СИСТЕМА ВЕНТИЛЯЦИИ ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА
PASSENGER CAR VENTILATION SYSTEM

Изобретение относится к технике вентиляции и кондиционирования воздуха в пассажирских вагонах и может быть использовано для создания комфортных условий для пассажиров в салонах вагонов.
Известны системы вентиляции (СВ), в состав которых входит холодильная машина. Такие системы вентиляции - системы кондиционирования воздуха (СКВ) способны обеспечить требуемые параметры воздуха в вагоне в течение всего года. Однако их производительность и эффективность и связанная с ними стоимость в значительной степени зависят от вида и располагаемой мощности системы электроснабжения вагонов [1].
При автономной системе электроснабжения от подвагонного генератора на долю СКВ затрачивается до 65% располагаемой мощности, которая может достигать 20-22 кВт.
Недостаток известной СВ с холодильной машиной - СКВ состоит в невозможности использования ее на вагонах с автономной системой электроснабжения и с располагаемой мощностью не более 3,5 кВт с бортовым напряжением 50 В.
Известна применяемая в пассажирских вагонах с бортовым питанием 50 В и располагаемой мощностью не более 3,5 кВт СВ, которая обеспечивает необходимый воздухообмен, создает подвижность воздуха в зоне пребывания пассажиров и подпор воздуха в вагоне. Эта СВ состоит из следующих основных частей по ходу движения воздуха: воздухозаборных наружных решеток, размещенных в боковых стенках вагона над входными дверями, воздушных фильтров, приточного вентилятора, водяного или электрического калорифера, приточного воздуховода с выпусками по длине вагона [2].
Недостатком этой системы вентиляции (СВ) является отсутствие возможности охлаждения воздуха в летний период.
Целью настоящего изобретения является создание системы вентиляции пассажирских вагонов, конструкция которой обеспечивала бы охлаждение и нагрев приточного воздуха и поддержание в вагоне параметров воздуха на уровне допустимых при питании от бортовой системы электроснабжения с напряжением 50 В и располагаемой мощностью не более 3,5 кВт.
Поставленная цель достигается тем, что в заявляемую систему вентиляции пассажирского вагона, состоящую по ходу движения воздуха из наружной воздухозаборной решетки, воздушного фильтра, приточного вентилятора, водяного или электрического калорифера и приточного воздуховода с выпусками по длине вагона, согласно изобретению дополнительно введены холодильная машина, вытяжные вентилятор и воздуховод, наружная решетка для удаляемого воздуха, сборник конденсата, конденсатоотводный трубопровод, при этом холодильная машина выполнена в виде моноблочной установки, состоящей из тепло-шумоизолированного корпуса, разделенного на два отсека, в первом отсеке расположены воздухоохладитель и приточный вентилятор, причем воздухоохладитель соединен воздуховодом с воздушным фильтром, во втором отсеке расположены компрессор, четырехходовой клапан, конденсатор, соединенные между собой трубопроводами с элементами регулирования и защиты, и вытяжной вентилятор, причем всасывающая полость вытяжного вентилятора соединена с вытяжным воздуховодом, а нагнетательная - с наружной решеткой для удаляемого воздуха, сборник конденсата установлен в днище корпуса и соединен с конденсатоотводным трубопроводом.
С целью повышения эффективности в сборнике конденсата размещен датчик уровня с насосом, соединенным трубопроводом с устройством разбрызгивания воды, расположенным непосредственно перед конденсатором холодильной машины.
С целью повышения надежности при эксплуатации в зимний период в конденсатоотводном трубопроводе размещен гибкий электронагревательный шнур.
Сущность изобретения поясняется описанием со ссылкой на чертеж. Система вентиляции пассажирского вагона состоит из наружной воздухозаборной решетки 1, воздушного фильтра 2, моноблочной холодильной машины 3, водяного или электрического калорифера 4, приточного воздуховода с выпусками 5, вытяжного воздуховода 6, наружной решетки для удаляемого воздуха 7. Холодильная машина 3 состоит из тепло-шумоизолированного корпуса, разделенного на два отсека 3.1 и 3.2, причем в первом отсеке 3.1 расположены по ходу движения воздуха воздухоохладитель 8 и приточный вентилятор 9; во втором отсеке 3.2 расположены компрессор холодильной машины 10, четырехходовой клапан 11, конденсатор 12, соединенные между собой трубопроводами с элементами регулирования и защиты и вытяжной вентилятор 13. В днище корпуса установлен сборник конденсата 14, в котором размещен датчик уровня 15 с насосом 16, соединенным трубопроводом с устройством разбрызгивания воды 17. В конденсатоотводном трубопроводе 18 размещен гибкий электронагревательный шнур 19.
Работа системы вентиляции осуществляется в режимах вентиляции, охлаждения и нагрева.
В режиме вентиляции наружный воздух забирается через наружную решетку 1, очищается в воздушном фильтре 2 и приточным вентилятором 9 моноблочной холодильной машины 3 в количестве, необходимом для обеспечения санитарных требований по газовому составу и для обеспечения необходимого подпора в вагоне, подается в приточный воздуховод с выпусками 5, через которые воздух поступает непосредственно в зону пребывания пассажиров. Одновременно с приточным вентилятором 9 в моноблочной холодильной машине 3 работает вытяжной вентилятор 13, который удаляет воздух из вагона, по крайней мере из верхней зоны коридора и верхней зоны туалетных комнат, через воздуховод 6 и выбрасывает из вагона через решетку 7. Количество удаляемого из вагона воздуха меньше приточного для обеспечения необходимого подпора. А использование принудительной механической вытяжки особенно из мест санитарно-гигиенических позволяет значительно улучшить воздухообмен в вагоне и условия проезда пассажиров.
В режиме охлаждения приточного воздуха дополнительно к работе приточного 9 и вытяжного 13 вентиляторов добавляется работа холодильной машины, состоящей из компрессора 10, четырехходового клапана 11, конденсатора 12, воздухоохладителя 8, соединенных между собой трубопроводами с элементами регулирования и защиты. В контуре холодильной машины циркулирует хладагент, например R22 или иной. Приточный наружный воздух, проходящий через воздухоохладитель 8, охлаждается за счет передачи теплоты кипящему хладагенту и затем поступает в вагон через приточный воздуховод с выпусками 5 и компенсирует тепло- и влагопритоки в вагон через наружные ограждающие конструкции и от людей. Удаляемый воздух с температурой, которая установилась в вагоне и которая значительно ниже наружной (например, если наружная температура 40°С, то в вагоне она не будет превышать 27°С), через вытяжной воздуховод поступает на поверхность конденсатора 12 холодильной машины 3, нагревается за счет отбора теплоты от конденсирующегося хладагента и с высокой температурой вытяжным вентилятором 13 выбрасывается через наружную решетку 7 из вагона. Таким образом, осуществляется охлаждение приточного воздуха за счет утилизации «холода» от удаляемого принудительно из вагона воздуха. Поскольку конденсатор 12 холодильной машины 3 охлаждается воздухом с температурой ниже наружной, то ее энергетические показатели повышаются. На поверхности воздухоохладителя 8 при работе холодильной машины 3 образуется конденсат, который по команде датчика уровня насосом 16 подается к устройству разбрызгивания воды 17.
3
Устройство разбрызгивания воды 17 располагается в непосредственной близости от поверхности конденсатора 12 и может представлять собой трубку с перфорацией со стороны, обращенной к конденсатору 12. Холодная вода, попадая на поверхность конденсатора 12, нагревается, частично испаряется. Неиспарившаяся часть воды возвращается по днищу холодильной машины 3 в сборник конденсата 14. Использование конденсата для охлаждения конденсатора 12 значительно улучшает энергетические показатели холодильной машины 3 - снижается потребляемая мощность и повышается холодопроизводительность. По результатам предварительных испытаний при энергопотреблении 3,5 кВт холодопроизводительность установки составляет от 8,5 до 10,0 кВт. При этом наружный воздух в количестве 1500 м/ч с температурой 40°С охлаждается до 20-23°С.
3
В режиме нагрева приточного воздуха работа оборудования холодильной машины 3 осуществляется в режиме «тепловой насос», при этом четырехходовой клапан 11 переключает потоки хладагента. Горячие пары хладагента из компрессора 10 поступают в воздухоохладитель 8, где конденсируются за счет отдачи теплоты холодному приточному воздуху. Жидкий хладагент по трубопроводам с элементами регулирования поступает в конденсатор 12, где кипит за счет теплоты, отнимаемой от теплого, удаляемого из вагона, воздуха. Таким образом, при работе холодильной машины 3 в режиме «теплового насоса» осуществляется нагрев приточного воздуха за счет утилизации теплоты удаляемого из вагона воздуха. При этом наружный воздух в количестве 1500 м/ч нагревается на 20-24°С. Далее он нагревается в водяном или электрическом калорифере 4 и поступает в приточный воздуховод с выпусками 5.
Таким образом, применение описанной системы вентиляции пассажирского вагона позволяет значительно улучшить условия проезда пассажиров при незначительных энергозатратах, и это возможно на вагонах с малой располагаемой мощностью системы энергоснабжения, особенно на вагонах с бортовым напряжением 50 В. Необходимо отметить, что вентиляторы, используемые в холодильной машине, могут иметь двигатели вентильного типа с питанием от бортового напряжения 50 В. Это дополнительно позволяет снизить потери мощности на преобразовательной технике.
Литература
1. М.А.Зворыкин, В.М.Черкез. Кондиционирование воздуха в пассажирских вагонах. - М.: Транспорт, 1977. - С.17÷19.
2. Там же. - С.52÷55.