ES2214370T3 - Sistema de climatizacion para vehiculos o aviones. - Google Patents

Abstract

Sistema (14) de climatización para vehículos, preferiblemente vehículos sobre carriles, o aviones, con un circuito de aire de alimentación, que contiene un dispositivo de calefacción, y un circuito de refrigeración, que están acoplados mediante un intercambiador (20) de calor aire ¿ aire, con lo que en el circuito de refrigeración se expande el aire del proceso en una turbina (22) de descompresión, y con lo que este aire del proceso, tras pasar a través del intercambiador de calor para enfriar el aire de alimentación, se aspira con un compresor (24), se comprime y se emite al entorno, y con lo que al intercambiador (20) de calor se conecta un canal de ventilación, que se extiende a lo largo de la altura estructural del intercambiador de calor, para recibir el aire de alimentación refrigerado, caracterizado porque el canal (40) de ventilación se ramifica en como mínimo dos canales (42, 44), y porque al menos uno de los canales se alimenta con aire de alimentación, que se aspira junto a la salida del intercambiador de calor, de forma correspondiente al perfil de temperatura del aire de alimentación que se presenta a lo largo de la altura estructural del intercambiador (20) de calor, a partir de una capa de aire de alimentación que corresponde a la temperatura deseada.

Description

Sistema de climatización para vehículos o aviones.

La invención se refiere a un sistema de climatización para vehículos, tales como vehículos sobre carriles, autobuses, camiones, o aviones, según el preámbulo de la reivindicación 1.

Junto a los sistemas de climatización por vapor frío empleados normalmente en los vehículos sobre carriles, se ha propuesto también ya el empleo de aire como medio de refrigeración en los sistemas de climatización. El sistema de climatización para vehículos basado en aire ha sido desarrollado basándose en ensayos acreditados del sistema a partir de la navegación aérea.

Un sistema de climatización conocido previamente a partir del documento DE 43 08 630, que ya se emplea en vehículos sobre carriles, presenta un circuito de aire de alimentación, que contiene un dispositivo de calefacción, y un circuito de refrigeración, que están acoplados mediante un intercambiador de calor aire - aire. En el circuito de refrigeración se expande aire para el proceso en una turbina de descompresión y este aire del proceso es aspirado por un compresor, tras pasar por el intercambiador de calor para refrigerar el aire de alimentación, se comprime y se emite al entorno.

Igual que en el caso de la climatización de locales y edificios, también en el caso de los vehículos, y especialmente de los vehículos de transporte sobre carriles, así como los aviones, a menudo se presenta el problema de atender con un sistema de climatización varios espacios con diferentes requisitos de temperatura. Un caso clásico es la climatización de los coches finales con el puesto del conductor en los vehículos de transporte sobre carriles. Además, si se considera un vehículo de este tipo, las especificaciones exigen diferentes cantidades de aire. Hasta el momento, este problema se solventaba empleando dos sistemas de climatización independientes. De forma alternativa, se trabaja también con un dispositivo de climatización y se regula en la zona con el requisito de temperatura más bajo. Entonces, la zona con el requisito de temperatura más alto debe calentarse posteriormente de forma correspondiente. Las dos soluciones son desventajosas consideradas en relación con los costes de funcionamiento o los costes iniciales y el balance de energía.

Por tanto, la tarea de la invención es perfeccionar un sistema de climatización genérico para vehículos de tal manera que puedan atenderse, con aire acondicionado de forma correspondiente, varios espacios con diferentes requisitos de temperatura.

Según la invención, esta tarea se soluciona en un sistema de climatización genérico mediante la combinación de las características según la reivindicación 1. Por consiguiente, el canal de ventilación, que se conecta con el intercambiador de calor para admitir el aire de alimentación refrigerado, se ramifica en al menos dos canales. Como mínimo uno de los canales se alimenta con aire de alimentación, el cual se aspira junto a la salida del intercambiador de calor, de forma correspondiente al perfil de temperatura del aire de alimentación que se presenta a lo largo de la altura estructural del intercambiador de calor, a partir de una capa de aire de alimentación que corresponde a la temperatura deseada.

A diferencia de los intercambiadores de calor de los sistemas de climatización por vapor frío, que presentan un perfil de temperatura igual y homogéneo en el intercambiador de calor, el perfil de temperatura de un intercambiador de calor aire - aire presenta una pendiente de temperatura, de la que se aprovecha la presente invención climatizando un segundo espacio o varios espacios adicionales independientes con requisitos de temperatura diferentes de los del primer espacio. Las configuraciones ventajosas de la invención se deducen de las reivindicaciones dependientes que siguen a la reivindicación principal.

Por tanto, junto a la salida del intercambiador de calor puede estar dispuesto un dispositivo de aspiración. La posición del dispositivo de aspiración puede desplazarse de forma encauzada mediante un dispositivo de desplazamiento.

De forma especialmente ventajosa, el puesto del conductor de un vehículo sobre carriles puede climatizarse independientemente del compartimento de pasajeros.

El dispositivo de aspiración puede estar conectado con un ventilador mediante el cual puede ajustarse el caudal de aire aspirado.

Finalmente, puede estar presente un dispositivo de calefacción para el calentamiento selectivo del aire de alimentación para el caso de que, en el espacio independiente a climatizar, se desee una temperatura que se sitúa por encima de la temperatura de la capa de aire de alimentación más caliente que sale del intercambiador de calor.

Otros detalles y ventajas de la invención se deducen de la siguiente descripción de un ejemplo de realización mostrado en el dibujo. Muestra:

la figura 1, una vista esquemática del principio del sistema de climatización,

la figura 2, una vista esquemática de un detalle de un sistema de climatización que está dispuesto en el último coche de un vehículo de transporte sobre carriles, y

la figura 3, una vista esquemática de una forma de realización preferida de la presente invención.

La invención se explica, a modo de ejemplo, para la climatización de un vehículo sobre carriles. Sin embargo, de la misma manera puede emplearse en el espacio interior de un avión, un autobús, un camión u otro medio de transporte.

En la figura 1 se muestra de forma esquemática un vehículo 10 sobre carriles cuyo espacio 12 interior debe climatizarse mediante un sistema 14 de climatización basado en aire.

Aquí, el sistema 14 de climatización se muestra de forma esquemática. El sistema de climatización puede alojarse en una carcasa compacta en forma de un módulo y disponerse, por ejemplo como módulo de climatización, en la zona de la cubierta del vehículo 10 sobre carriles.

El sistema de climatización, como se muestra aquí a modo de ejemplo, puede seguir el principio funcional del denominado "proceso abierto de subpresión". En este principio, un circuito 16 de aire de alimentación está acoplado con un circuito 18 de refrigeración mediante un intercambiador 20 de calor aire - aire. En el circuito de refrigeración se expande, mediante una turbina 22 de descompresión, aire que procede, al menos parcialmente, del entorno y, según el requisito de refrigeración, se enfría de forma progresiva hasta una temperatura de alrededor de 0ºC. En el intercambiador 20 de calor se alimenta al proceso el calor desprendido del circuito de aire de alimentación. El aire calentado a baja presión se aspira mediante un compresor 24, se comprime, y se emite nuevamente hacia fuera, al entorno.

El aire de alimentación se aspira a partir del entorno mediante como mínimo un ventilador 26 y se conduce por el intercambiador 20 de calor y, finalmente, se alimenta al compartimento de pasajeros, dado el caso, mediante trampillas de ventilación no mostradas aquí. Para el funcionamiento de calefacción se dispone en el circuito de aire de alimentación un dispositivo de calefacción no mostrado aquí.

Para reducir el consumo de energía puede agregarse aire ambiental al aire de alimentación.

La turbina 22 de descompresión y el compresor 24 están dispuestos, junto con un motor 28, sobre un eje y forman la máquina a motor de circulación del aire (aircycle). En este caso, el eje común del motor, la turbina y el compresor está montado sobre cojinetes magnéticos, de una forma no mostrada aquí detalladamente. La tecnología de cojinetes magnéticos se caracteriza por una colocación del eje sin desgaste y mantenimiento.

En la figura 1 se muestra, mediante un diagrama 28 correspondiente, la estratificación del calor a lo largo de la extensión del intercambiador 20 de calor. En el ejemplo de realización que aquí se muestra, el aire de refrigeración entra con 0ºC y abandona el intercambiador de calor a 20ºC. El aire de alimentación a enfriar, en la zona del intercambiador de calor aire - aire en la que se encuentra con el aire frío del proceso a la entrada del aire del proceso en el intercambiador de calor, será relativamente más frío que a la salida del aire del proceso, en la que éste presenta, por ejemplo, 20ºC. Esto se muestra mediante la función lineal simplificada representada en el diagrama 28 en el que, por un lado, se coloca la altura del intercambiador de calor y, por otro lado, la temperatura.

En la figura 3 se muestra una transformación, a modo de ejemplo, de la presente invención. Aquí, en la salida del intercambiador de calor, de la que sale el aire de alimentación refrigerado, se conecta, a lo largo de toda la altura estructural, un canal 40 de ventilación que se ramifica en dos canales 42 y 44. En la zona del canal 40 de ventilación que se empalma a la salida del intercambiador 20 de calor, está dispuesto un dispositivo 46 de aspiración que puede desplazarse con su tobera 48 de aspiración, mediante un dispositivo 50 de desplazamiento, en la dirección de la doble flecha a, de tal manera que puede aspirarse una capa de temperatura del aire de ventilación con la temperatura regulada de forma correspondiente, el cual presenta la temperatura deseada para la climatización de un espacio independiente del espacio principal. El dispositivo de ajuste está conectado con el canal 42 mediante una manguera 52 flexible.

En la figura 2 se muestra un caso de aplicación para el sistema 14 de climatización. Aquí se muestra de forma esquemática una parte de un coche final de un vehículo 10 sobre carriles que, además del compartimento 12 de pasajeros, presenta una cabina 54 para el conductor. El canal de ventilación se ramifica en un canal 44, por el que se suministra el aire de alimentación para el compartimento 12 de pasajeros, y un canal 42, por el que se aspira el aire necesario para la climatización de la cabina 54 del conductor mediante un ventilador 56 de aspiración. Mediante el dispositivo 50 de desplazamiento se lleva el dispositivo de aspiración, no mostrado detalladamente en la figura 2, a la posición deseada. Además, en la figura 2 se muestran de forma esquemática los dispositivos 58 y 60 de calefacción, que están previstos para el funcionamiento de calefacción del sistema de climatización. El dispositivo 58 de calefacción está dispuesto en la corriente principal de aire de alimentación y posibilita un calentamiento de todo el aire de alimentación. Independientemente de ello, mediante el dispositivo 60 de calefacción puede calentarse el aire para la cabina 54 del conductor a un nivel de temperatura más alto, en tanto que así se desee.

Claims (6)

1. Sistema (14) de climatización para vehículos, preferiblemente vehículos sobre carriles, o aviones, con un circuito de aire de alimentación, que contiene un dispositivo de calefacción, y un circuito de refrigeración, que están acoplados mediante un intercambiador (20) de calor aire - aire, con lo que en el circuito de refrigeración se expande el aire del proceso en una turbina (22) de descompresión, y con lo que este aire del proceso, tras pasar a través del intercambiador de calor para enfriar el aire de alimentación, se aspira con un compresor (24), se comprime y se emite al entorno, y con lo que al intercambiador (20) de calor se conecta un canal de ventilación, que se extiende a lo largo de la altura estructural del intercambiador de calor, para recibir el aire de alimentación refrigerado, caracterizado porque el canal (40) de ventilación se ramifica en como mínimo dos canales (42, 44), y porque al menos uno de los canales se alimenta con aire de alimentación, que se aspira junto a la salida del intercambiador de calor, de forma correspondiente al perfil de temperatura del aire de alimentación que se presenta a lo largo de la altura estructural del intercambiador (20) de calor, a partir de una capa de aire de alimentación que corresponde a la temperatura deseada.

2. Sistema de climatización según la reivindicación 1, caracterizado porque la aspiración de aire tiene lugar mediante un dispositivo de aspiración dispuesto de forma móvil en el canal de ventilación, junto a la salida del intercambiador de calor.

3. Sistema de climatización según la reivindicación 2, caracterizado porque el desplazamiento de la posición del dispositivo de aspiración tiene lugar por medio de un dispositivo de desplazamiento.

4. Sistema de climatización según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el aire aspirado a una temperatura deseada se alimenta a la cabina del conductor del último coche de un tren, mientras que el aire restante se alimenta al compartimento de pasajeros.

5. Sistema de climatización según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el aire aspirado mediante el dispositivo de aspiración se aspira mediante un ventilador.

6. Sistema de climatización según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el aire aspirado mediante el dispositivo de aspiración se conduce por un dispositivo de calefacción.