Vorrichtung zum Beheizen des Fahrgastraumes und/oder Fahrstandes von Schienenfahrzeugen

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.

Beschreibung

[0001] 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.

[0002] Ziel vorliegender Erfindung ist es, die entstehende Abwärme für die Beheizung des Fahrgastraumes und/oder Fahrstandes von Schienenfahrzeugen zu nutzen.

[0003] 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.

[0004] 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.

[0005] 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.

[0006] Zweckmäßig ist dabei der Kühlwasser-Wärmetauscher im Zuluftstrom vor dem Kondensator angeordnet.

[0007] 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.

[0008] 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.

[0009] 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.

[0010] 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.

[0011] Die Regelung aller Vorgänge erfolgt über die Steuerung 9.

[0012] 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.

[0013] 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.

[0014] 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.

[0015] Abhängig von der Wärmemenge, die der Wärmepumpe zusätzlich zugeführt werden kann, kann auch der energieintensive Vereisungsschutz bei tiefen Umgebungstemperaturen übergangen bzw. stark reduziert werden.

[0016] 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.

[0017] 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.

Ansprüche

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.

Zeichnung