DE9001590U1 - Elektrische Heizungsvorrichtung - Google Patents

Elektrische Heizungsvorrichtung

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Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Heizungsanlage der 1m Oberbegriff des Schutzanspruchs ; genannten Art.
Bei modernen Reisezugwagen wird In Zukunft die Wandlung der elektrischen Energie ausschließlich In St rosri chtervi vo> genommen %·«&ggr;4?-&ggr; Wegen '»r unterschiedlichen Spanr >ii.;ysebep*n und -formen mui- die elektrische Energie,-te>ijeist sogar mehrmals n* ;einandi . gewandelt werdsn. Bei je-,.,; dieser Wandlungen geht ein bestimmter Prozentsatz der elektrischen Energie &iacgr;&ogr; .e r Il ;tw*rme verloren, da der Wirkungsgrad von Stromrichtern den Idealwert von Eins n-icht erreichen kann. Die Verlustwärme der Stromrichter ist besowJers bei tiefen Außentemperaturen relativ hoch, da die Heizung der Fahrgast räume eines solchen h- isezugwagens einen großen Anteil des Gesamtenersieverbrauchs bewirkt, so daß die Stromrichter beim Heizbetrieb stark belastet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, die an den Stromrichtern auftretende Verlustwärme nicht nur in einer zum Betrieb der Stromrichter erforderlichen Weise abzuführen sondern soweit wie möglich zurückzugewinnen.
Bei einer Heizungsanlage der im Oberbegriff des Schutzanspruchs 1 genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Schutzanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, daß die von den Stromrichtern abgegebene Verlustwärme über eine zusätzliche Wärmetauscheranordnung dem Heizkreis des Fahrzeuges 7iinaf iihrt uirH- en HaR immer rtann. u · &eegr; &eegr; -infnlne m &idiagr; rtm r
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großen erforderlichen Heizleistung auch eine entsprechend große Verlustwärme auftritt/ diese große Verlustwärme zur Deckung des Hei zenerqiebedarf s beiträgt.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteräiisprüchc-n angegeben.
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert.
In der Zeichnung ist scheaatisch die elektrische Stromversorgung und Belüftung eines Fahrzeuges, wie z.B. eines modernen Reisezugwagens, dargestellt.
Die elektrische Stromversorgung umfaßt einen Strom.ichterblock mit mehreren Stromrichtern 1, die auf einem Kühlkörper 9 angebracht sind, damit sie auch bei größerer elektrischer Belastung ihre zulässige Betriebstemperatur nicht überschreiten. Der Stromrichterblock speist mehrere elektrische Verbraucher, wie eine Batterie 2, elektrische Antriebe 3, eine Beleuchtung U des Fahrzeuges sowie weitere elektrische Verbraucher 5, wie z.B. Elektromotore für später erläuterte Umwälzpumpen, elektromagnetische Absperrventile und elektrische Heizkörper 6. Der Stromrichterblock ist in einer hier nicht näher gezeigten Weise mit einer elektrischen Energieversorgung verbunden, was hier durch eine Verbindung zur Erdung und eine Verbindung zur Zugsammei schiene angedeutet ist.
Die Belüftung des Reisezugwagens umfaßt einen Abluftkanal 16 und einen Zuluftkanal 17, wobei über den Abluftkanal 16 verbrauchte Lu^t aus den Fahrgasträumen des Reisezugwagens abgesaugt und über den Zuluftkanal Frischluft den F.-ihrgasträumen zugeführt wird. Der Abluftkanal 16 ist üher eine nur schematisch angedeutete UmI uf t-Ver st el I e i nr i ent ung 18 mit einer zur Umgebung d*>s Reisezugwagens führenden Abluftöffnung 19 verbunden. An-
dererseits führt der Abluftkanal 16 über die Ije>(.uft-Ver9t*ll*1nrichtijnq 18 über einen Verbind U ng? kanal 20 zu einem als He 1 &zgr;rey1 ster ausgebildeten ersten Wärmetauscher 7, der eine Anzahl elektrischer Heizkörper 6 enthält, um die in den ersten Wärmetauscher 7 einströmende Luft zu erwärmen. Der erste Wärmetauscher 7 1st über • 1ne weitere Verb1ndungsleltung 21 mit dem Zuluftkanal 17 verbunden. Der erste Wärmetauscher 7 ist außerdem über eine Frischluft aus der Umgebung des Reisezugwagens aufnehmende weitere Verb;ndungsi eitung 22 mit einer zur Umgebung des Reisezugwagens führenden Frischluftöffnung 23 verbunden.
Diese bisher erläuterte und im wesertlichen herkömmliche elektrische Heizungsanlage ist mit einer zusätzlichen Wärmetauscheranordnung versehen, die ein flüssiges Wärmeträgermedium, wie z.B. Thermoöl, führt. Aufgrund der hohen Wärmekapazität eines flüssigen Wärmeträgermediums ist es möglich, den Kühlkörper 9 für die Stromrichter 1 sowie den gesamten Wärmetauscherkreislauf im Vergleich zu einer Luftkühlung relativ klein zu bemessen.
Die Wärmetauscheranordnung 8 umfaßt einen zweiten Wärmetauscher 13, der eine Durchströmung des Kühlkörpers 9 mit dem flüssigen Wärmeträgermedium bewirkt, um vom Kühlkörper 9 die von den Stromrichtern 1 erzeugte Verlustwärme durch entsprechende Erwärmung des Wärmeträgermediums abzuführen. Das erwärmte Wärmetragermedium wird über zwei aus Redundanzgründen hintereinander in dem Wärmetauscherkreislauf vorgesehene Umwälzpumpen 10, 10" abgeführt, wobei hinter den Umwälzpumpen ein Durchflußmesser 11 vorgesehen ist, um das Arbeiten der Umwälzpumpen zu überwacnen. Das umgewälzte Wärmeträgermedium erreicht dann über ein erstes elektromagnetisches Absperrventil 12 einen dritten Wärmetauscher 14, durchströmt diesen und gelangt «4««·««« -* ·* /4«%»« -»nÄ^^A« Ll^riata+^iiCpkAi· 1^ ^ 11 f &Ggr;&igr; ^ L UQIiIi an vf^ii ^ m &tgr;&idigr; iwwtt «*wiii(Wb«airf*7*«ti«.t ■ ^ «. &igr;* t *■***»·
Dem dritten Wärmetauscher 14 ist über ein zweites elektromagnetisches Absperrventil 12' ein vierter Wärmetauscher 15 parallel geschaltet, der bei geöffnetem Absperrventil 12' durchströmt wird, wonach dann das Wärmeträgermedium ebenfalls wieder an den zweiten Wärmetauscher 13 zurückgeIangt.
Der dritte Wärmetauscher 14 ist in Luftströmungsrichtung stroisaiif yos erstsn Wärmetauscher 7 angeordnet, wobei der dritte Wärmetauscher 14 die von der Umgebung des Reisezugwagens über die Verbindungsleitung 22 zugeführte und im Heizbetrieb des Reisezugwagens relativ kalte Frischluft erhält. Zwischen dieser kalten Frischluft und den warmen Wärmeträgermedium herrscht damit ein relativ großes Temperaturgefälle, was einen optimalen Wärmeübergang zwischen dem Wärmeträgermedium und der zu erwärmenden Frischluft gewährleistet. Diese erwärmte Frischluft gelangt dann an den ersten Wärmetauscher 7, wo sie durch die von den elektrischen Heizkörpern 6 abgegebene Wärme weiter erwärmt werden kann.
Der vierte Härsetsuscfrer * 5 ist mit der ümgebungsluft verbunden, so daß dieser die von den Stromrichtern 1 erzeugte Verlustwärme insbesondere immer dann an die Umgebung abgeben kann, wenn ein Heizungsbetrieb des Reisezugwagens z.B. im Sommer nicht erwünscht ist. Zu diesem Zweck werden die elektromagnetischen Absperrventile 12 und 12' vorzugsweise so geschaltet, daß beim Heizungsbetrieb das erste Absperrventil 12 geöffnet und das zweite Absperrventil 12" geschlossen ist, während ohne Heizungsbetrieb z.B. im Sommer das erste Absperrventil 12 geschlossen und das zweite Absperrventil 12' geöffnet ist.
Wie dieses in der Zeichnung nur schematise*) dargestellt ist, werden die Umwälzpumpen 10 und 101 durch Elektromotore angetrieben- die als weitere Verbraucher 2.5. wie auch zusätzlich vorgesehene elektrische Einzel heizkörper
von den Stromrichtern 1 gespeist werden. Die beiden UrnwüL &tgr; pumpen sind dabei so dimensioniert, daß die V?rlustwärme der Stromrichter auch bei Ausfall einer der Umwälzpumpen noch abgeführt werden kann.
Die elektrische Antriebsenergie für die Umwälzpumpen 10, 10' 1st dabei insbesondere im Vergleich mit der Heizenergie für die Einzelhe1zkörper sowie das Heizregister sehr gering, so daß die wärmerückgewinnung alt Minimaler Hilfsenergie zu erreichen ist.

Claims (6)

1. Elektrische Heizungsae, insbesondere für Fahrgasträume von mit einer elektrischen Energieversorgung ver* sehenen Fahrzeugen, mit Stromrichtern (1) zur Speisung von elektrischen Verbrauchern (2, 3, 4, 5, 6) in den Fahrzeugen, und mit einem elektrische Heizkörper (6) und einen ersten Wärmetauscher (7) aufweisenden Heizkreis zur Erwärmung von an die Fahrgast räume abgegebener Luft, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Wärmetauscheranordnung (8), mit der die von den Stromrichtern (1) abgegebene Verlustwärme dem Heizkreis des Fahrzeuges zugeführt
w i rd.
2. Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromrichter (1) auf einem Kühlkörper (9) montiert sind, der von einem flüssigen Wä rmet rage risedi us
na» sas:
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durchströmt ist.
3. Heizungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich-
net, daß das Wärmeträgermedium in einem Wärmetauscher- §|
kreislauf geführt ist, der mindestens eine Umwälzpumpe (10, 10'), einen Durchflußmesser (121), mindestens ein Absperrventil (12, 12') und einen zweiten sowie dritten Wärmetauscher (13, 14) aufweist, von denen der zweite (13) die am Kühlkörper (9) vorhandene Verlustwärme aufnimmt und der dritte (14) diese Verlustwärme an die zu erwärmende Luft für die Fahrgast räume abgibt.
4. Heizungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Wärmetauscher (14) in Luftströmungsrichtung stromauf von einem den ersten Wärmetauscher bildenden Heizregister (7) angeordnet ist.
5. Heizungsanlage nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch einen vierten Wärmetauscher (15), der dem dritten Wärmetauscher (13) parallel geschaltet ist, und durch zwei elektromagnetische Absperrventile (12, 12'), um das Durchströmen mindestens eines dieser Wärmetauscher (14, 15) mit dem flüssigen Wärmeträgermedium zu unterbinden, wobei der vierte Wärmetauscher (15) die Verlustwärme an die Umgebung des fahrzeuges abgibt.
6. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Umwälzpumpen (10, 10') aus Redundanzgründen im Wärmetauscherkreislauf seriell vorge sehen sind.
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