способ индивидуального регулирования температуры воздуха в купе пассажирского вагона и система кондиционирования воздуха для его осуществления (варианты)

Формула изобретения

1. Способ индивидуального регулирования температуры воздуха в купе пассажирского вагона, заключающийся в заборе наружного воздуха с регулированием его количества и рециркуляционного воздуха из помещений вагона, раздельной обработке в кондиционере наружного или смеси наружного и рециркуляционного воздуха и подаче его в центральный приточный воздуховод с выпусками в каждом купе, а также только рециркуляционного воздуха и подаче его в другой центральный приточный воздуховод с регулируемыми выпусками в каждое купе, отличающийся тем, что регулирование расхода рециркуляционного воздуха осуществляют задатчиком в зависимости от температуры воздуха в купе, а для обеспечения постоянного расхода рециркуляционного воздуха в выпусках других купе в воздуховоде для подачи рециркуляционного воздуха поддерживают постоянное статическое давление.

2. Система кондиционирования воздуха пассажирского вагона, включающая расположенный в потолочном пространстве тамбура вагона моноблочный кондиционер, содержащий, по крайней мере, одну холодильную машину, по крайней мере, по одному патрубку всасывания наружного и рециркуляционного воздуха, а также два патрубка для подачи обработанного в кондиционере наружного и рециркуляционного воздуха в два центральных воздуховода с, по крайней мере, одним узлом покупейной раздачи воздуха, состоящим из устройства для частичного смешения потоков наружного и рециркуляционного воздуха и устройства индивидуальной подачи и регулирования рециркуляционного воздуха, отличающаяся тем, что в каждый узел покупейной раздачи воздуха дополнительно введены воздуховоды для частичного перепуска рециркуляционного воздуха в коридор вагона при закрытии клапана подачи рециркуляционного воздуха в купе по сигналу от задатчика температуры.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что дополнительно содержит рециркуляционный воздуховод, размещенный вдоль вагона и соединенный с воздуховодами для частичного перепуска рециркуляционного воздуха и с патрубками рециркуляционного воздуха в кондиционере.

4. Система кондиционирования воздуха пассажирского вагона, включающая расположенный в потолочном пространстве тамбура вагона моноблочный кондиционер, содержащий, по крайней мере, одну холодильную машину, по крайней мере, по одному патрубку всасывания наружного и рециркуляционного воздуха, а также два патрубка для подачи обработанного в кондиционере наружного и рециркуляционного воздуха в два центральных воздуховода с, по крайней мере, одним узлом покупейной раздачи воздуха, состоящим из устройства для частичного смешения потоков наружного и рециркуляционного воздуха и устройства индивидуальной подачи и регулирования рециркуляционного воздуха, отличающаяся тем, что в рециркуляционном воздуховоде установлен датчик статического давления с нормализованным выходным электрическим сигналом, управляющим частотой вращения вентилятора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию железнодорожного транспорта, обеспечивающему комфортные условия пассажиров в вагонах, в частности к способам и системам кондиционирования воздуха.

Известен способ регулирования температуры воздуха в помещениях пассажирского вагона, заключающийся в заборе наружного воздуха с регулированием его количества и рециркуляционного воздуха из помещений вагона, их смешении, очистке, охлаждении или нагреве путем пропуска смешанного и очищенного воздуха через теплообменник с регулируемой тепло-холодопроизводительностью и подачи ее по нагнетательному воздуховоду в каждое купе вагона, при этом часть смешанного и очищенного воздуха пропускают по меньшей мере через одну дополнительную секцию теплообменника с отличной от основной секции тепло-холодопроизводительностью, после чего подают по меньшей мере через один дополнительный нагнетательный воздуховод в каждое купе вагона, где воздух, поступающий из раздельных нагнетательных воздуховодов, смешивают в пропорции, определяемой заданной температурой воздуха в купе, при этом смешивание производят с обеспечением общего количества воздуха, поступающего в купе, неизменным.

Данный способ реализован в устройстве, содержащем регулируемые заслонки на входе наружного воздуха, рециркуляционный канал, камеру смешения наружного и рециркуляционного воздуха с фильтрами очистки воздуха, вентиляционный агрегат, вход которого соединен с выходом камеры смешения, а выход с входом теплообменника, имеющего регулятор тепло-холодопроизводительности, вход которого подключен к датчику температуры воздуха в воздуховоде, а выход теплообменника соединен с входом нагнетательного воздуховода, проложенного вдоль вагона и имеющего вентиляционные выпуски в каждом купе, при этом в устройство введен по меньшей мере один дополнительный нагнетательный воздуховод, теплообменник выполнен секционным с различной тепло-холодопроизводительностью секций, причем выход каждой секции теплообменника соединен с входом соответствующего раздельного нагнетательного воздуховода, а в каждом вентиляционном выпуске каждого нагнетательного воздуховода установлены регулируемые жалюзи, снабженные общим дистанционным приводом с блоком управления, входы которого подключены к задатчику температуры воздуха в купе и датчику температуры воздуха в купе, а регулируемые жалюзи установлены и сблокированы относительно воздуховодов с обеспечением общего проходного сечения вентиляционных выпусков в каждом купе вагона при любом расположении жалюзи постоянным. В каждом купе после регулируемых жалюзи установлена камера смешения воздуха, поступающего из всех нагнетательных каналов (1).

Недостатком известного способа регулирования и устройства для его осуществления является сложность технического решения и невозможность плавного и стабильного регулирования температуры, так как изменение аэродинамического сопротивления в одном из выпусков воздуха приводит к перераспределению расхода воздуха в остальных выпусках по длине вагона и к непредсказуемому изменению температуры воздуха в остальных купе.

Известен способ индивидуального регулирования температуры воздуха в купе пассажирского вагона, заключающийся в заборе свежего воздуха снаружи вагона с регулированием его количества и рециркуляционного воздуха из помещений вагона, раздельной обработке в кондиционере наружного или смеси наружного и рециркуляционного воздуха и подачи его в центральный приточный воздуховод с выпусками в каждом купе, а также только рециркуляционного воздуха и подаче его в другой центральный приточный воздуховод с регулируемыми выпусками в каждое купе.

Данный способ реализован в системе кондиционирования воздуха пассажирского вагона, включающей расположенный в потолочном пространстве тамбура вагона моноблочный кондиционер, содержащий, по крайней мере, одну холодильную машину, по крайней мере, по одному патрубку всасывания наружного и рециркуляционного воздуха, а также два патрубка для подачи обработанного в кондиционере наружного и рециркуляционного воздуха в два центральных воздуховода с, по крайней мере, одним узлом покупейной раздачи воздуха, состоящим из устройства для частичного смешения потоков наружного и рециркуляционного воздуха и устройства индивидуальной подачи и регулирования рециркуляционного воздуха (2).

Недостатком известного способа регулирования и системы кондиционирования воздуха, реализующей этот способ, является неравномерность раздачи воздуха в каждом выпуске по длине рециркуляционного воздуховода в различных сочетаниях положений заслонок регулирующих клапанов в различных выпусках.

Целью настоящего изобретения является обеспечение возможности индивидуального регулирования температуры воздуха в каждом купе пассажирского вагона при сохранении равномерности раздачи воздуха по длине рециркуляционного воздуховода.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе осуществляют регулирование расхода рециркуляционного воздуха задатчиком в зависимости от температуры воздуха в купе, а для обеспечения постоянного расхода воздуха в выпусках других купе по длине вагона в дополнительном центральном приточном воздуховоде для подачи рециркуляционного воздуха поддерживают постоянное статическое давление.

Осуществление данного способа достигается тем, что в систему кондиционирования воздуха дополнительно в каждый узел покупейной раздачи воздуха введены воздуховоды для частичного перепуска рециркуляционного воздуха в коридор вагона.

Для повышения экономичности системы кондиционирования воздуха из узла покупейной раздачи осуществляют частичный перепуск рециркуляционного воздуха в дополнительный рециркуляционный воздуховод, размещенный вдоль вагона и соединенный с воздуховодами для частичного перепуска и с патрубками рециркуляционного воздуха в кондиционере.

Для повышения экономичности системы кондиционирования воздуха для поддержания постоянного статического давления в воздуховоде для подачи рециркуляционного воздуха установлен датчик статического давления с нормализованным выходным электрическим сигналом, управляющим частотой вращения вентилятора.

Введение каждого указанного отличия позволяет в каждом купе пассажирского вагона обеспечивать возможность индивидуального регулирования температуры воздуха при сохранении равномерности раздачи воздуха по длине рециркуляционного воздуховода.

На фиг.1 показана принципиальная схема системы кондиционирования воздуха (СКВ) пассажирского вагона с дополнительными выпусками.

На фиг.2 показана принципиальная схема СКВ с дополнительным рециркуляционным воздуховодом.

На фиг.1 и 2 введены следующие обозначения:

1 - купе пассажирского вагона; 2 - коридор пассажирского вагона; 3 - тамбур пассажирского вагона; 4 - моноблочный кондиционер; 5 - приточный воздуховод для подачи наружного воздуха; 6 - приточный воздуховод для подачи рециркуляционного воздуха; 7 - выпуски в купе (воздухораспределители) наружного воздуха; 8 - выпуски рециркуляционного воздуха с регулирующим клапаном; 9 - воздуховод для перепуска рециркуляционного воздуха в коридор вагона или в дополнительный рециркуляционный воздуховод; 10 - решетка для всасывания рециркуляционного воздуха из коридора вагона; 11 - рециркуляционные воздуховоды для подачи воздуха к патрубкам кондиционера; 12 - регулирующий клапан на рециркуляционном воздуховоде 11; 13 - дополнительный рециркуляционный воздуховод; 14, 15 - воздуховоды для забора наружного воздуха в кондиционер с регулирующими клапанами; 16 - задатчик температуры воздуха; 17 - контур кондиционера для обработки только наружного воздуха или смеси наружного и рециркуляционного; 18 - контур кондиционера для обработки только рециркуляционного воздуха.

Работа предлагаемой системы кондиционирования воздуха осуществляется следующим образом:

Наружный воздух поступает в кондиционер 4 через воздуховод 15. Количество наружного воздуха регулируется регулирующим клапаном в зависимости от его температуры. В зависимости от режима работы кондиционера к наружному воздуху может подмешиваться часть рециркуляционного воздуха с помощью регулирующего клапана 12. В режимах предварительного охлаждения или нагрева вагона клапан наружного воздуха может быть полностью закрыт, а клапан 12 открыт. Наружный воздух или смесь наружного и рециркуляционного воздуха проходит обработку в отдельном контуре кондиционера 17 и подается в вагон по приточному воздуховоду 5. В каждом купе 1 на воздуховоде 5 выполнены выпуски с воздухораспределительными устройствами 7. Наружный воздух, поступающий в купе 1 через выпуски 7, обеспечивает требуемый по санитарным правилам газовый состав воздуха, а также снимает часть тепловлагоизбытков. Одновременно во второй контур кондиционера 18 по воздуховоду 11 поступает рециркуляционный воздух. Рециркуляционный воздух забирается из коридора пассажирского вагона через решетку 10.

В кондиционере 4 рециркуляционный воздух проходит обработку в отдельном контуре 18 и подается в вагон по приточному воздуховоду 6. В системе кондиционирования воздуха предусмотрен воздуховод 14 с регулирующим клапаном для забора наружного воздуха, подсоединенный к кондиционеру 4. С помощью этого воздуховода 14 предусматривается подмешивание к рециркуляционному воздуху некоторого количества наружного в зависимости от режима работы СКВ. Рециркуляционный воздух из воздуховода 6 поступает в купе через выпуски 8 с регулирующим клапаном. Этот воздух, поступающий в купе 1, обеспечивает поддержание требуемых параметров воздуха. По сигналу от индивидуального регулятора температуры 16 количество рециркуляционного воздуха, поступающего в купе, может регулироваться клапаном в выпуске 8 от максимального значения до нуля. А для обеспечения равномерности раздачи воздуха по длине вагона вне зависимости от сочетания положений клапанов в выпусках 8 в воздуховоде 6 поддерживается постоянное статическое давление. Постоянное статическое давление может обеспечиваться с помощью введения в выпуски 8 дополнительного воздуховода 9 для перепуска части воздуха в коридор вагона 2, в случае, если задатчик температуры требует уменьшения количества рециркуляционного воздуха, подаваемого в купе 1.

Данное техническое решение является неэкономичным, так как мы часть обработанного в кондиционере 4 рециркуляционного воздуха сбрасываем в коридор.

Более экономичное техническое решение для обеспечения постоянного статического давления в рециркуляционном воздуховоде 6 реализуется введением дополнительного рециркуляционного воздуховода 13, в который осуществляется перепуск части рециркуляционного воздуха по воздуховоду 9 и поступления этого воздуха на повторную обработку в кондиционере 4, в смеси с воздухом, поступающим в рециркуляционные воздуховоды 11 через решетку 10.

Данное техническое решение также не является экономичным, так как независимо от потребностей в обработанном рециркуляционном воздухе во всех купе вагона производительность вентилятора, обеспечивающего рециркуляцию воздуха, остается постоянной. И в случае, если нет потребности в рециркуляционном воздухе, вентилятор будет работать, потребляя электроэнергию, создавая шум и т.д.

Наиболее экономичное техническое решение реализуется при введении в воздуховод 6 датчика статического давления с нормализованным выходным электрическим сигналом, например, напряжением от 0 до 10 В, или иное, который подается на управляющий блок частоты вращения вентилятора. При снижении статического давления в воздуховоде 6 это возможно при открытии клапанов в выпусках 8, частота вращения вентилятора и его производительность повышаются. При повышении статического давления в воздуховоде 6 это возможно при закрытии клапанов в выпусках 8, частота вращения и производительность вентилятора снижаются, включая и полную его остановку. При этом вентилятор в контуре 17 обеспечивает независимую подачу наружного воздуха во все купе вагона. Для регулирования в контуре 18 частоты вращения вентилятора с асинхронным двигателем могут использоваться тиристорные регуляторы частоты, а для вентилятора с вентильными двигателями - их штатные электронные блоки управления.

Изобретение разработано и осуществлено на уровне опытных образцов, готовых к установке на пассажирских вагонах.

Источники информации

1. Патент RU 2097233, опубл. 27.11.97.

2. Положительное решение по заявке №2003113922/11 от 16.03.2004 г.