Система подачи свежего воздуха в зависимости от количества пассажиров
Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, в частности к области климатических установок для вентиляции и кондиционирования салонов средних и головных вагонов пассажирского железнодорожного транспорта. Система подачи свежего воздуха в зависимости от количества пассажиров содержит климатическую установку, состоящую из прибора для обработки воздуха, двух вытяжных вентиляторов, компрессора, электрической распределительной коробки, разделенной на отсеки высокого и низкого напряжений, системы каналов циркуляции, включающей в себя потолочный канал приточного воздуха, спускные каналы и напольные каналы, и датчик CO2. Измеряющий концентрацию CO2 датчик в салоне вагона выполнен с возможностью определения количества пассажиров в салоне вагона и установлен в канале циркуляции климатической установки. Сигнал от датчика уровня CO2, который показателен для числа находящихся в вагоне пассажиров, служит для того, чтобы управлять процентом свежего воздуха в поступающем приточном воздухе, и с учетом этого сигнала регулируется объем свежего воздуха, поступающий через заслонки свежего воздуха, смешивается с циркулирующим воздухом в климатической установке. Достигается экономия энергопотребления за счет регулировки мощности, затраченной на вентиляцию, в зависимости от количества пассажиров находящихся в салоне вагона, а не предполагая полную загруженность вагона пассажирами.
Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, в частности к области климатических установок для вентиляции и кондиционирования салонов головных и промежуточных вагонов пассажирского железнодорожного транспорта, а также в других видов общественного транспорта.
Из уровня техники известна система подачи свежего воздуха (JP 63287666 А, B61D 27/00, опубл. 24.11.1988) в салон вагона, с системой регулировки заслонок каналов, которые открываются в зависимости от количества занятых мест.
Известная система подачи свежего воздуха не позволяет регулировать поступление количества свежего воздуха в салон вагона, т.к. открываются заслонки в каналах циркуляции воздуха, в которые уже поступил свежий воздух из воздухозаборников.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемой полезной модели является система подачи свежего воздуха (JP 2010163138 А, B61D 27/00, опубл. 29.07.2010) в салон вагона, при этом дополнительные каналы подачи свежего воздуха открываются в зависимости от количества занятых мест.
Однако существенным недостатком прототипа также является невозможность регулирования поступления количества свежего воздуха в салон вагона, т.к. открываются заслонки в напольных каналах циркуляции воздуха, в которые уже поступил свежий воздух из воздухозаборников.
Задачей заявленной полезной модели является экономия энергопотребления за счет регулировки мощности, затраченной на вентиляцию, в зависимости от количества пассажиров находящихся в салоне вагона, а не в расчете на полную загруженность вагона пассажирами.
Технический результат, достигаемый при реализации настоящей полезной модели, заключается в экономии энергопотребления за счет снижения тепло- и холодопроизводительности и мощности, затраченной на вентиляцию, в зависимости от количества пассажиров находящихся в салоне вагона, а не в расчете на полную загруженность вагона пассажирами.
Указанный технический результат достигается за счет того, что система подачи свежего воздуха и регулировки на базе уровня содержания углекислого газа в зависимости от количества пассажиров связана с системой кондиционирования воздуха салонов головных и промежуточных вагонов, при этом кондиционирование осуществляется отдельными климатическими установками. Климатические установки установлены на крыше вагона. В салоне приточный наружный воздух подается через центральный потолочный канал. Управление удаляемым воздухом из салона осуществляется непосредственно через климатические установки, удаляемый воздух выводится наружу над полом климатической установки. Каждая климатическая установка оснащена самостоятельным регулятором. Все регуляторы климатических установок соединены друг с другом посредством шины CAN. Регуляторы климатических установок в кабине машиниста связываются с системой управления поездом через шину MVB.
Система подачи свежего воздуха в зависимости от количества пассажиров содержит климатическую установку, состоящую из прибора для обработки воздуха, двух вытяжных вентиляторов, агрегата компрессора/сжижения, электрической распределительной коробки, разделенной на отсеки высокого и низкого напряжений, системы каналов циркуляции, включающей в себя потолочный канал приточного наружного воздуха, спускные каналы и напольные каналы, а датчик уровня СО2 измеряющий концентрацию СО2, выполнен с возможностью определения количества пассажиров в салоне вагона и установлен в канале циркуляции климатической установки. Кроме этого, система оборудована средством регулирования объема свежего воздуха, а сигнал от датчика уровня CO2 , который зависит от числа находящихся в вагоне пассажиров, связан со средством регулирования объема свежего воздуха с возможностью управления процентом свежего воздуха в поступающем приточном наружном воздухе.
Целесообразно, чтобы средство регулирования объема свежего воздуха было выполнено в виде управляемой заслонки, расположенной в потолочном канале наружного приточного наружного воздуха, который смешивается с циркулирующим воздухом в климатической установке.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:
На фиг.1 изображена структура подачи свежего воздуха в зависимости от количества пассажиров (блок-схема).
На фиг.1 представлено расположение воздушных потоков и элементов системы подачи свежего воздуха. Поз.1 - приточный наружный воздух, поз.2 - рециркуляционный воздух, поз.3 - удаляемый воздух, поз.4 - датчик уровня СО2 , поз.5 - сигнал от датчика уровня СО2, зависящий от количества пассажиров, 6 - средство регулирования объема свежего воздуха, выполненное в виде управляемой заслонки, управляющей количеством поступающего свежего воздуха, 7 - свежий воздух.
Каждая климатическая установка состоит из прибора для обработки воздуха, двух вытяжных вентиляторов, агрегата компрессора/сжижения, электрической распределительной коробки, разделенной на отсеки высокого и низкого напряжений и системы каналов циркуляции.
Агрегат компрессора/сжижения включает в себя 2 контура охлаждения, каждый с винтовым компрессором, при этом регулировка мощности охлаждения осуществляется посредством байпаса горячего газа на каждый контур охлаждения, контур охлаждения защищен от недопустимых давлений хладагента, поскольку содержит предохранительное реле высокого давления, датчик высокого давления и переключатель низкого давления. Конденсаторы выполнены в виде пластинчатого теплообменника (медные трубки/алюминиевые пластины). Вентилятор конденсатора выполнен в виде осевого вентилятора с 2 скоростями вращения. Доступ к конструктивным элементам контура охлаждения обеспечивается посредством отвинчивающейся крышки для техобслуживания в агрегате компрессора/сжижения.
Прибор для обработки воздуха содержит звуко- и теплоизолированный корпус. Поступление рециркуляционного воздуха в прибор для обработки воздуха осуществляется внутри установки. Подача наружного воздуха осуществляется через две решетки приточного наружного воздуха, расположенные вертикально на стенке установки. В корпусе установлено два клапана наружного приточного воздуха и 2 клапана рециркуляционного воздуха в виде жалюзийных заслонок. Клапаны наружного приточного и рециркуляционного воздуха управляются по отдельности. Также прибор для обработки воздуха содержит фильтр смешанного воздуха класса EU3. Испаритель прибора для обработки воздуха выполнен в виде пластинчатого теплообменника (медные трубки/алюминиевые пластины). Два контура охлаждения расположены в испарителе один в другом. Перед фильтром установлены УФ-лампы для обеззараживания. Отток конденсата происходит на крышу через спускной патрубок в бачке испарителя. Вентиляторы приточного наружного воздуха выполнены в виде центробежного вентилятора с двигателем ЕС 110 В постоянного тока. Внешняя электроника находится в электрической распределительной коробке. Выход приточного воздуха осуществляется посредине внизу установки.
Рядом с прибором для обработки воздуха с каждой стороны располагается по одному вытяжному вентилятору. Удаляемый воздух выпускается из крышевого пространства через общее отверстие для рециркуляционного/удаляемого воздуха в полу установки.
Через другое отверстие в полу вытяжной вентилятор выдувает удаляемый воздух из установки.
Электрическая распределительная коробка расположена рядом с прибором для обработки воздуха климатической установки и распределена на отсеки высокого и низкого напряжений.
Электрические компоненты и регуляторы установлены на электрощите.
Каждая климатическая установка в салоне поезда оснащена регулятором температуры. Все регуляторы температуры соединены между собой посредством шины CAN. Регуляторы температуры оборудованы сервисным интерфейсом (RS 232). С помощью сервисного программного обеспечения можно реализовывать контрольные функции, поддержание определенных рабочих параметров, а также диагностику неисправностей на ноутбуке.
Заданное значение температуры в помещении салона поезда как функция наружной температуры приводится в соответствие с заложенной в память программного обеспечения кривой регулировки.
Температура в помещении измеряется 2 датчиками температуры в салоне поезда.
Система каналов циркуляции включает в себя потолочный канал приточного наружного воздуха, спускные каналы и напольные каналы. В потолочной зоне посередине расположен потолочный канал приточного наружного воздуха. Канал сконструирован из трех частей. Холодный воздух в канале проходит по центру. С боков находятся каналы теплого воздуха. От каналов теплого воздуха идут спускные каналы по стойкам двери и торцевым стенкам к напольным каналам. Напольные каналы расположены на боковой стене под сиденьями. На торцевых стенках канал теплого воздуха ведет в зону перехода. Детали боковой стены имеют двойную структуру и соединены с напольными каналами. Часть приточного наружного воздуха из напольного канала может направляться в область боковой стены, а затем выдувается через щель на оконное стекло.
В случае охлаждения приточный наружный воздух подается примерно до 80% через перфорированный потолок, остальные 20% попадают через систему напольных каналов в вагон.
В случае обогрева приточный наружный воздух подается через систему напольных и боковых каналов в вагоне.
Основными элементами системы подачи свежего воздуха в зависимости от количества пассажиров являются датчики уровня CO2, установленные в каналах циркуляции устройств кондиционирования воздуха, при этом сигнал от датчиков уровня СО2, который зависит от числа находящихся в вагоне пассажиров, служит для того, чтобы управлять процентом свежего воздуха в поступающем приточном наружном воздухе. С учетом этого сигнала регулируется объем свежего воздуха, поступающий через заслонки приточного наружного воздуха, который смешивается с циркулирующим воздухом и затем доводится до кондиции в устройстве кондиционирования воздуха (климатической установке). Поскольку с объемом свежего воздуха всегда связано внесение в систему кондиционирования воздуха энергии (холода - зимой, тепла - летом), расход энергии на кондиционирование приточного наружного воздуха в зависимости от количества находящихся в вагоне пассажиров снижается, если вагон заполнен не полностью.
В зависимости от величины концентрации СО2 в вагоне и наружной температуры регулируется количество свежего приточного наружного воздуха.
Пример. Стандарт НБ ЖТ ЦТ 03-98 требует внесения 20 м3 свежего воздуха в секунду на 1 человека при температуре наружного воздуха 0°С, следовательно, для полной пассажировместимости вагона в 180 человек объем свежего воздуха составит 3600 м3/ч. Этот объем воздуха, чтобы отвечать комфортным условиям, должен быть подогрет до 22°С, для чего потребуются определенные энергозатраты. С помощью сигнала от датчика уровня СО2 может быть определено фактическое количество пассажиров (например, предположительно 90 человек), а объем свежего воздуха может быть сведен к минимальной величине (то есть 1800 м3/ч). Поскольку в данном случае необходимо произвести предварительную подготовку только лишь половины объема свежего воздуха, энергозатраты на кондиционирование меньшего объема свежего воздуха соответственно снижаются.
Далее предполагается, что минимум свежего воздуха всегда должен быть обеспечен и в почти незаполненном вагоне, с тем, чтобы такие помещения, как зоны тамбуров и туалеты всегда вентилировались в достаточной мере и сохраняли требуемые соотношения давлений. В соответствии выбранной концепцией минимальный требуемый объем свежего воздуха установлен в количестве 720 м3/ч.
Регулирование объема свежего воздуха, управляемое датчиками уровня CO2, позволяет при отказе отопления или сбое холодопроизводства осуществлять подбор объема свежего воздуха под фактическую плотность пассажировместимости вагона, так что предусмотренный коэффициент комфорта при меньшей заполненности может сохраняться дольше.
При полной заполненности вагона регулировка на базе уровня содержания углекислого газа малоэффективна. Тем не менее, в отношении последнего существует возможность снизить объем поступления наружного воздуха, чтобы сохранить тепловой комфорт на максимально возможное время, даже если в таких случаях придется считаться со снижением качества воздуха.
Таким образом, достигается экономия энергопотребления за счет регулировки мощности, затраченной на вентиляцию, в зависимости от количества пассажиров, находящихся в салоне вагона, а не в расчете на полную загруженность вагона пассажирами.
Система подачи свежего воздуха в зависимости от количества пассажиров, содержащая климатическую установку, состоящую из прибора для обработки воздуха, двух вытяжных вентиляторов, компрессора, электрической распределительной коробки, разделенной на отсеки высокого и низкого напряжений, системы каналов циркуляции, включающей в себя потолочный канал приточного воздуха, спускные каналы и напольные каналы, и датчик уровня СО2, отличающаяся тем, что измеряющий концентрацию СО2 датчик в салоне вагона выполнен с возможностью определения количества пассажиров в салоне вагона и установлен в канале циркуляции климатической установки, при этом сигнал от датчика уровня СО2, который показателен для числа находящихся в вагоне пассажиров, служит для того, чтобы управлять процентом свежего воздуха в поступающем приточном воздухе и с учетом этого сигнала регулируется объем свежего воздуха, поступающий через заслонки приточного наружного воздуха, смешивается с циркулирующим воздухом в климатической установке.
