EP2942257A1 - Vorrichtung zum Beheizen des Fahrgastraumes und/oder Fahrstandes von Schienenfahrzeugen - Google Patents

Vorrichtung zum Beheizen des Fahrgastraumes und/oder Fahrstandes von Schienenfahrzeugen Download PDF

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EP2942257A1
EP2942257A1 EP15450012.8A EP15450012A EP2942257A1 EP 2942257 A1 EP2942257 A1 EP 2942257A1 EP 15450012 A EP15450012 A EP 15450012A EP 2942257 A1 EP2942257 A1 EP 2942257A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat pump
heat
condenser
air
heating
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15450012.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Weiss
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.)
Kiepe Electric GmbH Austria
Original Assignee
Vossloh Kiepe GmbH Austria
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Filing date
Publication date
Application filed by Vossloh Kiepe GmbH Austria filed Critical Vossloh Kiepe GmbH Austria
Publication of EP2942257A1 publication Critical patent/EP2942257A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • B61D27/0036—Means for heating only
    • B61D27/0054—Means for heating only combined with heating means using recuperated energy from other sources, e.g. from the brakes

Definitions

  • the invention relates to a device for heating the passenger compartment and / or control station of rail vehicles with a heater which is flowed through by supply air, which is conveyed by a fan.
  • the aim of the present invention is to use the resulting waste heat for the heating of the passenger compartment and / or control station of rail vehicles.
  • the waste heat is not immediately transferred to the supply air flow. Rather, the waste heat, which is transported via air as a carrier medium, passed to the evaporator of the heat pump and there transferred the heat energy initially to the refrigeration cycle of the heat pump. As a result, the temperature level of the heat pump is increased.
  • a cooling water heat exchanger connected to the cooling circuit of at least one motor is arranged in the supply air flow of the condenser of the heat pump.
  • the cooling water heat exchanger is arranged in the supply air upstream of the condenser.
  • a heat pump 1 is arranged. Their compressor 8 compresses the gaseous refrigerant, which now flows under high pressure to the condenser (inner heat exchanger) 2.
  • the refrigerant releases heat to the room air and is thereby liquefied.
  • the fan 6 promotes the heated supply air in the passenger compartment.
  • the refrigerant flows to the expansion valve 10. This lowers the pressure abruptly, which not only has a cooling of the refrigerant result, it also begins to evaporate.
  • the evaporator outside heat exchanger 3
  • the refrigerant absorbs heat from the ambient air until it is completely evaporated.
  • the fan 7 delivers air through the evaporator. 3
  • the waste heat 12, which is transported via air as a carrier medium, to the evaporator 3 of the heat pump 1 is passed. There, the heat energy is first transferred to the cycle of the heat pump 1, whereby the temperature level is still increased.
  • the waste heat can hiebei of any number of devices / components (Trämoirichter, auxiliary drive, braking resistor) can be used.
  • the warm exhaust air 11 can be used from the vehicle and their heat energy is recuperated. It is also possible to combine both sources.
  • the energy-intensive anti-icing protection can be ignored or greatly reduced at low ambient temperatures.
  • the waste heat is additionally used by integration of a separate cooling water heat exchanger 4, which works independently of the refrigerant circuit of the heat pump 1.
  • the additional cooling water heat exchanger 4 is connected to the cooling circuit one or as in the example of several motors 5.
  • the energy sources used in this cycle are common engine cooling fluids.
  • the fan 6 cold fresh or cool mixed air is sucked in and pressed through both heat exchangers 2 and 4. If enough engine waste heat is available, the air can be heated directly via the cooling water heat exchanger 4 and blown into the passenger compartment.
  • the heat pump 1 and thus the indoor heat exchanger 2 (condenser) remain switched off and thus functionless.
  • the cooling water heat exchanger 4 is arranged in the supply air flow upstream of the condenser 2. If there is too little engine waste heat available, the heat pump 1 is also put into operation to bring the preheated by the cooling water heat exchanger 4 air through the condenser 2 to the desired temperature.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Beheizen des Fahrgastraumes und/oder Fahrstandes von Schienenfahrzeugen mittels einer Wärmepumpe (1), wird deren Kondensator (2) von Zuluft durchströmt, die von einem Ventilator (6) gefördert wird. Der Verdampfer (3) der Wärmepumpe (1) ist über eine Luftleitung mit der Abwärme (12) aus Bauteilen des Schienenfahrzeuges und/oder dessen Fortluft (11) beaufschlagt. Dadurch wird die Abwärme des Schienenfahrzeuges genutzt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Beheizen des Fahrgastraumes und/oder Fahrstandes von Schienenfahrzeugen mit einem Heizgerät, das von Zuluft durchströmt wird, die von einem Ventilator gefördert wird.
  • Ziel vorliegender Erfindung ist es, die entstehende Abwärme für die Beheizung des Fahrgastraumes und/oder Fahrstandes von Schienenfahrzeugen zu nutzen.
  • Erreicht wird dies dadurch, dass der Verdampfer der Wärmepumpe über eine Luftleitung mit der Abwärme aus Bauteilen des Schienenfahrzeuges und/oder dessen Fortluft beaufschlagt ist.
  • Erfindungsgemäß wird die Abwärme nicht gleich auf den Zuluftstrom übertragen. Vielmehr wird die Abwärme, die über Luft als Trägermedium transportiert wird, zum Verdampfer der Wärmepumpe geleitet und dort die Wärmeenergie zunächst auf den Kältekreislauf der Wärmepumpe übertragen. Dadurch wird das Temperaturniveau der Wärmepumpe noch erhöht.
  • Im Rahmen der Erfindung ist es zusätzlich möglich, dass im Zuluftstrom des Kondensators der Wärmepumpe ein an den Kühlkreislauf mindestens eines Motors angeschlossener Kühlwasser-Wärmetauscher angeordnet ist.
  • Zweckmäßig ist dabei der Kühlwasser-Wärmetauscher im Zuluftstrom vor dem Kondensator angeordnet.
  • Nachstehend ist die Erfindung an Hand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele, auf welche die Erfindung jedoch keineswegs beschränkt ist, näher beschrieben. Dabei zeigen:
    • Fig. 1 das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit an den Verdampfer einer Wärmepumpe angeschlossener Luftleitung, mit der Abwärme aus dem Schienenfahrzeug transportiert wird;
    • Fig. 2 eine Vorrichtung nach Fig. 1 mit zusätzlich einem an den Kühlkreislauf zweier Motoren angeschlossenen Kühlwasser-Wärmetauscher.
  • Gemäß beiden Ausführungsbeispielen ist eine Wärmepumpe 1 angeordnet. Deren Verdichter 8 komprimiert das gasförmige Kältemittel, das nun unter hohem Druck zum Kondensator (Innenwärmetauscher) 2 strömt.
  • Im Kondensator 2 gibt das Kältemittel Wärme an die Raumluft ab und wird dadurch verflüssigt. Der Ventilator 6 fördert die erwärmte Zuluft in den Fahrgastraum.
  • Im flüssigen und weiter unter hohem Druck stehenden Zustand fließt das Kältemittel zum Expansionsventil 10. Dieses senkt den Druck schlagartig ab, was nicht nur ein Abkühlen des Kältemittels zur Folge hat, es beginnt außerdem zu verdampfen. Im Verdampfer (Außenwärmetauscher) 3 nimmt das Kältemittel Wärme aus der Umgebungsluft auf, bis es vollständig verdampft ist. Der Ventilator 7 fördert Luft durch den Verdampfer 3.
  • Die Regelung aller Vorgänge erfolgt über die Steuerung 9.
  • Bei beiden Ausführungsbeispielen wird die Abwärme 12, die über Luft als Trägermedium transportiert wird, zum Verdampfer 3 der Wärmepumpe 1 geleitet. Dort wird die Wärmeenergie zunächst auf den Kreislauf der Wärmepumpe 1 übertragen, wodurch das Temperaturniveau noch erhöht wird.
  • Die Abwärme kann hiebei von beliebig vielen Geräten/Bauteilen (Träktionsumrichter, Hilfbetriebsumrichter, Bremswiderstand) verwendet werden. Neben vorhandenen Abwärmen kann auch die warme Fortluft 11 aus dem Fahrzeug verwendet werden und deren Wärmeenergie rekuperiert werden. Es ist auch eine Kombination aus beiden Quellen möglich.
  • Ist die Wärmepumpe 1 umschaltbar auf einen Klimaanlagenbetrieb, so müssen die Luftkanäle, welche die Abwärme zum Außenwärmetauscher (=Verdampfer im Wärmepumpenbetrieb) 3 führen, mit Klappen 13 versehen sein, damit im Klimaanlagenbetrieb die Abwärme nicht zum Außenwärmetauscher (=Kondensator im Klimaanlagenbetrieb) 3 gelangt.
  • Abhängig von der Wärmemenge, die der Wärmepumpe zusätzlich zugeführt werden kann, kann auch der energieintensive Vereisungsschutz bei tiefen Umgebungstemperaturen übergangen bzw. stark reduziert werden.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird die Abwärme zusätzlich durch Integration eines separaten Kühlwasser-Wärmetauschers 4, der unabhängig vom Kältemittel-Kreislauf der Wärmepumpe 1 funktioniert, genutzt. Der zusätzliche Kühlwasser-Wärmetauscher 4 ist an den Kühlkreislauf einer oder wie im Beispiel mehrerer Motoren 5 angeschlossen. Als Energieträger in diesem Kreislauf kommen gängige Motor-Kühlflüssigkeiten zum Einsatz.
  • Durch den Ventilator 6 wird kalte Frisch- oder kühle Mischluft angesaugt und durch beide Wärmetauscher 2 und 4 gedrückt. Steht genügend Motorabwärme zur Verfügung, kann die Luft direkt über den Kühlwasser-Wärmetauscher 4 erwärmt und in den Fahrgastraum geblasen werden. Die Wärmepumpe 1 und damit der Innenwärmetauscher 2 (Kondensator) bleiben ausgeschaltet und somit funktionslos. Der Kühlwasser-Wärmetauscher 4 wird im Zuluftstrom vor dem Kondensator 2 angeordnet. Steht nämlich zu wenig Motorabwärme zur Verfügung wird die Wärmepumpe 1 zusätzlich in Betrieb genommen, um die vom Kühlwasser-Wärmetauscher 4 vorgewärmte Luft durch den Kondensator 2 auf die gewünschte Temperatur zu bringen.

Claims (3)

  1. Vorrichtung zum Beheizen des Fahrgastraumes und/oder Fahrstandes von Schienenfahrzeugen mittels einer Wärmepumpe (1), deren Kondensator (2) von Zuluft durchströmt wird, die von einem Ventilator (6) gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (3) der Wärmepumpe (1) über eine Luftleitung mit der Abwärme (12) aus Bauteilen des Schienenfahrzeuges und/oder dessen Fortluft (11) beaufschlagt ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Zuluftstrom des Kondensators (2) der Wärmepumpe (1) ein an den Kühlkreislauf mindestens eines Motors (5) angeschlossener Kühlwasser-Wärmetauscher (4) angeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlwasser-Wärmetauscher (4) im Zuluftstrom vor dem Kondensator (2) angeordnet ist.
EP15450012.8A 2014-05-08 2015-03-12 Vorrichtung zum Beheizen des Fahrgastraumes und/oder Fahrstandes von Schienenfahrzeugen Withdrawn EP2942257A1 (de)

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