Brevet FR2398629A1 — publié le 19790223

L'invention concerne une installation de climatisation ou de chauffage d'air pour véhicules, notamment de véhicules sur avec D avec un canal d'amenée d'air pour un agrégat de climatisa- tion et de chauffage et un canal d'évacuation d'air entourant coaxialement le canal d'amenée en vue d'un échange de chaleur ces deux canaux étant-disposés en direction longitudinale d'un wagons au-dessus du plafond au couloirs jusqu'aux extrémités du wagon0 le canal d'amenée d'air présentant, au milieu de la longueur du wagon0 un canal de liaison conduisant a un agrégat de climatisation et de chauffage au-dessous du plancher du wagon Dans les installations de climatisation et de chauffage d'air du genre mentionné ci=dessus l'air climatisé qui provient des compartiments et du corridor est évacué à l'extérieur seulement après utilisation de sa chaleur encore contenue ce qui réalise une économie d'énergie Une telle installation est connue d'apres le brevet DE-AS 1 062 266 Le canal d'amenée d'air s'étend alors sur la totalité de la longueur du wagon des ouvertures d'entrée d'air pourvues de filtres étant prévues sur chacune des faces frontales du wagon dans la zone du toit Le déplacement de cet air est assuré au moyen d'une soufflante disposée dans le canal d'amenée d'airs avant l'agrégat de climatisation, et d'une soufflante disposée dans le canal d'évacuation d'air sur le toit du wagon au milieu0 et au moyen de la pression dynamique agissant dans l'ouverture d'entrée d'air orientée en direction de la marche La charge de l'ouverture d'entrée d'air antérieure par la pression dynamique a pour effet que a partir des deux extrémités du wagon0 des quantités d'air frais inégales parviennent dans le canal d'amenée d'aire de sorte que l'échange de chaleur entre canal de sortie d'air et canal d'entrée d'air est fortement piffé rente en dépendance de la vitesse de marche et du domaine de wagon Une utilisation optimale de l'énergie contenue dans l'air d'évacuation n'est par conséquent pas assurée dans toutes les circonstances En outre, l'installation de climatisation connue présente l'incon vénient important qu'il n'est pas possible d'obtenir un fonctionnement avec économie d'énergie avec un mélange d'air frais et d'air chaud évacué, et que0 dans le cas de températures extérieures très basses, on ne peut pas éviter0 ou que difficilement0 une formation de glace ou un givrage sur la surface extérieure du canal d'amenée d'air en raison de dépit d'eau condensée L'échange de chaleur recherché entre l'air d'évacuation et l'air frais introduit est de ce fait impossible ou du moins fortement amoindri La présente invention a pour but d'assurer dans toutes les conditions de service une utilisation optimale de l'énergie de l'air évacué, en évitant les inconvénients mentionnés cizdessusO Dans ce but, l'installation conforme a l'invention est caractérisée en ce que à chaque extrémité du canal d'amenée d'air est disposé un clapet pivotante chaque clapet pouvant être déplacé indépendamment de l'autre pour assurer au choix dans une position extrême, l'alimentation du canal d'amenée d'air avec de l'air frais, etr dans l'autre position0 son alimentation avec de l'air d'évacuation Grâce à la disposition coaxiale des deux canaux, et grâce à leur extension jusqu'aux emplacements d'acces dans le wagon0 il est possible d'assurer, de manière particulièrement simplex grace a la disposition décrite des deux clapets, un fonctionnement seulement avec de l'air fraise ainsi qu'un fonctionnement avec de l'air remis en circulation et un fonctionnement avec un mélange d'air frais et d'air d'évacuation En conséquence0 il est possible de réaliser une économie d'énergie supplémentaire0 notamment dans le cas d'un faible degré d'occupation des compartiments0 par le fait que seulement une partie de l'air parvenant dans les compartiments est remplacé par de l'air frais En outre, pour un chauffage rapide avec économie d'énergie importante, des compartiments, notamment après une très longue durée d'arrêt du chauffage0 il suffit de régler les clapets sur leur position de remise en circulation de l'air Spécialement dans le cas de températures très basses, on obtient l'avantage que le canal d'amenée d'air peut être dégivré par une commutation alternée entre les deux clapets0 sur le régime avec remise en circulation de l'air des compartiments On peut ainsi éviter un givrage du canal d'amenée d'aire et, dans le cas d'un givrage déa existant, on peut provoquer le dégivrage d'une manière simple et avec économie d'énergie I1 faut souligner l'avantage particulier consistant en ce que, pendant le processus de dégivrage, il n'est pas nécessaire d'interrompre une amenée d'air frais, car un seul clapet est alors placé dans la position de recyclage de l'air Suivant une autre caractéristique de l'invention, il est prévu un dispositif pour collecter et évacuer l'eau de condensation qui se forme en tous cas dans le canal d'amenée d'air Cette eau de condensation est par exemple amenée dans le courant d'air en amont de l'installation de chauffage de l'agrégat de climatisation De cette manière non seulement est rendu possible un retrait de l'eau du canal d'évacuation d'airs mais encore le condensat produit peut avantageusement servir à l'humidification de l'air frais après sa perte d'humidité Le problème qui se posait antérieurement pour des dispositifs d'humidification dans les installations de ehemins de fer en raison de la qualité insuffisante de 11 eau disponible se trouve éliminé, car l'eau de condensat est pure et exempte de calcaire2 de sorte que la formation éventuelle de dépôts dans le condensat produits par le chauffage est exclue Suivant une autre caractéristique de l'invention, le canal d'amenée d'air peut être pourvu de replis s'étendant en direction axiale pour augmenter la surface extérieure Cet accroissement de surface favorise0 d'une part l'échange de chaleur recherché, de sorte que l'efficacité de l'installation est augmentée sans dépense supplémentaire.D'autre parte le risque de givrage est réduit et un dégivrage plus rapide est rendu possible La description cimaprès se rapporte à un exemple de réalisation avec référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe schématique longitudinale à travers un wagon de chemin de fer, et a travers l'installa tion de climatisation et de chauffage d'air par la ligne I-I de la figure 2 - la figure 2 est une vue en coupe transversale par II-II de la figure 1 la figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'une variante de réalisation Le wagon 1 n'est représenté schématiquement que jusqu'au milieu de sa longueur. I1 présente un compartiment d'accès 2 et plusieurs compartiments 3 qui sont séparés d'un couloir 4 (figure 2) par une cloison longitudinale 5 Cette cloison 5 présente, au voisinage du sol, pour chaque compartiment, deux ouvertures 6 à travers lesquelles l'air climatisé peut s'écouler hors des compartiments 3, dans le couloir 4 Au plafond du couloir 4, et dans la zone de transition entre le plafond voûté 8 et la cloison séparatrice 5o est prévue, pour chaque compartiment une ouverture 10 et 11 débouchant dans le canal d'évacuation d'air 9 (voir figure 2) Dans ce canal d'évacuatio 9 e est disposé le canal d'amenée d'air 12 qui présente, au milieu de la longueur du wagon0 un canal de liaison 15, conduisant à l'agrégat de climatisation et de chauffage d'air 14, prévu au-dessous du plancher 13 du wagon Dans les compartiments 3, est prévu, le long de la paroi de fenêtre, au voisinage du plancher, un canal longitudinal 17 (figure 2) qui part de l'agrégat de climatisation et de chauffage d'air 14 r Ce canal 17 présente des ouvertures 18 vers l'espace inférieur des compartiments 3, ainsi que d t autres ouvertures 19 et 20 disposés au-dessous de la fenêtre 21 Le canal d'amenée d'air frais 12 se termine, à chaque extrémité du wagon au voisinage du compartiment d'accès 22 et il est en liaison, a chaque extrémité, avec un puits d'aspiration 23 disposé au-dessus du compartiment d'accès 2, dans le toit 22 du wagon I Le puits d'aspiration 23 est fermé vers le haut au moyen d'une grille 24, directement aucdessous de laquelle est disposé un filtre à air 25 Ce filtré peut cependant être placé également à l'entrée de l'agrégat de-climatisation et de chauffage d'air A --l'endroit de transition entre le puits d'aspiration et le canal d-'amenée d'air 12, est prévu un clapet 26 qui est représenté en tireté dans la figure I dans une position permettant la liaison entre le puits 23 et le canal 12 Dans son autre position extrême représentée en traits pleins dans la figure, le clapet 26 sépare le canal 12 du puits d'aspiration d'air 23, et il établit2 au-dessus du compartiment d'accès 2, a travers les ouvertures 27, 28 prévues dans son plafond, une liaison entre le canal d'évacuation d'air 9 et le canal d'amenée d'air 12 o Le canal d'évacuation d'air 9 est pourvu, a' chaque extrémité du wagon, d'un canal 29 vertical débouchant à travers le toit 22 du wagon A sa sortie å travers le toit 22, est prévu un aspirateur d'air statique ou dynamique 30 destiné a aspirer l'air usé hors du canal d'évacuation d'air 9 Dans l'exemple de réalisation représenté dans les figures I et 2, la circulation de l'air est établie de la manière décrite ci-après L'aspiration d'air frais extérieur s'effectue a' chaque extrémité du wagon à travers la grille d'aspiration 24 prévue dans le toit 22 L'air passe à travers le filtre à air 25, monté dans le puits d'aspiration 23, et a travers un clapet 26, monté dans le canal d'amenée d'air 12, pour parvenir, par un canal de liaison 15 G disposé verticalement au milieu de la longueur du wagon 1, à l'agrégat de climatisation et de chauffage d'air 14 Apres un réchauffement approprié, l'air est envoyé, par une soufflante 31 dans le canal longitudinal 17, qui est disposé au-dessous des fenêtres 21, au voisinage du plancher De la l'air parvient, en partie2 à travers les ouvertures 18, dans l'espace inférieur des compartiments, et, pour l'autre partie, a travers les ouvertures 20, dans les compartiments 3U sous la forme d'un courant dirigé vers le haut le long de la fenêtre 21. A travers des ouvertures 19 prévues dans le canal longitudinal 19, de l'air provenant du com partiment peut être aspiré et mélange avec l'air frais soufflé par les ouvertures 20 Apres avoir traversé et climatisé les compartiments 3, l'air parvient, à travers les ouvertures 11, dans le domaine desquelles sont prévus des thermostats 32 avec détecteurs de température, dans le canal d'évacuation d'air 9 Par ce canal 9, l'air est dirigé vers chaque extrémité du wagon, où il est aspiré à travers les canaux verticaux 29, par les aspirateurs 30 qui l'évacuent à l'extérieur .Sur son parcours, a partir de son entrée dans le canal d'évacuation, jusqu'a' sa sortie à travers les canaux verticaux 29, l'air évacué circule autour du canal d'amenée d'air frais 12, disposé a' l'intérieur du canal d'évacuation et dont la surface extérieure est augmentée par des plis ou nervures analogues il se produit ainsi un échange de chaleur par circulation à contre courant des deux courants d'air I1 en résulte que, en résine de chauffage, l'air froid qui a été aspiré dans le canal d'amenée d'air est préalablement réchauffé par l'air chaud provenant des compartiments dans le canal d'évacuation En régime de raffrachlssement (température extérieure élevée0 l'effet inverse peut etre obtenu Le canal d'évacuation d'air est isolé par rapport au toit du wagon pour éviter des pertes de chaleur Les clapets 26 permettent d'établir un régime avec uniquement de l'air frais, ou, dans la position extrême opposée un régime avec remise en circulation de l'air, auquel cas une partie de l'air d'évacuation provenant du canal d'évacuation d'air 9, et de l'air provenant du compartiment d'accès 2, sont introduits dans le canal d'amenée d'air Un régime mixte avec mélange d'air frais et d'air usé, est possible en positionnant l'un des clapets sur le passage d'air frais et l'autre clapet sur le passage d'air recyclé. Dans le cas de températures extérieures extrêmement basses, la surface extérieure du canal d'amenée d'air risque d'être recouverte de givre en raison de l'air d'évacuation chaud et humide qui l'entoure En vue de provoquer le dégivrage des surfaces glacées, on amene alternativement et périodiquement les deux clapets dans la position de recyclage de l'air Le condensat produit est dirigé vers le milieu de la longueur du wagon, et de la, rejeté a' l'extérieur Il peut également être amené audessus de lainstallation de chauffage 14' de l'agrégat de climatisation 14, où il se trouve vaporisé et utiliser pour l'humidification de l'air frais qui est trop sec notamment dans le cas de températures extérieures tres basses Dans la variante de réalisation représentée dans la figure 3 n l'échange de chaleur entre l'air amenée et l'air d'évacuation s'effectue à courants parallèles L'évacuation de l'air usé a lieu au milieu de la longueur du wagon a travers le canal perpendiculaire au plancher du wagon Dans cette forme de réalisation, l'air d'évacuation, après qu'il ait, conformément a l'invention, abandonne sa chaleur a' l'air d'amenée2 est utilisé pour le refroidissement d'un transformateur disposé aumdessous du plancher du wagon2 ou bien, il est amené dans le domaine du ventilateur-condenseur ou il peut contribuer à améliorer l'effet de condensation Rf EVENDICATI~ONS 1 } Installation de climatisation ou de chauffage d'air pour véhicules, notamment de véhicules sur rails, avec un canal d'amenée d'air pour un agrégat de climatisation et de chauffage2 et un canal d'évacuation d'air entourant coaxialement le canal d'amenée en vue d'un échange de chaleur0 ces deux canaux étant disposés en direction longitudinale d'un wagon2 auadessus du plafond du couloir, jusqu'aux extrémités du wagon2 le canal d'amenée d'air présentant, au milieu de la longueur du wagon, un canal de liaison conduisant à un agrégat de climatisation et de chauffage aundessous du plancher du wagon, caractérisée par un clapet (26) pivotant, à chaque extrémité du canal d'amenée d'air (12), chaque clapet étant mobile indépendamment de l'autre et établissant, dans une position extrême l'alimentation du canal d'amenée (12) en air frais2 et dans l'autre position-extrême l'alimentation en air usé recyclé .20) Installation suivant la revendication le caractérisée par un dispositif pour collecter et évacuer l'veau de condensation formée -dans le canal d'évacuation d'air (12) et amener cette eau de condensation dans le courant d'air en amont de l'installation de chauffage (14') de l'agrégat de climatisation (14) 30) Installation suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le canal d'amenée d'air (12) s'étend en direction axiale et présente des plis ou nervures augmentant sa surface extérieure