CN104641183A - 旨在用于对轨道车辆的内部空间进行加热、冷却和/或通风的空调***的操作方法 - Google Patents
旨在用于对轨道车辆的内部空间进行加热、冷却和/或通风的空调***的操作方法 Download PDFInfo
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Abstract
披露了用于操作乘客车厢的内部空间中的空调***的***和方法。该方法包括监视所述内部空间以判断是否有指示失火的烟气存在。此外，该方法包括在标准操作条件下操作所述***，其中主气流是由从周围大气吸入的新鲜气流与从所述内部空间吸入的循环空气流按比例形成，并被冷却或加热以传送到所述内部空间中。此外，在所述内部空间中检测到指示失火的烟气的情况下，使所述主气流的流动方向反向，以将含有烟气的空气从所述内部空间混合到或吸入到具有反向流动方向的主气流中，然后将所述主气流排到周围大气中。
Description
技术领域
本发明涉及空调***，更特别地，涉及用于对例如轨道车辆之类的乘客车厢的内部空间进行加热、冷却和/或通风的空调***。
背景技术
用在例如轨道车辆之类的乘客车厢的内部空间中的空调***在本领域中是众所周知的。德国专利申请DE 10 2008 050 344 A1描述了一种机动车辆的通风/空调设备，其具有布置在主进气道中并且在可调节进气混合装置之后的风扇。该可调节进气混合装置可以加入或停止不同的二级进气道，从而从不同的区域吸气。这种二级进气道的示例包括新鲜空气管道和循环空气管道，经由该新鲜空气管道将新鲜空气从周围大气供应到主进气道，经由该循环空气管道将循环空气从车辆的内部空间供应到所述主进气道。
在现代的装备有空调***的轨道车辆的乘客车厢中，通常不可能打开窗户来通风或者对内部空间除气。在这种乘客车厢中，在失火的情况下，存在的问题是将乘客车厢内部空间中产生的烟气从该内部空间输送出来进入周围大气中以避免该乘客车厢的内部空间中的人员中毒或窒息。
图1示出了装备有空调***的现有乘客车厢的概略横截面和概略俯视图。图1中作为HVAC单元(2)(加热通风和空气调节)的示出的该空调***设计为顶部空调***，特别地，该已知的HAVC单元具有气流混合装置，该气流混合装置用于将在主气流管道(6)中传送的主气流(8)设置成经由新鲜气流管道(10)从周围大气吸入的新鲜气流(12)与经由至少一个循环气流管道(16)从乘客车厢的内部空间吸入的循环气流(18)成比例的混合。
此外，HVAC单元(2)具有在所述气流混合装置之后的主气流送风机，用于设定在主气流管道(6)中传送的主气流的大小。入流端口(20)连接到主气流管道(6)和所述内部空间，用于使从所述主气流管道(6)流出的主气流(8)流入该内部空间中，出流端口(22)也连接到所述内部空间和所述循环气流管道(16)，所述出流端口(22)设置成用于使从所述内部空间流出的循环气流(18)流入到所述循环气流管道(16)中。
根据HVAC单元(2)的标准操作条件，所述主气流(8)从所述主气流管道(6)流过所述入流端口(20)进入所述乘客车厢(1)的内部空间中，所述循环气流(18)从所述内部空间流过所述出流端口(22)进入所述循环气流管道(16)中。因此在所述空调***中循环的循环气流(18)然后与另外供应的新鲜气流(12)混合，根据需要，形成主气流(8)，然后根据需要对主气流(8)进行冷却或加热，通过所述主气流送风机经由所述入流端口(20)将所述主气流(8)吹入所述内部空间中。所述乘客车厢两端连接到另外的车厢，尤其是同样的车厢，并且可以与它们的内部空间交换空气。
然而，如果在乘客车厢的内部空间突然失火(如图2中所示)，烟气产生并且首先经由出流端口(22)将与烟气混合的空气从所述内部空间吸到所述循环气流管道(16)中以从那里进入主气流管道(6)中，结果主气流(8)在由所述主气流送风机经由入流端口(20)再次吹入所述内部空间中之前与烟气混合，如图3中所示。那所述内部空间中的人员只可能逃到连接的乘客车厢中来避免受烟气中毒或窒息所害。
因此，存在对提供一种克服现有技术中的缺点的用于例如轨道车辆之类的乘客车厢的空调***(HVAC单元)的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于操作空调***(加热通风和空气调节***(HVAC))的***和方法，使得能够尽可能快地从例如轨道车辆之类的乘客车厢的内部空间移除烟气。
本发明的另一个目的是提供用于操作空调***(加热通风和空气调节***(HVAC))的***和方法，由于在受烟气污染的空气被吸掉时存在的负压梯度，其将空气从其他乘客车厢传送到其中具有烟气的乘客车厢中。
在一个方面中，本发明提供了用于对乘客车厢的内部空间进行加热、冷却和/或通风的空调***，该空调***包括：
用于从周围大气吸入新鲜空气的至少一个新鲜空气送风机；
用于输送吸入的新鲜空气的至少一个新鲜气流管道；
用于从所述乘客车厢的内部空间吸入循环空气的至少一个循环气流管道；
能够接收由新鲜气流和循环气流形成的主气流的至少一个主气流管道；
用于设定在至少一个主气流管道中传送的主气流的气流混合装置；
用于设定在所述至少一个主气流管道中传送的主气流的大小和流动方向的主气流送风机；
配置在所述主气流管道与周围大气之间的至少一个流动连接端口，所述至少一个流动连接端口能够被打开或关闭；
用于致动至少一个致动元件以打开或关闭至少一个流动连接端口的至少一个致动装置；
将所述主气流管道与所述乘客车厢的内部空间连接的多个入流端口，用于使所述主气流流入到所述乘客车厢的内部空间中；
将所述乘客车厢的内部空间与所述循环气流管道连接的多个出流端口，用于使所述循环气流从所述内部空间流到所述循环气流管道中；
用于检测所述乘客车厢的内部空间中的烟气的烟气警报器；以及
用于控制所述主气流送风机、气流混合装置、致动装置和烟气警报器的控制装置，其中所述烟气警报器通过信号连接到所述控制装置，
其中在正常操作条件下，所述主气流流过所述入流端口进入到所述内部空间中，所述循环气流流过所述出流端口进入到所述至少一个循环气流管道中，并且所述主气流管道与周围大气之间的流动连接端口关闭，此外，在内部空间存在烟气的情况下，所述控制装置使所述主气流的流动方向反向，以便于经由所述入流端口将含有烟气的空气从所述内部空间吸入到所述主气流管道中，并且打开所述主气流管道与周围大气之间的流动连接端口，以便于将吸入的含有烟气的空气引到周围大气中。
在另一个方面中，本发明提供了一种用于操作对乘客车厢的内部空间进行加热、冷却和/或通风的空调***的方法，该方法包括：
通过烟气警报器监视乘客车厢的内部空间，以判断所述内部空间中是否有指示火灾的烟气存在；
在没有检测到指示失火的烟气的情况下，在标准操作条件下操作所述空调***，其中所述主气流是由从周围大气吸入的新鲜气流与从所述内部空间吸入的循环气流按比例混合形成的，且根据需要对所述主气流进行冷却或加热，并传送到所述内部空间中；以及
在所述乘客车厢的所述内部空间中检测到指示失火的烟气的情况下，通过使主气流的流动方向相对于标准操作条件反向来操作所述空调***，以便于将含有烟气的空气从所述内部空间混合到或吸到具有反向流动方向的主气流中，并将至少部分主气流排到周围大气中。
附图说明
图1和2示出了用在乘客车厢中的现有空调***的示意图；
图3示出了根据本发明的一个优选实施方式的在标准操作条件下操作的乘客车厢的加热通风和空气调节(HVAC)单元的概略俯视图；
图4示出了在标准操作条件下的图3的HVAC单元的透视图；
图5示出了装备有根据图3和图4的HVAC单元的乘客车厢在失火操作条件下的概略横截面和俯视图；
图6示出了在失火操作条件下HVAC单元的概略俯视图；
图7示出了在失火操作条件下HVAC单元的透视图；
图8示出了在标准操作条件下HVAC单元的示意图；
图9示出了在失火操作条件下HVAC单元的示意图。
具体实施方式
本发明的前述的目的是由正如在下面的优选实施方式中描述的本发明达到的，与现有技术和方法相关的问题和缺点也是由正如在下面的优选实施方式中描述的本发明克服的。
本发明提供了一种用于对例如轨道车辆之类的乘客车厢的内部空间进行加热、冷却和/或通风的空调***，其中可以尽可能快地将烟气移除。此外，由于在受烟气污染的空气被吸到周围大气中时存在的负压梯度，该空调***将气流从其他乘客车厢传送到其中具有烟气的乘客车厢中。
本发明通过参照附图来阐述，在各个图中附图标记表示相应的部件。这些附图标记在下面的描述中在括号中示出。
现在参照图3-9，示出了根据本发明的一个方面的用于对乘客车厢的内部空间进行加热、冷却和/或通风的空调***的各个视图。具体地，图3-9示出了所述空调***(200)(也称作加热、通风和空气调节单元(200)，下文中称作‘HVAC单元(200)’)。所述HVAC单元(200)包括至少两个新鲜空气送风机(105)、至少一个新鲜气流管道(110)、至少一个循环气流管道(115)、至少一个主气流管道(120)、气流混合装置(125)、主气流送风机(130)、至少一个流动连接端口(135)、至少一个致动装置(140)、多个入流端口(145)、多个出流端口(150)、烟气警报器(未示出)和控制装置(未示出)。
所述HVAC单元(200)布置在例如轨道车辆之类的乘客车厢的车顶(160)上。在该实施例中，HVAC单元(200)可以作为一个安装单元放置到乘客车厢(100)的车顶(160)上。在一个实施方式中，所述HVAC单元(200)可以集成到车顶孔中。所述乘客车厢(100)例如在两端处连接到另外的车厢，尤其是另外的乘客车厢，并且可以与这些车厢的内部空间交换气体。
所述HVAC单元(200)包括至少两个新鲜空气送风机(105)。为了解释的目的，示出了两个送风机(105)。这些空气送风机(105)例如是旋转式风扇。这些空气送风机(105)将新鲜空气(112)吸入到至少一个新鲜气流管道(110)中。所述HVAC单元(200)还包括至少两个滑动件(126)。为了解释的目的，示出了两个滑动件(126)。这些滑动件(126)可以由致动装置(140)线性致动，且与滑动件通过所述致动装置(140)实现的致动行程相对应地，在每种情况下这些滑动件(126)关闭主气流管道(120)中的多个流动连接端口(135)或者将所述流动连接端口(135)释放到特定程度。具体地，图4和图9示出了处于关闭位置上的滑动件(126)，其关闭了所述流动连接端口(135)并且对应于HVAC单元(200)的标准操作条件。在该实施例中，标准操作条件包括通常的或正常的操作条件，比如将乘客车厢(100)的内部空间(114)的温度控制到所需的温度或者控制乘客车厢(100)的内部空间的通风。
在这些正常条件下，所述HVAC单元(200)以与上面关于现有技术描述的并且在图1和图2中示出的空调***相同的方式操作。具体地，所述HVAC单元(200)包括气流混合装置(125)，其用于根据经由新鲜气流管道(110)从周围大气吸入的新鲜气流(112)与经由例如两个循环气流管道(115)从内部空间(114)吸入的循环气流(118)的比例而设定例如在两个主气流管道(120)中传送的主气流(122)。
此外，在所述气流混合装置(125)之后的用于设定所述主气流(122)的大小的主气流送风机(130)设置在主气流管道(120)中。与现有技术相反，该主气流送风机(130)是可反向的，也就是说其具有如下的操作形式，其中：主要在标准操作条件下的、通过所述多个入流端口(145)从主气流管道(120)流入所述内部空间(114)中的主气流(122)的流动方向可以反向。具体地，然后将空气经由所述多个入流端口(145)从所述内部空间(114)吸到所述主气流管道(120)中。
在一个实施方式中，所述主气流送风机(130)由布置在主气流管道(120)中的位于流动连接端口(135)区域的两个鼓式送风机构成，它们的转动轴在每种情况下均垂直于相应主气流管道(120)的纵向长度布置，如图6和图7中所示。
所述多个入流端口(145)连接所述主气流管道(120)并连接到所述内部空间(114)。具体地，所述多个入流端口(145)能够使主气流(122)流入到所述内部空间(114)中。此外，所述多个出流端口(150)连接所述内部空间(114)和循环气流管道(115)。具体地，所述多个出流端口(150)设置成用于所述循环气流(118)从所述内部空间(114)流出并进入到所述循环气流管道(115)中。
根据所述HVAC单元(200)的标准操作条件，所述主气流(122)从所述主气流管道(120)流过所述多个入流端口(145)进入到所述内部空间(114)中，所述循环气流(118)流过所述多个出流端口(150)进入到循环气流管道(115)中。所述循环气流(118)然后根据需要与另外供应的新鲜气流(112)混合以形成后来根据需要通过组合的加热/冷却装置(未示出)加热或冷却的主气流(122)，然后经由所述多个入流端口(145)将其吹入到所述内部空间(114)中。在图3，图4和图8中示出了在正常标准操作条件下的所述HVAC单元(200)。
此外，所述HVAC单元(200)包括用于控制所述主气流送风机(130)、所述气流混合装置(125)、所述致动装置(140)和所述烟气警报器(未示出)的控制装置(未示出)。
在一个实施方式中，所述控制装置是用于控制所述气流混合装置(125)的电子控制装置，所述气流混合装置(125)用于设定在所述主气流管道(120)中传送的主气流(122)的经由新鲜气流管道(110)从周围大气吸入的新鲜气流(112)与经由循环气流管道(115)从所述内部空间吸入的循环气流(118)的比例。此外，所述电子控制装置控制在所述主气流混合装置(125)之后的主气流送风机(130)以用于设定在主气流管道(120)中传送的主气流(122)的大小和流动方向；还控制滑动件(126)的致动装置(140)以便于打开或关闭主气流管道(120)中的流动连接端口(135)。
此外，在所述内部空间(114)中或者在其衬层上设置至少一个烟气报警器(未示出)以用于检测所述内部空间(114)中的烟气。所述烟气报警器通过信号连接到所述控制装置，使得在诸如轨道车辆之类的乘客车厢(100)的内部空间(114)中产生烟气的情况下所述烟气报警器可以向所述控制装置发出信号。
所述控制装置尤其借助于控制程序而进行设计，使得当所述烟气报警器发出所述内部空间(114)中存在烟气的信号时，所述控制装置通过使所述主气流(122)的流动方向反向的方式控制所述主气流送风机(130)和所述致动装置(140)，以便于经由所述多个入流端口(145)将含有烟气的空气从所述内部空间(114)吸到所述主气流管道(120)中。
主气流(122)流动方向的这种反向在这里例如是通过使由电子控制装置相应地触发的主气流送风机(130)的操作反向或颠倒来实现。此外，所述致动装置(140)通过所述电子控制装置触发以便于将所述滑动件(126)推离所述流动连接端口(135)以打开所述主气流管道(120)与周围大气之间的流动连接，从而可以将吸入到主气流管道(120)中的含有烟气的空气引导到周围大气中。
此外，在所述乘客车厢(100)的内部空间中检测到指示失火的烟气的情况下，在所述主气流(122)中的吸入的新鲜气流(110)与从所述内部空间(114)吸入的循环气流(115)的比例设定成吸入的新鲜气流(112)基本等于零。在图5，图7和图9中示出了失火情况下的所述HVAC单元(200)。图5中的两个水平箭头表示，在任何情况下，在乘客车厢(100)的端部处，如果还有轨道车辆或乘客车厢连接到具有这里所述的HVAC单元(200)的乘客车厢(100)，则循环空气可以从这些乘客车厢流入所述乘客车厢(100)，因为将烟气污染的空气吸掉时所述乘客车厢(100)中存在负压梯度。
在一个优选实施方式中，在所述HVAC单元(200)中组合有所述气流混合装置(125)、所述主气流送风机(130)、所述控制装置、所述主气流管道(120)、至少部分循环气流管道(115)、新鲜气流管道(110)和新鲜空气送风机(105)和/或组合式的加热/冷却装置。这样，所述HVAC单元与所述乘客车厢(100)的内部空间(114)中的烟气报警器通讯，以便于所述烟气报警器可以根据烟气的发生向集成在所述HVAC单元(200)中的电子控制装置发送信号。
在另一个方面中，本发明提供了一种操作旨在用于对轨道车辆的内部空间进行加热、冷却和/或通风的空调***的方法。结合***(200)描述该方法。该方法包括通过烟气报警器监视所述乘客车厢的内部空间，以判断所述内部空间中是否有指示失火的烟气存在。此外，该方法包括在没有检测到指示失火的烟气的情况下在标准操作条件下操作所述空调***，其中所述主气流是由从周围大气吸入的新鲜气流与从所述内部空间吸入的循环气流按比例混合形成的，且所述主气流根据需要进行冷却或加热，并被传送到所述内部空间中。
此外，该方法包括在所述乘客车厢的所述内部空间中检测到指示失火的烟气的情况下通过使主气流的流动方向相对于标准操作条件反向来操作所述空调***，以便于将含有烟气的空气从所述内部空间混合到吸到具有反向流动方向的主气流中，并将至少部分主气流排到周围大气中。
具体地，在诸如轨道车辆之类的乘客车厢的内部空间中检测到指示失火的烟气时，在所述主气流中的吸入的新鲜气流与从所述内部空间吸入的循环空气流的比例设定成吸入的新鲜气流基本等于零。
在根据本发明的所述方法的辅助下，避免了所述乘客车厢(100)的内部空间(114)失火的情况下将吸入的空气与被烟气污染的循环气流(118)吹回到内部空间(114)中再次进入主气流(122)中。相反，将受烟气污染的空气排到周围大气中。因此根据本发明的方法明确地有助于增加安全性。
优选地，在所述乘客车厢(100)的内部空间(114)中检测到指示失火的烟气的情况下，在所述主气流中的吸入的新鲜气流(110)与从所述内部空间(114)吸入的循环气流(115)的比例设定成吸入的新鲜气流基本等于零。因此，防止了新鲜气流与随后反向的主气流发生对向流动。此外，防止了由于新鲜氧气的进一步供应加速火势发展的情形。
此外，在所述乘客车厢(100)的内部空间(114)中检测到指示失火的烟气的情况下，在所述主气流中的吸入的新鲜气流(112)与从所述内部空间(114)吸入的循环气流(118)的比例设定成吸入的新鲜气流基本等于零。
在本发明的一个优选实施方式中，所述气流混合装置(125)、所述主气流送风机(130)、所述控制装置、所述主气流管道(120)、至少部分所述至少一个循环气流管道(115)、新鲜气流管道(110)和新鲜空气送风机(105)和/或组合式的加热/冷却装置组合到一个布置在例如轨道车辆之类的乘客车厢(100)的顶部(160)上或中的结构单元(200)中。
通过在本实施方式中描述的本发明达到了本发明的前述目的并且克服了与现有技术和方法相关的问题和缺点。这里提供了该优选实施方式的详细描述；然而，应该理解的是本发明可以具体体现为各种形式。因此，这里所披露的特殊细节并不解释为限定，而是作为权利要求的基础并且作为教导本领技术人员将本发明应用到几乎任何合适的详细***、结构或物质中的代表性依据。如上所述的本发明的实施方式以及这里披露的方法会向本领域技术人员建议进一步的修改和变化。可以做出这些进一步的修改和变化而不脱离本发明的精髓和范围。
将会理解的是该说明书中披露并限定的本发明延伸到所提到的两个或多个单个特征的替代性组合或者从文字或附图中可以显而易见。所有这些不同的组合构成了本发明的各个替代性方面。
Claims (9)
1.一种用于对乘客车厢的内部空间进行加热、冷却和/或通风的空调***，该空调***包括：
用于从周围大气吸入新鲜空气的至少一个空气送风机；
用于输送吸入的新鲜空气的至少一个新鲜气流管道；
用于从所述乘客车厢的内部空间吸入循环空气的至少一个循环气流管道；
能够接收由新鲜气流和循环气流形成的主气流的至少一个主气流管道；
用于设定在至少一个主气流管道中传送的主气流的气流混合装置；
用于设定在所述至少一个主气流管道中传送的主气流的大小和流动方向的主气流送风机；
配置在所述主气流管道与周围大气之间的至少一个流动连接端口，所述至少一个流动连接端口能够被打开或关闭；
用于致动至少一个致动元件以打开或关闭至少一个流动连接端口的至少一个致动装置；
连接所述主气流管道和所述乘客车厢的内部空间的多个入流端口，用于使所述主气流流入到所述乘客车厢的内部空间中；
连接所述乘客车厢的内部空间和所述循环气流管道的多个出流端口，用于使所述循环气流从所述内部空间流出并进入到所述循环气流管道中；
用于检测所述乘客车厢的内部空间中的烟气的烟气报警器；以及
用于控制所述主气流送风机、气流混合装置、致动装置和烟气报警器的控制装置，其中所述烟气报警器通过信号连接到所述控制装置，
其中，在正常操作条件下，所述主气流流过所述入流端口进入到所述内部空间中，所述循环气流流过所述出流端口进入到所述至少一个循环气流管道中，并且所述主气流管道与周围大气之间的流动连接端口关闭，此外，在内部空间存在烟气的情况下，所述控制装置使所述主气流的流动方向反向，以便于经由所述入流端口将含有烟气的空气从所述内部空间吸入到所述主气流管道中，并且打开所述主气流管道与周围大气之间的流动连接端口，以便于将吸入的含有烟气的空气引到周围大气中。
2.根据权利要求1所述的空调***，其中在发出所述乘客车厢的内部空间中存在烟气的信号后，所述控制装置控制所述气流混合装置，使得所述主气流中的吸入的新鲜气流与从所述内部空间吸入的循环气流的比例设定成吸入的新鲜气流基本等于零。
3.根据权利要求1所述的空调***，其中所述致动元件是滑动元件，其与所述主气流管道中的流动连接端口叠置，以打开或关闭所述流动连接端口。
4.根据权利要求1所述的空调***，其中所述主气流送风机是由至少一个鼓式送风机构成的，其布置在所述主气流管道中、流动连接端口的区域，并且所述主气流送风机的转动轴垂直于所述至少一个主气流管道的纵向长度布置。
5.根据权利要求1所述的空调***，其中当发出所述乘客车厢的内部空间中存在烟气的信号时所述控制装置使所述新鲜空气送风机停止工作。
6.根据权利要求1所述的空调***，其中所述主气流由组合式的加热/冷却装置加热或冷却。
7.根据权利要求1所述的空调***，其中所述入流端口相对于所述乘客车厢的内部空间布置在顶侧上，所述出流端口布置在乘客车厢的底侧上。
8.一种操作用于对乘客车厢的内部空间进行加热、冷却和/或通风的空调***的方法，该方法包括：
通过烟气报警器监视所述乘客车厢的内部空间，以判断所述内部空间中是否有指示失火的烟气的存在；
在没有检测到指示失火的烟气的情况下，在标准操作条件下操作所述空调***，其中所述主气流是由从周围大气吸入的新鲜气流与从所述内部空间吸入的循环气流按比例形成，且根据需要被冷却或加热，并被传送到所述内部空间中；以及
在所述乘客车厢的所述内部空间中检测到指示失火的烟气的情况下，通过使主气流的流动方向相对于标准操作条件反向来操作所述空调***，以便于将含有烟气的空气从所述内部空间混合到或吸入到具有反向流动方向的主气流中，并将至少部分主气流排到周围大气中。
9.根据权利要求8所述的方法，其中在轨道车辆的内部空间中检测到指示失火的烟气的情况下，所述主气流中的吸入的新鲜气流与从所述内部空间吸入的循环气流的比例设定成吸入的新鲜气流基本等于零。
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