ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО С ДВУСТУПЕНЧАТОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКОЙ

Полезная модель относится к крупногабаритному транспортному средству, имеющему холодильную установку с первым контуром хладагента.
В холодильных установках для охлаждения холодильников бортовой кухни пассажирских транспортных средств до настоящего времени применяли для заморозки хладагент, например R134a oder R404a, использование которых по причине их парникового потенциала (Global Warming Potential-параметры, сокращено GWP-параметры более 150) ограничено или запрещено. Другие хладагенты, например природный хладагент пропан или частично галогенированные фтор-этиленовые углеводороды HF01234yf или HF01234ze горючи или образуют при выходе воспламеняющиеся смеси с воздухом и поэтому запрещены для использования в транспортных средствах.
В основу полезной модели положена задача, предложить транспортное средство с безопасной и экологичной холодильной установкой.
Эта задача решена посредством объекта, охарактеризованного признаками независимого пункта 1 формулы полезной модели. Другие усовершенствования и варианты выполнения полезной модели раскрыты в зависимых пунктах формулы.
Крупногабаритное транспортное средство по данной полезной модели в частности пассажирское, например рельсовое транспортное средство, имеет холодильную установку, по меньшей мере, с первым контуром хладагента, причем холодильная установка и первый контур хладагента расположены под кузовом. Транспортное средство имеет согласно данной полезной модели, по меньшей мере, второй контур хладагента, расположенный, по меньшей мере, частично внутри транспортного средства и включающий, по меньшей мере, промежуточный теплообменник для обеспечения теплообмена между первым контуром хладагента и вторым контуром хладагента.
При наличии двух раздельных контуров хладагента речь может идти о двухступенчатой холодильной установке. Первый контур хладагента проходит, в частности, исключительно вне внутреннего пространства, в частности пассажирского салона, транспортного средства, а второй контур хладагента, по меньшей мере, частично проходит во внутреннем пространстве транспортного средства.
Как правило, холодильные установки, в частности компрессорные холодильные установки, часто называемые климатическими установками, основаны на термодинамическом процессе. Хладагент поочередно принимает тепло с более низкой температурой и снова отдает его с более высокой температурой. Такие установки работают либо за счет поочередного испарения и конденсирования хладагента, либо с постоянно газообразным хладагентом.
В замкнутом цикле компрессор сжимает, как правило, газообразный хладагент, который при этом нагревается. В подключенном последовательно теплопередатчике он отдает тепло в окружающую среду и таким образом охлаждается. При этом хладагент остается газообразным или конденсируется. В этом случае теплообменник называют конденсатором. Жидкий хладагент подают в заключении в дроссельный орган, понижающий его давление. У газообразного хладагента также понижают давление и далее его охлаждают, например, в турбине, рекуперирующей часть израсходованной конденсатором энергии. Хладагент забирает из охлаждаемого пространства тепло, например, во втором теплопередатчике, во втором случае при более низкой температуре в т.н. испарителе, прежде чем его снова сжимают. Это завершает замкнутый цикл.
Процесс может быть и открытым с засасыванием воздуха из окружающей среды, его охлаждением и разряжением, и последующей подачей в охлаждаемое пространство.
В одном из усовершенствованных вариантов полезной модели первый контур хладагента выполнен в виде замкнутого контура. Второй контур хладагента может также быть выполненным в виде замкнутого контура.
Первый контур хладагента называют первичным контуром. Второй контур хладагента аналогично называют вторичным контуром.
В другом усовершенствованном варианте полезной модели предложено размещение промежуточного теплообменника под кузовом, в частности, таким образом, чтобы первый контур хладагента был полностью под кузовом, а первый хладагент проходил исключительно за пределами внутреннего пространства транспортного средства.
Холодильная установка по другому усовершенствованному варианту выполнена в виде компрессорной холодильной установки, причем, по меньшей мере, компрессор и/или, по меньшей мере, дроссельный орган расположен в первом контуре хладагента. Компрессоры, как правило, как и в усовершенствованном варианте данной полезной модели, используют в качестве нагнетателей. Кроме этого холодильная установка включает теплообменник в первом контуре хладагента, работающий в окружающую транспортное средство среду и соответственно установлен открытым в окружающую среду для отдачи в нее тепла, за счет чего первый хладагент охлаждают в первом контуре хладагента. Хладагент называют также хладоносителем. Хладагенты – это вещества или смеси веществ, используемые для отвода тепла. При этом жидкий хладагент, по меньшей мере, в лабораторных условиях (20°C, 1013 мбар) присутствует в жидкой форме. Газообразный хладагент, по меньшей мере, в лабораторных условиях (20°C, 1013 мбар) присутствует газообразной форме.
В следующем усовершенствованном варианте полезной модели предложено использование разных хладагентов в первом и во втором контурах. Первый и второй хладагент отличаются друг от друга, в частности, химической структурой и/или своими физическими свойствами.
В частности, второй хладагент негорюч. GWP-параметр первого хладагента ниже 150. Например, первый хладагент включает оксид углерода или пропан, или частично галогенированный фтор-этиленовый углеводород. Второй хладагент входит в группу спиртов. Это может быть, например, гликоль.
Холодильная установка имеет также, по меньшей мере, циркуляционный насос в первом контуре хладагента для перемещения первого хладагента в первом контуре.
Циркулирующий в первом контуре хладагент, в частности жидкий, проходит через промежуточный теплообменник в качестве источника тепла, нагревается при этом и снова отдает принятое тепло в центральный холодильный агрегат холодильной установки в качестве теплоприемника. К центральному холодильному агрегату холодильной установки относятся в усовершенствованном варианте наряду с центральным теплопередатчиком, в частности третьим теплообменником, по меньшей мере, конденсатор, по меньшей мере, компрессор и, по меньшей мере, испаритель. В отдельных случаях туда входит также дроссель между конденсатором и испарителем. Сюда же относится также, по меньшей мере, вентилятор.
Второй контур хладагента также включает, по меньшей мере, циркуляционный насос в первом контуре хладагента для перемещения второго хладагента во втором контуре. Циркуляционный насос в усовершенствованном варианте предназначен исключительно для перемещения второго хладагента, но не для сжатия второго хладагента.
Для регулирования протока первого хладагента через, по меньшей мере, один промежуточный теплообменник в транспортном средстве установлен, в частности, по меньшей мере, первый клапан, например, перед штатным промежуточным теплообменником в первом контуре хладагента. Аналогично этому для регулирования протока второго хладагента через, по меньшей мере, один промежуточный теплообменник в транспортном средстве установлен, по меньшей мере, второй клапан, например, перед штатным промежуточным теплообменником во втором контуре хладагента.
Второй контур хладагента в другом усовершенствованном варианте не имеет компрессора и/или конденсатора, и/или испарителя. В нем также может отсутствовать дроссель.
Второй контур хладагента в другом усовершенствованном варианте включает, по меньшей мере, дополнительный второй теплообменник для охлаждения холодильника бортовой кухни. Он имеет соответствующее исполнение и расположен во внутреннем пространстве транспортного средства. Возможно наличие других охлаждаемых мест и, тем самым, нескольких вторых теплообменников.
Промежуточный теплообменник в одном из вариантов осуществления полезной модели выполнен в виде рекуператора, в частности в виде противоточного теплообменника, в котором первый и второй хладагент протекают в противоположных направлениях мимо друг друга.
Два раздельных контура хладагента обеспечивают возможность использования хладагентов с GWP-параметром ниже 150 без создания дополнительной опасности для пассажиров. Тем самым, в отдельных случаях горючие хладагенты расположены вне пассажирских салонов, а внутри них используют только трудновоспламеняемые и, тем самым, неопасные хладагенты. В случае течи в первом контуре потенциально опасные хладагенты не могут протечь во внутреннее пространство вагонов.
Полезная модель предусматривает множество вариантов ее осуществления. Она более подробно поясняется на примере единственной фигуры, на которой показана коммутационная схема двухступенчатой холодильной установки транспортного средства по данной полезной модели.
Транспортное средство имеет пол 11 транспортного средства, ограничивающий вниз внутреннее пространство транспортного средства. Исключительно под кузовом и, тем самым, под полом 11 транспортного средства расположена холодильная установка 1 с первым контуром 2 хладагента.
В первом контуре 2 хладагента первый хладагент пропускают через различные компоненты холодильной установки посредством системы трубопроводов. Показаны только центральный холодильный агрегат 3, первый циркуляционный насос 4 для перемещения первого хладагента, первый клапан 5 для дополнительного регулирования потока хладагента, а также промежуточный теплообменник 6, нагревающий первый хладагент.
Центральный холодильный агрегат 3 холодильной установки 1 включает центральный теплопередатчик, например, в виде теплообменника, конденсатор, компрессор и испаритель. В отдельных случаях он включает также дроссель между конденсатором и испарителем. Кроме этого он включает, по меньшей мере, вентилятор. Первый хладагент охлаждают посредством центрального холодильного агрегата 3 холодильной установки 1. При этом тепло отдают в окружающую транспортное средство среду, в частности, посредством теплопередатчика.
Под кузовом и, тем самым, внутри зоны 12 транспортного средства, отграничивающей внутреннее пространство, в частности пассажирский салон, от окружающей среды, например, коробку вагонного кузова рельсового транспортного средства, проходит основная часть второго контура 10 хладагента.
Во втором контуре 10 хладагента второй хладагент также перемещают посредством системы трубопроводов через различные компоненты. Второй циркуляционный насос 8 предназначен для перемещения второго хладагента, а второй клапан 9 предназначен для регулирования потока хладагента. Первый контур 2 хладагента соединен со вторым контуром 10 хладагента через промежуточный теплообменник 6. Второй хладагент сначала охлаждают в промежуточном теплообменнике 6. Для этого его пропускают мимо первого хладагента, который за счет этого нагревается. В промежуточном теплообменнике 6 тепло от второго контура 10 хладагента передают на первый контур 2 хладагента. Промежуточный теплообменник 6 выполнен в этом случае в виде противоточного рекуператора.
Охлажденный второй хладагент подают далее ниже по потоку в дополнительный второй теплообменник 7, предназначенный для охлаждения холодильника бортовой кухни. При этом второй хладагент в свою очередь нагревается, и его направляют снова в промежуточный теплообменник.