4647316 A1 EP 4647316A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
refrigeration system
air
air space
fact
track
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
EP25164957.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Kemmerling
Markus Neugebauer
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 EP4647316A1 publication Critical patent/EP4647316A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Definitions

  • the invention relates to a refrigeration system, in particular for a track-guided vehicle.
  • the refrigeration system comprises a refrigeration circuit, including a cooling circuit line designed for transporting a refrigerant, a compressor, a condenser, and an evaporator, wherein the compressor, condenser, and evaporator are connected via the cooling circuit line.
  • the refrigeration system has a first air space in which the compressor and the condenser are arranged.
  • the invention relates to a track-guided vehicle, comprising at least such a refrigeration system or a refrigeration system further developed as described below.
  • the invention relates to a digital twin of such a refrigeration system or of such a track-guided vehicle or of such a track-guided vehicle or of such a track-guided vehicle or of such a track-guided vehicle or of such a track-guided vehicle.
  • rail vehicles such as trams
  • used central refrigeration systems that operated either with an fluorinated gas (F-gas) or with CO2.
  • F-gas fluorinated gas
  • CO2 fluorinated gas
  • the individual components of the refrigeration circuits are interconnected within the vehicle.
  • the connecting lines must be soldered in the removed vehicle. The high system pressures preclude any other connection methods. Subsequently, the system must be pressure-tested and undergo a complex evacuation process before the refrigerant can be added.
  • the natural refrigerants propane and butane are flammable and can form explosive mixtures.
  • the invention aims to provide a high-performance and simply constructed refrigeration system that overcomes, in particular, the aforementioned problems.
  • a refrigeration system particularly for a track-guided vehicle.
  • the refrigeration system comprises a refrigeration circuit including a cooling circuit line designed for transporting a refrigerant, a compressor, a condenser, and an evaporator, wherein the compressor, condenser, and evaporator are connected via the cooling circuit line.
  • the refrigeration system has a first air space in which the compressor and the condenser are arranged.
  • the refrigeration system has a second air space, which is separated from the first air space, wherein the evaporator is arranged in the second air space.
  • the first airspace and the second airspace are designed in such a way that no air exchange can take place between the first airspace and the second airspace.
  • a track-guided vehicle comprising at least such a refrigeration system or a refrigeration system further developed as described below.
  • the track-guided vehicle is, for example, a rail vehicle or a magnetic levitation train, preferably for passenger transport.
  • a digital twin of such a refrigeration system or of such a track-guided vehicle or of such a track-guided vehicle or of such a track-guided vehicle is provided, wherein the digital twin comprises a digitized image of the refrigeration system or the track-guided vehicle.
  • the refrigeration system according to the invention comprises the entire refrigeration cycle.
  • a cooled airflow is generated, which leaves the refrigeration system from the second air space (e.g., into a cold storage room) and is fed back into the second air space at another location as air to be cooled.
  • the refrigeration system according to the invention provides a refrigeration system with two separate air spaces. Air cannot flow from the first air space into the second air space. The air is circulated within the respective air spaces.
  • a particular advantage of this separation is that operating fluids, such as the refrigerant, are confined to a specific area of the refrigeration system, thus preventing unwanted ingress, for example, into the interior of the rail-guided vehicle. This allows for a broader range of applications with regard to the refrigerants that can be used and, consequently, the applicable equipment technology.
  • the refrigeration system is combined as a structural unit, which is formed within a common housing in which the first air space and the second air space, separate from the first air space, are formed.
  • the compressor, condenser, condenser first fan (condenser fan), collector, evaporator, evaporator fan, solenoid valve, expansion valve and control unit are arranged in a common housing.
  • the refrigeration unit can be easily removed, making cleaning easy when removed.
  • the design of the refrigeration system may include an air supply device for supplying air into the first air space, in particular air from an area of the interior of the track-guided vehicle that is not accessible to passengers.
  • the air can also be supplied from outside the vehicle.
  • the design of the refrigeration system may include an exhaust air device for venting the exhaust air from the first air space, particularly to the outside of the track-guided vehicle.
  • the exhaust air F is thus fed directly from the refrigeration system into the surrounding environment. This can be done with the interposition of an air duct.
  • the refrigeration circuit uses a flammable refrigerant with a GWP of less than 3, in particular exactly 3, and/or that the amount of refrigerant in the refrigeration circuit is less than 150g.
  • the natural refrigerants propane and/or butane are used. These are flammable and can form explosive mixtures; therefore, central refrigeration systems with a refrigerant charge of more than 150g cannot be used inside the vehicle.
  • the refrigeration system is a decentralized system, and a refrigerant charge of less than 150g can be maintained.
  • the resulting hazard is low, and the use of such a flammable quantity of refrigerant, particularly within a vehicle, is permissible.
  • the supply air device is arranged higher in the first air space than the exhaust air device, with the supply air device and the exhaust air device preferably being arranged on opposite sides of the first air space.
  • the air intake is positioned above the exhaust air outlet, meaning the air intake is located above the air outlet from the first air space.
  • the design of the refrigeration system may include the provision that the first air space has a sloping floor.
  • the slope falls from the side of the supply air device to the side of the exhaust air device.
  • the cooling circuit line is arranged in the first air space and does not run through the second air space, and that the evaporator is arranged in the second air space in such a way that it borders the first air space, so that the cooling circuit line connects the evaporator to the refrigeration circuit.
  • the second air space adjoins a cold room and that cooled air can be supplied to the cold room from the second air space and that air to be cooled can be supplied to the second air space from the cold room.
  • the cold storage room can be a refrigerated cabinet into which cooled air can be blown and which can then be returned to the refrigeration unit in a closed loop as air to be cooled.
  • the design of the refrigeration system may include the cooling circuit comprising one or more elements from the group of the following elements: collector, solenoid valve, expansion valve, first fan.
  • the first fan (condenser fan) is preferably located at the condenser.
  • the condensing capacity can be regulated by controlling the condenser fan.
  • the cooling chamber and the second air chamber are connected via a second fan and a third fan, each of which is equipped with They are designed with a sliding seal for optionally sealing the second air space from the cold storage room.
  • the refrigeration system includes a control unit, which is preferably located in the second air space.
  • control unit is easily accessible in the second airspace.
  • the control unit is preferably accessible from the front and can be easily serviced when necessary.
  • the control unit is integrated into the refrigeration unit as a self-contained system. It is primarily used for exchanging parameters and diagnostic data, such as temperature and pressure, with a central control unit of the track-guided vehicle.
  • the refrigeration system is designed with an electrical interface for connecting the control system to the vehicle's electrical system and/or the central control system of the track-guided vehicle.
  • the design of the refrigeration system may include a second air space with a condensate drain, which serves as a drain for the condensate from the evaporator. This provides a targeted outlet for the condensate that accumulates at the evaporator.
  • a fourth fan (evaporator fan) may be assigned to the evaporator.
  • the evaporator's performance can be regulated by controlling this fourth fan (evaporator fan).
  • the refrigeration system is arranged in an interior space of the track-guided vehicle, preferably in an area inaccessible to passengers.
  • the track-guided vehicle is not subject to any further restrictions regarding its design in the underfloor area, thus enabling a low floor height.
  • a refrigeration unit is arranged in the interior of the track-guided vehicle for each cooling point.
  • a cooling point could be, for example, a refrigerator or other elements requiring cooling.
  • at least one refrigeration unit may preferably use a natural refrigerant (propane R290a or butane R600a) with a maximum charge of 150 g.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of the refrigeration system 100 according to a first embodiment according to the invention.
  • the refrigeration system 100 is specifically designed for a track-guided vehicle.
  • the refrigeration system 100 has a refrigeration circuit 10 comprising a cooling circuit line 12, which is designed to transport a refrigerant K.
  • the refrigeration circuit 10 comprises a compressor 14, a condenser 16 and an evaporator 18.
  • the compressor 14, the condenser 16 and the evaporator 18 are connected via the cooling circuit line 12.
  • the refrigeration system 100 has a first air space 20 in which the compressor 14 and the condenser 16 are arranged.
  • the refrigeration system 100 has a second air space 30, which is separated from the first air space 20.
  • the evaporator 18 is located in the second air space 30.
  • the first airspace 20 and the second airspace 30 are designed in such a way that no air exchange can take place between the first airspace 20 and the second airspace 30.
  • the refrigeration system 100 is combined as a structural unit, which is formed within a common housing 60, in which the first air space 20 and the second air space 30, separated from the first air space 20, are formed.
  • the refrigeration system 100 has an air supply device 40 for supplying air into the first air space 20, in particular air from an area 4 of an interior 2 of the track-guided vehicle 1 that is not accessible to passengers.
  • the air can also be supplied from outside the vehicle.
  • the refrigeration system 100 has an exhaust air device 50 for venting the exhaust air F of the first air space 20, in particular to the outside of the track-guided vehicle 1.
  • the exhaust air F is thus supplied directly from the refrigeration system 100 to the surrounding area.
  • Refrigeration circuit 100 uses a flammable refrigerant K with a GWP of less than 3, preferably exactly 3, and/or the amount of refrigerant K in refrigeration circuit 10 is less than 150g.
  • the supply air device 40 is arranged higher in the first air space 20 than the exhaust air device 50, wherein the supply air device 40 and the exhaust air device 50 are preferably arranged on opposite sides of the first air space 20.
  • the first airspace 20 has a floor 21 with a slope 22.
  • the slope 22 drops from the side of the supply air device 40 to the side of the exhaust air device 50.
  • the cooling circuit line 12 is located in the first air space 20 and does not run through the second air space 30.
  • the evaporator 18 is arranged in the second air space 30 such that it borders the first air space 20, so that the cooling circuit line 12 connects the evaporator 18 to the refrigeration circuit 10.
  • the second air space 30 borders a cold storage room 70 and cooled air L G can be supplied to the cold storage room 70 from the second air space 30.
  • Air to be cooled L K can be supplied to the second air space 30 from the cold storage room 70.
  • the cooling circuit 10 has one or more elements from the group of the following elements: collector 12, solenoid valve 17, pressure relief valve 15, first fan 13.
  • the first fan, number 13 is assigned to the condenser.
  • the cooling chamber 70 and the second air chamber 30 are connected via a second fan 37 and a third fan 38, each of which is equipped with a sliding seal 36 for optional sealing of the second air chamber 30 from the cooling chamber 70.
  • the third fan is designed to supply cooled air L G from the second air space 30 to the cooling chamber 70.
  • the second fan is intended to supply cooling air L K from the cooling chamber 70 to the second air space 30.
  • the refrigeration system 100 includes a control unit 50, which is located in the second air space 30.
  • the second air space 30 has a condensate drain 32, which forms a drain for the condensate of the evaporator 18.
  • Fig. 2a shows a schematic representation of the refrigeration system 100 according to the invention in the first embodiment.
  • the first airspace 20 is arranged above the second airspace 30.
  • FIG. 2b shows a schematic representation of two variants of a refrigeration system 100 according to the invention in a second embodiment, wherein the second embodiment is based on the first embodiment and only the differences between the second embodiment and the first embodiment are described below.
  • the first airspace 20 is arranged next to the second airspace 30.
  • the first airspace 20 can be located on the left side of the second airspace 30 (see figure). Fig. 2b above) and according to a second variant on the right side of the second airspace 30 (see above). Fig. 2b be arranged below).
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a track-guided vehicle according to the invention 1.
  • the track-guided vehicle 1 is preferably a passenger transport vehicle, i.e., a number of people can be in the interior 2 of the track-guided vehicle 1, and this is specially adapted to the requirements of passenger transport.
  • the track-guided vehicle 1 includes at least one refrigeration unit 100.
  • the refrigeration unit 100 is located in an interior space 2 of the track-guided vehicle 1. According to Fig. 3 The refrigeration unit 100 is located in an area 4 that is inaccessible to passengers.
  • a digital twin of the refrigeration system 100 or the track-guided vehicle 1 is provided, wherein the digital twin comprises a digitized image of the refrigeration system 100 or a digitized image of the track-guided vehicle 1.
  • the foregoing disclosure applies equally to a refrigeration system 100 and to a track-guided vehicle 1 comprising at least one refrigeration system 100 designed as described above. Likewise, the foregoing disclosure may also refer to a single car of a track-guided vehicle 1.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kälteanlage 100, insbesondere für ein spurgeführtes Fahrzeug 1, mit einem Kältekreis 10 umfassend eine Kühlkreislaufleitung 12, welche zum Transport eines Kältemittels K ausgebildet ist, einen Verdichter 14, einen Verflüssiger 16 und einen Verdampfer 18, wobei der Verdichter 14, der Verflüssiger 16 und der Verdampfer 18 über die Kühlkreislaufleitung 12 angebunden sind, wobei die Kälteanlage 100 einen ersten Luftraum 20 aufweist, in dem der Verdichter 14 und der Verflüssiger 16 angeordnet sind, wobei die Kälteanlage 100 einen zweiten Luftraum 30 aufweist, der von dem ersten Luftraum 20 getrennt ist, und wobei in dem zweiten Luftraum 30 der Verdampfer 18 angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kälteanlage, insbesondere für ein spurgeführtes Fahrzeug. Die Kälteanlage weist einen Kältekreis auf, umfassend eine Kühlkreislaufleitung, welche zum Transport eines Kältemittels ausgebildet ist, einen Verdichter, einen Verflüssiger und einen Verdampfer, wobei der Verdichter, der Verflüssiger und der Verdampfer über die Kühlkreislaufleitung angebunden sind. Die Kälteanlage weist einen ersten Luftraum auf, in dem der Verdichter und der Verflüssiger angeordnet sind.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein spurgeführtes Fahrzeug, umfassend zumindest eine solche oder, wie nachfolgend beschrieben, weitergebildete Kälteanlage.
  • Ferner betrifft die Erfindung einen digitalen Zwilling einer solchen oder, wie nachfolgend beschrieben, weitergebildeten Kälteanlage oder eines solchen oder, wie nachfolgend beschrieben, weitergebildeten spurgeführten Fahrzeugs.
  • Die F-Gase Verordnung der EU verbietet den Einsatz von F-Gasen als Kältemittel für die gewerbliche Kühlung. Es müssen natürliche Kältemittel verwendet werden. Gewisse Kältemittel sind brennbar und unterliegen weiteren Restriktionen.
  • Bisher wurden in spurgeführten Fahrzeugen, wie Schienenfahrzeugen, zentrale Kälteanlagen eingesetzt, die entweder mit einem F-Gas betrieben wurden oder mit CO2. Dabei werden die einzelnen Komponenten der Kältekreisläufe im Fahrzeug miteinander verbunden. Insbesondere bei CO2 - Kälteanlagen müssen die Verbindungsleitungen im ausgebauten Fahrzeug verlötet werden. Die hohen Anlagendrücke lassen keine anderen Verbindungen zu. Im Anschluss muss das System auf Druckdichtigkeit getestet und aufwendig evakuiert werden, bevor man das Kältemittel einfüllen kann.
  • Die F-Gase Verordnung der EU verbietet den Einsatz und das Inverkehrbringen von F-Gasen in gewerblichen Kälteanlagen seit dem 01.01.2022. Somit entfällt die Möglichkeit, solche Anlagen bei europäischen Zugprojekten einzubauen.
  • Bei CO2 - Kälteanlagen ist das Angebot an Kompressoren in den kleinen Leistungsbereichen, wie wir sie für unsere Galleys benötigen, sehr eingeschränkt. Dadurch sind solche Anlagen, verglichen mit herkömmlicher Kältetechnik, sehr teuer. Einzelkühlstellen lassen sich zurzeit damit auch nicht umsetzen.
  • Die natürlichen Kältemittel Propan und Butan sind brennbar und können explosive Gemische bilden.
  • Ausgehend davon, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine leistungsfähige und einfach aufgebaute Kälteanlage bereitzustellen, welche insbesondere die vorstehend genannten Probleme überwindet.
  • Diese Aufgabe wird durch die Kälteanlage des Anspruchs 1 gelöst. Ferner wird die Aufgabe durch das spurgeführte Fahrzeug des Anspruchs 15 gelöst. Weiterhin wird die Aufgabe durch den digitalen Zwilling des Anspruchs 17 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
  • Erfindungsgemäß wird eine Kälteanlage, insbesondere für ein spurgeführtes Fahrzeug, bereitgestellt. Die Kälteanlage weist einen Kältekreis auf, umfassend eine Kühlkreislaufleitung, welche zum Transport eines Kältemittels ausgebildet ist, einen Verdichter, einen Verflüssiger und einen Verdampfer, wobei der Verdichter, der Verflüssiger und der Verdampfer über die Kühlkreislaufleitung angebunden sind. Die Kälteanlage weist einen ersten Luftraum auf, in dem der Verdichter und der Verflüssiger angeordnet sind. Die Kälteanlage weist einen zweiten Luftraum auf, der von dem ersten Luftraum getrennt ist, wobei in dem zweiten Luftraum der Verdampfer angeordnet ist.
  • Der erste Luftraum und der zweite Luftraum sind derart ausgebildet, dass zwischen dem ersten Luftraum und dem zweiten Luftraum kein Luftaustausch stattfinden kann.
  • Getrennt bedeutet also, dass Luft nicht zwischen dem ersten Luftraum und zweiten Luftraum ausgetauscht werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird ferner ein spurgeführtes Fahrzeug bereitgestellt, umfassend zumindest eine solche oder wie nachfolgend beschrieben, weitergebildete Kälteanlage.
  • Bei dem spurgeführten Fahrzeug handelt es sich beispielsweise um ein Schienenfahrzeug oder eine Magnetschwebebahn, vorzugsweise zum Personentransport.
  • Erfindungsgemäß wird ferner ein digitaler Zwilling einer solchen oder wie nachfolgend beschrieben, weitergebildeten Kälteanlage oder eines solchen oder wie nachfolgend beschrieben, weitergebildeten spurgeführten Fahrzeugs bereitgestellt, wobei der digitale Zwilling ein digitalisiertes Abbild der Kälteanlage oder des spurgeführten Fahrzeugs umfasst.
  • Die erfindungsgemäße Kälteanlage umfasst den gesamten Kältekreislauf. Dabei wird ein gekühlter Luftstrom erzeugt, der von dem zweiten Luftraum die Kälteanlage verlässt (bspw. in einen Kühlraum) und dem zweiten Luftraum an anderer Stelle wieder als zu kühlende Luft zugeführt wird.
  • Durch die erfindungsgemäße Kälteanlage wird eine Kälteanlage mit zwei getrennten Lufträumen bereitgestellt. Die Luft kann nicht vom ersten Luftraum in den zweiten Luftraum strömen. Die Luftführung erfolgt innerhalb der jeweiligen Lufträume.
  • Besonders vorteilhaft ist es, dass durch diese Trennung Betriebsstoffe, wie das Kältemittel, auf einen bestimmten Bereich der Kälteanlagen beschränkt sind und somit ein ungewolltes Eindringen, beispielsweise in den Innenraum des spurgeführten Fahrzeugs, vermieden werden kann. Dies erlaubt ein breiteres Anwendungsspektrum in Bezug auf die anwendbaren Kältemittel und damit verbunden, die anwendbare apparative Technik.
  • In Ausgestaltung der Kälteanlage kann vorgesehen sein, dass die Kälteanlage als bauliche Einheit zusammengefasst ist, welche innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses ausgebildet ist, in welchem der erste Luftraum und der von dem ersten Luftraum getrennte zweite Luftraum ausgebildet sind.
  • Vorzugsweise sind Verdichter, Verflüssiger, Verflüssiger erster Lüfter (Verflüssiger-Lüfter), Sammler, Verdampfer, Verdampfer-Lüfter, Magnetventil, Expansionsventil und Steuerung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet.
  • Hierdurch wird erreicht, dass die Kälteanlage kompakt aufgebaut ist und als bauliche Einheit modular in einem spurgeführten Fahrzeug dezentral vorgesehen werden kann.
  • Der zusätzliche Aufwand zum Vorsehen einer Kälteanlage in einem spurgeführten Fahrzeug hält sich somit in Grenzen und ist hinsichtlich der Positionierung keinen größeren Restriktionen unterworfen.
  • Weiterhin kann die Kälteanlage leicht ausgebaut werden, sodass im ausgebauten Zustand eine Reinigung leicht möglich ist.
  • In Ausgestaltung der Kälteanlage kann vorgesehen sein, dass die Kälteanlage eine Zuluftvorrichtung zur Zufuhr von Luft in den ersten Luftraum, insbesondere von Luft aus einem nicht für Fahrgäste zugänglichen Bereich eines Innenraums des spurgeführten Fahrzeugs, aufweist.
  • Hierdurch wird erreicht, dass auf einfachem Wege bereits vorkonditionierte Luft der Kälteanlage zugeführt werden kann.
  • Alternativ kann die Luft auch von außerhalb des Fahrzeugs zugeführt werden.
  • In Ausgestaltung der Kälteanlage kann vorgesehen sein, dass die Kälteanlage eine Fortluftvorrichtung aufweist, zur Entlüftung der Fortluft des ersten Luftraums, insbesondere zur Außenseite des spurgeführten Fahrzeugs.
  • Die Fortluft F wird somit aus dem unmittelbar aus der Kälteanlage der Umgebung zugeführt. Dies kann unter Zwischenschaltung eines Luftkanals geschehen.
  • In Ausgestaltung der Kälteanlage kann vorgesehen sein, dass der Kältekreis als Kältemittel ein brennbares Kältemittel mit einem GWP von kleiner als 3, insbesondere genau 3, aufweist und/oder die Füllmenge des Kältemittels im Kältekreis unter 150g liegt.
  • Vorzugsweise sind die natürlichen Kältemittel Propan und/oder Butan als Kältemittel vorgesehen. Diese sind brennbar und können explosive Gemische bilden, deshalb können zentrale Kälteanlagen mit einer Kältemittel-Füllmenge von mehr als 150g nicht innerhalb des Fahrzeuges eingesetzt werden.
  • Im vorliegenden Fall ist die Kälteanlage eine dezentrale Kälteanlage und eine Füllmenge von unter 150g kann eingehalten werden. Die hiervon ausgehende Gefahr ist gering und der Einsatz einer solchen brennbaren Kältemittelmenge, insbesondere innerhalb eines Fahrzeugs, zulässig.
  • In Ausgestaltung der Kälteanlage kann vorgesehen sein, dass die Zuluftvorrichtung im ersten Luftraum höher angeordnet ist als die Fortluftvorrichtung, wobei die Zuluftvorrichtung und die Fortluftvorrichtung vorzugsweise an gegenüberliegenden Seiten des ersten Luftraums angeordnet sind.
  • Hierdurch wird erreicht, dass im Fall einer Leckage die Zuluftvorrichtung oberhalb der Fortluftvorrichtung, also eine Luftansaugung oberhalb einer Luftausblasung aus dem ersten Luftraum, angeordnet ist, sodass das Kältemittel nicht durch die Zuluftvorrichtung aus dem ersten Luftraum austreten kann, sondern durch die Fortluftvorrichtung in einem solchen Fall austreten kann. Dies ist insbesondere der Fall, wenn Propan oder Butan als Kältemittel eingesetzt werden, welche schwerer sind als Luft.
  • In Ausgestaltung der Kälteanlage kann vorgesehen sein, dass der erste Luftraum einen Boden mit einer Schräge aufweist.
  • Hierdurch wird erreich, dass ggf. im ersten Luftraum austretendes Kältemittel nach unten geführt wird.
  • In Ausgestaltung der Kälteanlage kann vorgesehen sein, dass die Schräge von der Seite der Zuluftvorrichtung zur Seite der Fortluftvorrichtung abfällt.
  • Hierdurch wird die erreicht, dass ggf. im ersten Luftraum austretendes Kältemittel nach unten unmittelbar zur Fortluftvorrichtung geführt wird.
  • In Ausgestaltung der Kälteanlage kann vorgesehen sein, dass die Kühlkreislaufleitung im ersten Luftraum angeordnet ist und nicht durch den zweiten Luftraum verläuft und der Verdampfer derart im zweiten Luftraum angeordnet ist, dass dieser an den ersten Luftraum angrenzt, sodass die Kühlkreislaufleitung den Verdampfer an den Kältekreis anbindet.
  • Hierdurch wird erreicht, dass 95% der eventuell defekten Kältemittel-haltigen Bauteile in dem ersten Luftraum angeordnet sind, der von der Fortluftanlage entlüftet wird. Lediglich ein kleiner Teil des Kältemittels, das sich im Verdampfer befindet, ist innerhalb des zweiten Luftraums.
  • In Ausgestaltung der Kälteanlage kann vorgesehen sein, dass der zweite Luftraum an einen Kühlraum angrenzt und dem Kühlraum aus dem zweiten Luftraum gekühlte Luft zuführbar ist und dem zweiten Luftraum aus dem Kühlraum zu kühlende Luft zuführbar ist.
  • Vorzugsweise kann der Kühlraum ein Kühlmöbel sein, in welches gekühlte Luft eingeblasen werden kann und als zu kühlende Luft in einem Kreislauf wieder dem Kälteaggregat zuführbar ist.
  • Hierdurch wird erreicht, dass lediglich aus dem zweiten Luftraum ein Luftaustausch zum eigentlichen Kühlraum stattfindet. Bei einem etwaigen Defekt und damit verbundenem Kühlmittelaustritt, gelangt kein Kühlmittel aus dem zweiten Luftraum in den Kühlraum, da das Kühlmittel im ersten Luftraum angeordnet ist.
  • In Ausgestaltung der Kälteanlage kann vorgesehen sein, dass der Kühlkreis eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe der folgenden Elemente aufweist: Sammler, Magnetventil, Entspannungsventil, erster Lüfter.
  • Der erste Lüfter (Verflüssiger-Lüfter) ist vorzugsweise dem Verflüssiger zugeordnet. Durch Regelung des Verflüssigungslüfters kann die Verflüssigungsleistung geregelt werden.
  • In Ausgestaltung der Kälteanlage kann vorgesehen sein, dass der Kühlraum und der zweite Luftraum über einen zweiten Lüfter und einen dritten Lüfter verbunden sind, welche jeweils mit einer Schiebedichtung, zur wahlweisen Abdichtung des zweiten Luftraums vom Kühlraum, ausgebildet sind.
  • Hierdurch wird erreicht, dass der zweite Luftraum und der darin befindliche Verdampfer mit einem definierten Luftstrom aus dem bzw. in den Kühlraum beaufschlagt wird.
  • In Ausgestaltung der Kälteanlage kann vorgesehen sein, dass die Kälteanlage eine Steuerung umfasst, die vorzugsweise in dem zweiten Luftraum angeordnet ist.
  • Hierdurch wird erreicht, dass die Steuerung im zweiten Luftraum zugänglich angeordnet ist. Die Steuerung ist vorzugsweise von vorne zugänglich und kann leicht gewartet werden, wenn dies nötig ist.
  • Die Steuerung ist in Ausgestaltung als autarke Steuerung im Kälteaggregat integriert. Die Steuerung dient vorzugsweise zum Austausch von Parametern und Diagnosedaten wie z.B. Temperatur, Druck etc. mit einer zentralen Steuerung des spurgeführten Fahrzeugs.
  • Die Kälteanlage verfügt in Ausgestaltung über eine elektrische Schnittstelle zur Anbindung der Steuerung an Fahrzeugelektrik und/oder zentrale Steuerung des spurgeführten Fahrzeugs.
  • In Ausgestaltung der Kälteanlage kann vorgesehen sein, dass der zweite Luftraum einen Tauwasserablauf aufweist, welcher einen Ablauf für das Tauwasser des Verdampfers ausbildet. Hierdurch wird ein Abfluss bereitgestellte zielgerichtet das Tauwasser, welches am Verdampfer anfällt, abführt.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass dem Verdampfer ein vierter Lüfter (Verdampfer-Lüfter) zugeordnet ist. Über die Regelung des vierten Lüfters (Verdampfer-Lüfters) kann die Leistung des Verdampfers geregelt werden.
  • In Ausgestaltung des spurgeführten Fahrzeugs kann vorgesehen sein, dass die Kälteanlage in einem Innenraum des spurgeführten Fahrzeugs angeordnet ist, vorzugsweise in einem für Fahrgäste unzugänglichen Bereich.
  • Hierdurch wird vorhandener Bauraum genutzt. Ferner ist es hierdurch möglich, dass das spurgeführte Fahrzeug hinsichtlich seiner Gestaltung in Bezug auf den Unterflurbereich keinen weiteren Restriktionen unterworfen ist, sodass eine niedrige Flurhöhe realisierbar ist.
  • Es ist möglich, dass in dem Innenraum des spurgeführten Fahrzeugs je Kühlstelle eine Kälteanlage angeordnet ist. Eine Kühlstelle kann beispielsweise ein Kühlschrank oder andere zu kühlende Elemente sein. Die zumindest eine Kälteanlage kann in diesem Fall vorzugsweise ein natürliches Kältemittel (Propan R290a oder Butan R600a) aufweisen mit einer maximalen Füllmenge von 150 g.
  • Sämtliche Ausgestaltungen des Kälteanlage gelten in gleicher Weise für das spurgeführte Fahrzeug und vice versa.
  • Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung erläutert werden.
  • Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kälteanlage gemäß einer ersten Ausführungsform; und
    Fig. 2a
    eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kälteanlage 100 gemäß der ersten Ausführungsform; und
    Fig. 2b
    eine schematische Darstellung zwei Varianten einer erfindungsgemäßen Kälteanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform;
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen spurgeführten Fahrzeugs.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Kälteanlage 100 gemäß einer ersten Ausführungsform.
  • Die Kälteanlage 100 ist insbesondere für ein spurgeführtes Fahrzeug ausgebildet.
  • Die Kälteanlage 100 weist einen Kältekreis 10 auf umfassend eine Kühlkreislaufleitung 12, welche zum Transport eines Kältemittels K ausgebildet ist.
  • Der Kältekreis 10 umfasst einen Verdichter 14, einen Verflüssiger 16 und einen Verdampfer 18.
  • Der Verdichter 14, der Verflüssiger 16 und der Verdampfer 18 sind über die Kühlkreislaufleitung 12 angebunden.
  • Die Kälteanlage 100 weist einen ersten Luftraum 20 auf, in dem der Verdichter 14 und der Verflüssiger 16 angeordnet sind. Die Kälteanlage 100 weist einen zweiten Luftraum 30 auf, der von dem ersten Luftraum 20 getrennt ist.
  • In dem zweiten Luftraum 30 ist der Verdampfer 18 angeordnet.
  • Der erste Luftraum 20 und der zweite Luftraum 30 sind derart ausgebildet, dass zwischen dem ersten Luftraum 20 und dem zweiten Luftraum 30 kein Luftaustausch stattfinden kann.
  • Die Kälteanlage 100 ist als bauliche Einheit zusammengefasst, welche innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses 60 ausgebildet ist, in welchem der erste Luftraum 20 und der von dem ersten Luftraum 20 getrennte zweite Luftraum 30 ausgebildet sind.
  • Die Kälteanlage 100 weist eine Zuluftvorrichtung 40 zur Zufuhr von Luft in den ersten Luftraum 20, insbesondere von Luft aus einem nicht für Fahrgäste zugänglichen Bereich 4 eines Innenraums 2 des spurgeführten Fahrzeugs 1, auf.
  • Alternativ kann die Luft auch von außerhalb des Fahrzeugs zugeführt werden.
  • Die Kälteanlage 100 weist eine Fortluftvorrichtung 50 auf, zur Entlüftung der Fortluft F des ersten Luftraums 20, insbesondere zur Außenseite des spurgeführten Fahrzeugs 1.
  • Die Fortluft F wird somit aus dem unmittelbar aus der Kälteanlage 100 der Umgebung zugeführt.
  • Der Kältekreis 100 weist als Kältemittel K ein brennbares Kältemittel mit einem GWP von kleiner als 3, vorzugsweise genau 3, auf und/oder die Füllmenge des Kältemittels K im Kältekreis 10 liegt unter 150g.
  • Die Zuluftvorrichtung 40 ist im ersten Luftraum 20 höher angeordnet als die Fortluftvorrichtung 50, wobei die Zuluftvorrichtung 40 und die Fortluftvorrichtung 50, vorzugsweise an gegenüberliegenden Seiten des ersten Luftraums 20, angeordnet sind.
  • Der erste Luftraum 20 weist einen Boden 21 mit einer Schräge 22 auf.
  • Die Schräge 22 fällt von der Seite der Zuluftvorrichtung 40 zur Seite der Fortluftvorrichtung 50 ab.
  • Die Kühlkreislaufleitung 12 ist im ersten Luftraum 20 angeordnet und verläuft nicht durch den zweiten Luftraum 30.
  • Der Verdampfer 18 ist derart im zweiten Luftraum 30 angeordnet, dass dieser an den ersten Luftraum 20 angrenzt, sodass die Kühlkreislaufleitung 12 den Verdampfer 18 an den Kältekreis 10 anbindet.
  • Der zweite Luftraum 30 grenzt an einen Kühlraum 70 an und dem Kühlraum 70 ist aus dem zweiten Luftraum 30 gekühlte Luft LG zuführbar.
  • Dem zweiten Luftraum 30 ist aus dem Kühlraum 70 zu kühlende Luft LK zuführbar.
  • Der Kühlkreis 10 weist eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe der folgenden Elemente auf: Sammler 12, Magnetventil 17, Entspannungsventil 15, erster Lüfter 13.
  • Der erster Lüfter 13 ist dem Verflüssiger zugeordnet.
  • Der Kühlraum 70 und der zweite Luftraum 30 sind über einen zweiten Lüfter 37 und einen dritten Lüfter 38 verbunden, welche jeweils mit einer Schiebedichtung 36, zur wahlweisen Abdichtung des zweiten Luftraums 30 vom Kühlraum 70, ausgebildet sind.
  • Der dritte Lüfter ist vorgesehen, um dem Kühlraum 70 gekühlte Luft LG aus dem zweiten Luftraum 30 zuzuführen.
  • Der zweite Lüfter ist vorgesehen, um dem zweiten Luftraum 30 zu kühlende Luft LK aus dem Kühlraum 70 zuzuführen.
  • Die Kälteanlage 100 umfasst eine Steuerung 50, die in dem zweiten Luftraum 30 angeordnet ist.
  • Der zweite Luftraum 30 weist einen Tauwasserablauf 32 auf, welcher einen Ablauf für das Tauwasser des Verdampfers 18 ausbildet.
  • Fig. 2a zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Kälteanlage 100 gemäß der ersten Ausführungsform.
  • Gemäß der ersten Ausführungsform ist der erste Luftraum 20 über dem zweiten Luftraum 30 angeordnet.
  • Fig. 2b zeigt eine schematische Darstellung von zwei Varianten einer erfindungsgemäßen Kälteanlage 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform, wobei die zweite Ausführungsform auf der ersten Ausführungsform basiert und nachfolgend lediglich die Unterschiede zwischen der zweiten Ausführungsform und der ersten Ausführungsform beschrieben sind.
  • Gemäß der ersten Ausführungsform ist der erste Luftraum 20 neben dem zweiten Luftraum 30 angeordnet. Der erste Luftraum 20 kann gemäß einer ersten Variante auf der linken Seite des zweiten Luftraums 30 (vgl. Fig. 2b oben) angeordnet sein und gemäß einer zweiten Variante auf der rechten Seite des zweiten Luftraums 30 (vgl. Fig. 2b unten) angeordnet sein.
  • Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen spurgeführten Fahrzeugs 1.
  • Bei dem spurgeführten Fahrzeug 1 handelt es sich gemäß dem Ausführungsbeispiel vorzugsweise um ein Fahrzeug des Personentransports, d. h. eine Mehrzahl an Personen können sich im Innenraum 2 des spurgeführten Fahrzeugs 1 aufhalten und dieser ist speziell an die Anforderungen des Personentransports angepasst.
  • Das spurgeführte Fahrzeug 1, umfasst zumindest eine Kälteanlage 100.
  • Die Kälteanlage 100 ist in einem Innenraum 2 des spurgeführten Fahrzeugs 1 angeordnet. Gemäß Fig. 3 ist die Kälteanlage 100 in einem für Fahrgäste unzugänglichen Bereich 4 angeordnet.
  • Schließlich wird ein Digitaler Zwilling der Kälteanlage 100 oder des spurgeführten Fahrzeugs 1 bereitgestellt, wobei der digitale Zwilling ein digitalisiertes Abbild der Kälteanlage 100 oder ein digitalisiertes Abbild des spurgeführten Fahrzeugs 1 umfasst.
  • Die vorstehende Offenbarung gilt gleichermaßen wie für die Kälteanlage 100 auch für ein spurgeführtes Fahrzeug 1, umfassend zumindest eine wie vorstehend beschrieben ausgeführte Kälteanlage 100. Gleichsam kann sich die vorstehende Offenbarung auch auf einen einzelnen Wagen eines spurgeführten Fahrzeugs 1 beziehen.
  • Sämtliche Ausgestaltungen der Kälteanlage 100 und/oder des spurgeführten Fahrzeugs 1 gelten in gleicher Weise für den digitalen Zwilling.
  • Abschließend sei erwähnt, dass die Merkmale aller oben beschriebenen Ausführungsvarianten untereinander in beliebiger Weise kombiniert werden können, um weitere andere Ausführungsbeispiele der Erfindung zu bilden. Auch können alle Merkmale von Unteransprüchen jeweils für sich mit jedem Merkmal jedes anderen der Ansprüche kombiniert werden, und zwar jeweils für sich allein oder in beliebiger Kombination, um weitere andere Ausführungsbeispiele zu erhalten. Obwohl die Erfindung im Detail durch ein Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
  • Unabhängig vom grammatikalischen Geschlecht eines bestimmten Begriffes sind Personen mit männlicher, weiblicher oder anderer Geschlechteridentität mit umfasst.

Claims (17)

  1. Kälteanlage (100), insbesondere für ein spurgeführtes Fahrzeug (1),
    mit einem Kältekreis (10) umfassend eine Kühlkreislaufleitung (12), welche zum Transport eines Kältemittels (K) ausgebildet ist,
    einen Verdichter (14), einen Verflüssiger (16) und einen Verdampfer (18), wobei der Verdichter (14), der Verflüssiger (16) und der Verdampfer (18) über die Kühlkreislaufleitung (12) angebunden sind, wobei die Kälteanlage (100) einen ersten Luftraum (20) aufweist, in dem der Verdichter (14) und der Verflüssiger (16) angeordnet sind
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kälteanlage (100) einen zweiten Luftraum (30) aufweist, der von dem ersten Luftraum (20) getrennt ist, wobei in dem zweiten Luftraum (30) der Verdampfer (18) angeordnet ist.
  2. Kälteanlage (100) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kälteanlage (100) als bauliche Einheit zusammengefasst ist, welche innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses (60) ausgebildet ist, in welchem der erste Luftraum (20) und der von dem ersten Luftraum (20) getrennte zweite Luftraum (30) ausgebildet sind.
  3. Kälteanlage (100) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kälteanlage (100) eine Zuluftvorrichtung (40) zur Zufuhr von Luft in den ersten Luftraum (20), insbesondere von Luft aus einem nicht für Fahrgäste zugänglichen Bereich (4) eines Innenraums (2) des spurgeführten Fahrzeugs (1), aufweist.
  4. Kälteanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kälteanlage (100) eine Fortluftvorrichtung (50) aufweist, zur Entlüftung der Fortluft (F) des ersten Luftraums (20), insbesondere zur Außenseite des spurgeführten Fahrzeugs (1).
  5. Kälteanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Kältekreis (100) als Kältemittel (K) ein brennbares Kältemittel mit einem GWP von kleiner als 3, vorzugsweise genau 3, aufweist und/oder die Füllmenge des Kältemittels (K) im Kältekreis (10) unter 150g liegt.
  6. Kälteanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Zuluftvorrichtung (40) im ersten Luftraum (20) höher angeordnet ist als die Fortluftvorrichtung (50), wobei die Zuluftvorrichtung (40) und die Fortluftvorrichtung (50) vorzugsweise an gegenüberliegenden Seiten des ersten Luftraums (20) angeordnet sind.
  7. Kälteanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste Luftraum (20) einen Boden (21) mit einer Schräge (22) aufweist.
  8. Kälteanlage (100) nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Schräge (22) von der Seite der Zuluftvorrichtung (40) zur Seite der Fortluftvorrichtung (50) abfällt.
  9. Kälteanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kühlkreislaufleitung (12) im ersten Luftraum (20) angeordnet ist und nicht durch den zweiten Luftraum (30) verläuft und der Verdampfer (18) derart im zweiten Luftraum (30) angeordnet ist, dass dieser an den ersten Luftraum (20) angrenzt, sodass die Kühlkreislaufleitung (12) den Verdampfer (18) an den Kältekreis (10) anbindet.
  10. Kälteanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der zweite Luftraum (30) an einen Kühlraum (70) angrenzt und dem Kühlraum (70) aus dem zweiten Luftraum (30) gekühlte Luft (LG) zuführbar ist und dem zweiten Luftraum (30) aus dem Kühlraum (70) zu kühlende Luft (L,c) zuführbar ist.
  11. Kälteanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Kühlkreis (10) eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe der folgenden Elemente aufweist: Sammler (12), Magnetventil (17), Entspannungsventil (15), erster Lüfter (13).
  12. Kälteanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Kühlraum (70) und der zweite Luftraum (30) über einen zweiten Lüfter (37) und einen dritten Lüfter (38) verbunden sind, welche jeweils mit einer Schiebedichtung (36), zur wahlweisen Abdichtung des zweiten Luftraums (30) vom Kühlraum (70) ausgebildet sind.
  13. Kälteanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kälteanlage (100) eine Steuerung (50) umfasst, die vorzugsweise in dem zweiten Luftraum (30) angeordnet ist.
  14. Kälteanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der zweite Luftraum (30) einen Tauwasserablauf (32) aufweist, welcher einen Ablauf für das Tauwasser des Verdampfers (18) ausbildet.
  15. Spurgeführtes Fahrzeug (1), umfassend zumindest eine Kälteanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
  16. Spurgeführtes Fahrzeug (1), nach Anspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kälteanlage (100) in einem Innenraum (2) des spurgeführten Fahrzeugs (1) angeordnet ist, vorzugsweise in einem für Fahrgäste unzugänglichen Bereich (4).
  17. Digitaler Zwilling einer Kälteanlage (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, eines spurgeführten Fahrzeugs (1) nach einem der Ansprüche 15 oder 16,
    wobei der digitale Zwilling ein digitalisiertes Abbild der Kälteanlage (100) oder des spurgeführten Fahrzeugs (1) umfasst.
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