DE2524400C3

DE2524400C3 - Klimaanlage für Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE2524400C3
Application number: DE19752524400
Authority: DE
Inventors: Ignaz Ing. Wien Engel
Original assignee: Alex Friedmann KG
Current assignee: Alex Friedmann KG
Priority date: 1974-10-23
Filing date: 1975-06-02
Publication date: 1979-03-29
Also published as: DE2524400B2; AT332450B; ATA853574A; DE2524400A1; IT1043411B; BE833933A

Description

4^r>

Die Erfindung bezieht sich auf eine Klimaanlage für Schienenfahrzeuge, mit einem Kanal für die Zufuhr eines Grundanteiles an temperierter Luft und einem ebenfalls mit temperierter Luft beaufschlagten Zusatzkanal zum Ausgleich der Wärmebedarfsdifferenzen der einzelnen Fahrgasträume, bei der eine im wesentlichen von der Außentemperatur abhängige Vorregelung der Temperaturen der in beiden Kanälen geführten Luftströme und eine Regelung der Temperatur in den einzelnen Fahrgasträumen mittels mit Innentemperaturfühler versehenen Raumthermostaten, welche Auslässe des Zusatzkanals verändernde Elemente, z. B. Drehmagnete, steuern, vorgesehen ist.

Der DE-PS 7 16 344 ist eine Temperaturregelung von gekühlten oder beheizten Räumen, insbesondere Von Eisenbahnwagen zu entnehmen, bei der ein Innen- und ein Außentemperaturfühler ständig zusammenwirken, wobei durch den Außentemperaturfühler ein im Stromkreis einer Heizwicklung eines Innentemperaturfühlers liegender Widerstand verändert und in einem bestimmten Temperaturbereich die Umsteuerung von

Heiz- auf Kühlbetrieb erfolgt. Dieses ständige Zusammenwirken der beiden Temperaturfühler hat jedoch den Nachteil, daß sich außer der im Kühlbetrieb erwünschten Koppelung zwischen Außen- und Innentemperatur auch eine Koppelung im Heizbetrieb ergibt, die dazu führt, daß sich die Innentemperatur bei Absinken der Außentemperatur erhöht. Dieser Temperaturanstieg wird jedoch häufig als störend empfunden, da er leicht zu einem »Überhitzen« des Fahrgastraumes führen kann. Außerdem wird der Unterschied zwischen Innen- und Außentemperatur weiter erhöht

Die AT-PS 3 06 088 beschreibt eine Steuereinrichtung für eine Zweikanal-Klimaanlage, insbesondere für Schienenfahrzeuge mit Regelung der Temperaturen der in diesen Kanälen geführten Luftströme, die von den Außeneinflüssen ausgesetzten und von der in den Kanälen geführten Luftströmen beaufschlagten Temperaturfühlern gesteuert ist. Beim Kühlbetrieb ergibt sich aufgrund der Tatsache, daß keine Beieinflusmng der Vorregelung durch die Raumthermostate vorgesehen ist, der Nachteil, daß die Abkühlung der Fahrgasträume nach der Inbetriebnahme der Klimaanlage relativ lange dauert, da keinesfalls unter allen Umständen mit der maximalen Leistung, sondern nur mit der den jeweiligen Außeneinflüssen entsprechenden und daher oftmals verminderten Leistung gekühlt wird. Durch die Vorregelung wird zudem eine der Behaglichkeit abträgliche und einxr hohe Leistung des Kühlapparates erfordernde Konstanthaltung der Innentemperatur mittels der Raumthermostate und Stelleinrichtungen vorgesehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Klimaanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die erwähnten Nachteile nicht auftreten und die im Kühlbetrieb bei Außentemperaturen über etwa 20" C eine außentemperaturabhängige Raumtemperaturregelung nach einer den Komfortbedingungen entsprechend festgelegten Beziehung zwischen Innen- und Außentemperatur zuläßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise mindestens ein die Schalt- bzw. Ansprechwerte der Raumthermostate auf einen gegenüber etwa 20° C um ca. den halben diese Temperatur übersteigenden Wert der Außentemperatür erhöhten Wert verändernder Außentemperaturfühler vorgesehen ist, der in Abhängigkeit von einem Außenthermostat bei Außentemperaturen über etwa 20⁰C den Raumthermostaten zuschaltbar ist, welche mit einem Maximalrelais der Vorregelung, dessen Kontakte sowohl Heizschütze wie auch ein Kühlmittel-Magnetventil steuern, verbundene Ausgänge aufweisen.

Es ergibt sich demnach folgende Beziehung:

= 20 +

T₁, - 20

wobei Ti den Innentemperaturwert und 7", den Außentemperaturwert angibt. Die Meßwerte werden im Grad Celsius gemessen.

Bine solche Klimaanlage sorgt, unabhängig von der Art der Vorregelung der Heiz- bzw. Kühlleistung des Klimaagregats. für das Einhalten einer auf die Außenverhältnisse abgestimmten, die unterschiedliche

bi Besetzung der Fahrgasträume und sonstige Wärmebedarfsschwankungen voll berücksichtigenden Raumtemperatur, die den größtmöglichen Behaglichkeitsgrad für den Reisenden gewährleistet. Durch eine solche

außentemperaturabhängige Raumtemperaturregelung werden größere Temperaturdifferenzen zwischen den einzelnen Fahrgasträumen und im Kuhlbetrieb allzu große, beim Betreten bzw. beim Verlassen des Wagens als unangenehm empfundene Unterschiede zwischen "> der Außen- und der Innentemperatur vermieden.

In weiterer Ausgestaltung gemäß der Erfindung kann jeder Raumthermostat zwei Schaltelemente aufweisen, von denen das eine Elemen» den Außentemperaturfühler in einem seiner beiden Schaltzustände überbrückt m und das zweite Schaltelement je nach Schaltzustand Spannung zu dem mit dem Maximalrelais bzw. zu einem mit dem zugehörigen Drehmagneten und einem mit einer dem Außenthermostat zugeordneten Steuereinheit der Vorregelung verbundenen Ausgang des ΐί Raumthermostaten durchschaltet Dadurch wird erreicht daß auch das Anheizen der Fahrgasträume bis zum Erreichen der Schalttemperatur eines der Raumthermosiate unabhängig von den Außeneinflüssen mit maximaler Leistung und daher sehr schnell erfolgt >"

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 des Prinzipschaltbild des die Raumtemperaturregelung betreffenden Teiles einer Klimaanlage für r> Schienenfahrzeuge und

F i g. 2 das Prinzipschaltbild einer solchen Klimaanlage einschließlich des Vorregelungsteiles für das Heiz- und Kühlaggregat

In Fig. 1 ist durch strichpunktierte Linien der «1 Längsschnitt durch einen Eisenbahnwagen t mit den einzelnen Fahrgasträumen 2 angedeutet. In jedem Fahrgastraum 2 befindet sich ein Raumthermostat 3 mit zugehöriger elektronischer Steuereinheit 4. Jedem Raumthermostaten 3 ist eine kontinuierlich verstellbare J"> Abteilstelleinrichtung 5 für die Vorwahl der Raumtemperatur zugeordnet Es wird vorausgesetzt, daß sich sämtliche Abteilstelleinrichtungen 5 in einer Mittelstellung befinden.

Jeder Raumthermostat 3 verfügt über einen Innentemperaturfühler 6 und einen Außentemperaturfühler 7, sowie zwei Relais 8 und 9, von denen das erste im Stromkreis eines Drehmagneten 10 liegt, der in dem betreffenden Fahrgastraum 2 vorhandene, nicht dargestellte Auslässe eines vom Klimaaggregat mit Warmluft für den Ausgleich von Wärmebedarfsdifferenzen in den einzelnen Fahrgasträumen 2 beaufschlagten Zusatzkanals steuert Die bisher erwähnten Teile der Klimaanlage sind an sich bekannt und werden daher nicht näher erläutert. Das zweite Relais 9 jedes Raumthermostaten w 3 überbrückt den zugehörigen Außentemperaturfühler 7.

Der Wajen 1 verfügt über einen für alle Fahrgasträume 2 gemeinsamen, speziellen Außenthermostaten 11, der in bekannter, hier nicht näher erläuterter Weise den r> klimalischen und sonstigen Außeneinflüssen auf die Temperatur im Wageninneren ausgesetzt ist, und dem eine elektronische Steuereinheit 12 mit einem Steuerrelais 13 zugeordnet ist. Das Steuerrelais 13 steuert die Stromzufuhr zu dem zweiten Relais 9 sämtlicher wi Raumthermoslate3.

Für die däfgestellle Anordnung ergibt sieh nun die folgende Betriebsweise:.

Unterhalb der Ansprechtemperatur des Außenthermostaten 11, also in einem Außentemperaturbereich bis μ etwa 20⁰C, ist der Kontakt des Steuerrelais 13 geöffnet, so daß die zweiten Relais 9 sämtlicher Raumthermostaten 3 stromlos bleiben. Die AußentemDeraturfühler 7 sind daher kurzgeschlossen, so daß die elektronischen Steuereinheiten 4 nur von den Innentemperaturfühlern 6, denen eine Steuertemperatur von z.B. 20°C zugeordnet ist, beeinflußt werden. Das Betätigen derciic Wärmebedarfsänderungen in den Fahrgasträumen 2 steuernden Drehmagnete 10 erfolgt daher ausschlielllich in Abhängigkeit von der Innentemperatur.

Beim Ansteigen der Außentemperatur über etwa 20⁰C spricht der Außenthermostat 11 an und das Steuerrelais 13 legt sämtliche Raumthermostaten — Relais 9 an Spannung, wodurch deren Relaiskontakte geöffnet werden. Von diesem Zeitpunkt an arbeitet jeder Raumthermostat 3 als Doppelthermostat, d.h., daß der Sollwert der Steuerung nicht nur vom Innentemperaturfühler 6, sondern auch vom Außentemperaturfühler 7, beeinflußt wird. Das Verhältnis der beiden Fühler 6 und 7 ist so gewählt, daß sich die Raumtemperatur in Abhängigkeit von der Außentemperatur nach der vorstehenden Formel verändert.

Im Rahmen der Erfindung könnte die dargestellte Anordnung auch noch dadurch vereinfacht werden, daß sämtlichen Raumthermostaten 3 iin gemeinsamer Außentemperaturfühler 7 zugeordnet witd.

Aus dem detaillierten Gesamtschaltbild einer Klimaanlage geht das Zusammenwirken des Raumtemperatur-Regelteiles mit dem durch strichpunktierte Linien eingegrenzten Vorregelungsteil 14 für die Steuerung der Heiz- bzw. Kühlleistung des Klimaaggregats hervor.

Der Vorregelungsteil 14 umfaßt zwei von der elektronischen Steuereinheit 12 des Außenthermostat.

11 gesteuerte Relais 15 und 16, von denen das eine 15 den Heizschütz 17 für den Lufterhitzer des Grundluftkanals und das andere 16 das Kältemittel-Magnetventil 18 für den gleichfalls dem Grundluftkanal zugeordneten, nicht dargestellten Kältemittelverdampfer steuert. Ferner ist ein weiteres, im folgenden als Maximalrelais bezeichnetes Relais 19 vorhanden, dessen einer Relaiskontakt 19i im Speisestromkreis sowohl des Heizschützes 17 als auch des dem Lufterhitzer des Warmluft-Zusatzkanales zugeordneten Heizschützes 20 liegt. Der zweite Relaiskontakt 19₂ des Maximalrelais 19 liest parallel zum Kontakt des Relais 16 im Speisestromkreis des Kältemittel-Magnetventils 18.

Die Relais 8 sämtlicher Raumthermostaten 3 weisen jeweils zwei bewegliche Relaiskontakte 8i und 82 auf. von denen der eine 81 bei stromlosem Relais 8_; also in der in F i g. 2 dargestellten Lage, den Stromkreis des Maximalrelais 19 geschlossen hält. Bei erregtem Relais 8 schließt der Kontakt 81 den Stromkreis des Drehmagneten 10. Der andere Relaiskontakt 82 liegt im Speisestromkreis der elektronischen Steuereinheit 12 und legt diese an Spannung, sobald das Relais 8 angezogen hat.

Für die Klimaanlage nach F i g. 2 ergibt sich daher die folgende Arbeitsweise:

Bii zu einer Außentemperatur von etwa 20"C sind, solange keiner der Raumthermostaten 3 angesprochen hat, die zugehörigen Relais 8 stromlos. In dieser Lage der Relaiskontakte 82 ist die elektronische Steuereinheit

12 und damit der Vorregelungsteil 14 der Klimaanlage wirkungslos. Über die Relaiskontakte 81 wird Spannung an das Maximalrelais 19 gelegt, wodurch die beiden Heizschütze 17 und 20 über den Relaiskontakt 19i Spannung erhalten und die zugeordneten beiden Lufterhitzer für den Grundluftkanal und den Zusatzluftkanal mit voller Heizleistung heizen. Dieser Zustand tritt beim Vorheizen des Wagens bzw. bei plötzlich auftretenden Wärmebedarfsspitzen ein. Solche raschen Bedarfsänderjngen können beispielsweise dadurch

entstehen, daß ein Großteil der Fahrgäste den Wagen verläßt. Dieselbe Wirkung ergibt sich bei plötzlichen Aufhören der Sonneneinstrahlung.

Die volle llci/.lcisuing bleibt so lange eingeschaltet, bis einer der Raumthermostate 3 bei Erreichen des Sollwertes der Raumtemperatur anspricht und das betreffende Relais 8 anzieht. Über den Schaltkontakt 8> des betreffenden Relais 8 wird dann die elektronische Steuereinheit 12 auf Spannung gelegt, wodurch die Vorrcgelung der Heiz- bzw. Kühlleistung des Klimaaggregats durch den Vorrugclungsteil 14 mittels des AußcnthcrmosiHtcn Il wirksam wird.

Ist jedoch die Raumtemperatur in sämtlichen Fahrgasträumen 2 überschritten, wird das Maximalrelais 19 stromlos, wodurch die Spannungszufuhr zu den Hei/schützen 17 und 20 unterbunden und die gesamte elektrische Heizleistung des Klimaaggregates abgeschaltet wird. Dieser Zustand entspricht der maximalen begrenzung der Raumtemperatur, bedingt durch eine der vorgenannten Zustandsänderung konträre Zustandsänderung, und dieser Zustand bleibt so lange aufrecht, bis ein beliebiger Raumthcrmostat 3 sich wieder in der Regelposition befindet.

Falls die Anlage jedoch bereits im Kühlbelrieb arbeitet, wird bei Unterschreiten der Schalttcmperatur sämtlicher Raumthermostatc 3 über den Reiaiskoniakt 19i die Kälteleistung der Klimaanlage abgeschaltet.

Bei Außentemperaturen über etwa 20°C arbeiten die Raumthermostate 3. wie zuvor im Zusammenhang mit Fig. 1 bereits erläutert, durch Zuschalten der Außentemperaturfühler 7 in der Folge außentemperaturabhängig. Bei Überschreiten der Steuertemperatur sämtlicher Raumthermostate 3 wird durch den geöffneten Kontakt 19i des Maximalrelais 19 auch die 7-uheizung durch die Warmluft (Heizschütz 17) unterbunden. In so einem Fall arbeitet die Kühlanlage mit voller Kälteleistung, da über den Relaiskontakt 19; des Miumialrelair, 19 das Kältemittel-Magnetventil 18 dauernd geöffnet ist. Dieser Zustand bleibt so lange aufrecht, bis ein beliebiger Rauinthermostat 3 wieder seine Steuertemperatur erreich! hat.

Durch diese Art der Regelung wird verhindert, daß die Raumtemperaturabweichungen, durch verschiedenartige Faktoren bedingt, nicht größer sind als es dem Zustand des Ölffnens und Schließen sämtlicher Raumthermostate 3 entspricht.

Hier/u 2 Blatt /cichnuimcn

Claims

Patentansprüche;

1. Klimaanlage für Schienenfahrzeuge, mit einem Kanal für die Zufuhr eines Grundanteiles an temperierter Luft und einem ebenfalls mit temperierter Luft beaufschlagten Zusatzkanal zum Ausgleich der Wärmebedarfsdifferenzen der einzelnen Fahrgasträume, bei der eine im wesentlichen von der Außentemperatur abhängige Vorregelung der Temperaturen der in beiden Kanälen geführten Luftströme und eine Regelung der Temperatur in den einzelnen Fahrgasträumen mittels mit Innentemperaturfühler versehenen Raumthermostaten, welche Auslässe des Zusatzkanals verändernde Elemente, z.B. Drehmagnete, steuern, vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise mindestens ein die Schalt- bzw. Ansprechwerte der Raumthermostate (3) auf einen gegenüber etwa 20° C um ca. den halben diese Temperator übersteigenden Wert der Außentemperatur erhöTiien Wert verändernder Außentemperaturfühler (7) vorgesehen ist, der in Abhängigkeit von einem Außenthermostat (11) bei Außentemperaturen über etwa 20⁰C den Raumthermostaten (3) zuschaltbar ist, weiche mit einem Maximalrelais (19) der Vorregelung (14), dessen Kontakte sowohl Heizschütze (17 und 20) wie auch ein Kühlmittel-Magnetventil (18) steuern, verbundene Ausgänge aufweisen. m

2. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Raumthermostat (3) zwei Schaltelemente aufweist, von denen das eine Element (9) den Außentempeiaturfühler(7)in einem seiner beiden Schaltzubtände überbrückt und das r> zweite Schaltelement (8) je lach Schaltzustand Spannung zu dem mit dem Maximalrelais (19) bzw. zu einem mit dem zugehörigen Drehmagneten (10) und einem mit einer dem Außenthermostat (11) zugeordneten Steuereinheit (12) der Vorregelung verbundenen Ausgang des Raumthermostaten (3) durchschaltet.