система вентиляции и кондиционирования воздуха железнодорожного вагона

область техники, к которой относится изобретение

изобретение относится к транспортному машиностроению, а более конкретно - к системам вентиляции и кондиционирования воздуха пассажирского железнодорожного вагона.

уровень техники

известны системы вентиляции и кондиционирования воздуха в железнодорожных пассажирских вагонах, описанные, например, в публикациях RU 2223880 Cl, RU 2233758 Cl, RU 2254252 Cl.

наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту изобретения, является система вентиляции и кондиционирования воздуха пассажирского железнодорожного вагона, содержащая расположенный в потолочном пространстве тамбура вагона кондиционер с патрубками всасывания наружного и рециркуляционного воздуха и патрубком подачи обработанного воздуха в узел покупейной подачи воздуха, включающий центральный приточный воздуховод, расположенный в потолочном пространстве вагона по его длине и имеющий выходные отверстия для подачи воздуха в каждое купе вагона (RU 2233758 Cl). эта система позволяет поддерживать в купе вагона комфортную для пассажиров температуру воздуха, обеспечивает удовлетворительное распределение воздуха в каждом купе, допускает индивидуальное регулирование параметров воздуха.

однако эта система, также как и другие известные системы аналогичного назначения, не обеспечивает обеззараживания поступающего в купе воздуха от микробов и вирусов, в то время как риск распространения инфекции в вагоне при достаточно большой плотности размещения в нем пассажиров и использовании рециркуляционного воздуха является весьма высоким, что не позволяет обеспечить эпидемиологическую безопасность людей, длительно находящихся в купе.

сущность изобретения

в основу изобретения поставлена задача создать систему вентиляции и

кондиционирования воздуха железнодорожного пассажирского вагона, которая помимо создания комфортных для пассажиров климатических условий обеспечивала бы поступление в каждое купе эпидемиологически безопасного, обеззараженного от микробов и вирусов воздуха, а также обеспечивала бы защиту кондиционера от инфицирования рециркуляционным воздухом.

поставленная задача решается тем, что система вентиляции и кондиционирования воздуха железнодорожного пассажирского вагона, содержащая расположенный в потолочном пространстве вагона кондиционер с патрубками всасывания наружного и рециркуляционного воздуха и патрубком подачи обработанного воздуха в узел покупейной подачи воздуха, включающий центральный приточный воздуховод, расположенный в потолочном пространстве вагона по его длине и имеющий выходные отверстия для подачи воздуха в каждое купе вагона, согласно изобретению, оснащена устройством обеззараживания воздуха от микроорганизмов и вирусов, установленным в каждом купе вблизи выхода центрального воздуховода, сообщенным с ним и выполненным с возможностью обеззараживания потока воздуха, протекающего через устройство с расходом не менее р/п, где P — расход потока на входе центрального воздуховода, п — количество купе в вагоне.

в предпочтительном варианте выполнения устройство обеззараживания воздуха от микроорганизмов и вирусов выполнено в виде жесткого корпуса из диэлектрического материала, имеющего форму плоского параллелепипеда, в теле которого расположены в одной плоскости и параллельно друг другу m каналов, концы которых выведены на противоположные торцы корпуса и в каждом из которых смонтирована система электродов, включающая установленные последовательно по оси канала, по меньшей мере, две пары, каждая из игольчатого коронирующего и цилиндрического некоронирующего электродов для инактивации содержащихся в воздухе микроорганизмов, и электростатический осадитель, содержащий установленные поочередно поперек потока разноименно заряженные электроды, разделенные диэлектрическими пластинами, причем электроды и пластины выполнены из высокопористого материала.

целесообразно, чтобы поперечное сечение каналов и их количество (m) в устройстве обеззараживания было выбрано с учетом величины зазора между нижней поверхностью центрального воздуховода и потолком купе и заданного значения

(р/п) расхода потока, протекающего через устройство обеззараживания.

при этом желательно, чтобы корпус устройства обеззараживания имел высоту, не превышающую величины зазора между потолком купе и нижней поверхностью центрального воздуховода, и устройство обеззараживания было бы расположено в означенном зазоре.

в другом варианте выполнения изобретения для более интенсивного обеззараживания воздуха возможно, чтобы устройство обеззараживания было выполнено в виде двух блоков, расположенных встречно и соединенных входами с выходами центрального приточного воздуховода и выходами с воздухораспределителем, сообщенным в свою очередь с вентиляционным; отверстием в потолке купе.

в еще одном варианте выполнения изобретения в стеновой панели купе предусмотрен встроенный воздуховод, сообщенный одним концом с соответствующим выходом центрального приточного воздуховода и другим — с вентиляционным отверстием в стенке купе, при этом устройство обеззараживания установлено во встроенном воздуховоде.

в наиболее предпочтительном варианте выполнения изобретения система вентиляции и кондиционирования дополнительно содержит расположенный в коридоре вагона по его длине вытяжной воздуховод, подсоединенный выходом к патрубку всасывания рециркуляционного воздуха и имеющий по меньшей мере один вход, к которому подсоединено своим выходом устройство обеззараживания воздуха от микроорганизмов и вирусов, расположенное с возможностью приема воздуха из коридора вагона и обеззараживания протекающего через него воздуха с расходом потока, не меньшим расхода потока на входе патрубка всасывания рециркуляционного воздуха, при этом каждое купе через соответствующее вентиляционное отверстие сообщено с коридором.

поставленная задача решается также и тем, что система вентиляции и кондиционирования воздуха железнодорожного пассажирского вагона, содержащая расположенный в потолочном пространстве вагона кондиционер с патрубками всасывания наружного и рециркуляционного воздуха и патрубком подачи обработанного воздуха в узел покупейной подачи воздуха, включающий центральный приточный воздуховод, расположенный в потолочном пространстве вагона по его длине и имеющий выходные отверстия для подачи воздуха в каждое

купе вагона, согласно изобретению, содержит вытяжной воздуховод, расположенный в коридоре вагона по его длине, подсоединенный выходом к патрубку всасывания рециркуляционного воздуха и имеющий, по меньшей мере, один вход, к которому подсоединено своим выходом устройство обеззараживания воздуха от микроорганизмов и вирусов, расположенное с возможностью приема воздуха из коридора вагона и обеззараживания протекающего через него воздуха с расходом потока, не меньшим расхода потока на входе патрубка всасывания рециркуляционного воздуха, при этом каждое купе через соответствующее вентиляционное отверстие сообщено с коридором.

в наиболее предпочтительном варианте выполнения изобретения корпус устройства обеззараживания имеет п-образную форму и охватывает нижнюю часть прямоугольного короба центрального воздуховода.

краткое описание чертежей

в дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных примеров его осуществления и прилагаемыми чертежами, на которых: фиг. 1 изображает схематически систему вентиляции и кондиционирования воздуха в пассажирском вагоне, согласно изобретению, вариант с устройством обеззараживания на выходе центрального приточного воздуховода; фиг. 2 - то же, что и на фиг. 1, вариант с устройством обеззараживания на входе вытяжного воздуховода; фиг. 3 — то же, что и на фиг. 1, вариант с устройствами обеззараживания на выходе центрального приточного воздуховода и на входе вытяжного воздуховода; фиг. 4 — устройство обеззараживания в общем виде, в изометрической проекции; фиг. 5 - разрез по V-V на фиг. 4; фиг. 6 - участок а на фиг. 1, увеличено; фиг. 7 - то же, что и на фиг. 6, устройство обеззараживания выполнено в виде двух блоков; фиг. 8 - схематически вариант расположения устройства обеззараживания в стеновой панели купе; фиг. 9 - схематически систему вентиляции и кондиционирования, согласно изобретению, корпус устройства обеззараживания в которой имеет п-образную форму;

фиг. 10 - разрез по X-X на фиг. 9.

подробное описание изобретения

изображенная на фиг. 1 система вентиляции и кондиционирования воздуха пассажирского железнодорожного вагона 1 содержит моноблочный кондиционер 2, расположенный в потолочном пространстве тамбура 3 вагона, имеющий патрубок 4 всасывания наружного воздуха, патрубок 5 всасывания рециркуляционного воздуха и патрубок 6 подачи обработанного кондиционером воздуха. система также включает в себя узел покупейной подачи обработанного кондиционером воздуха, содержащий центральный приточный воздуховод 7, подключенный входом к патрубку б подачи воздуха кондиционера, расположенный в потолочном пространстве вагона по его длине, оснащенный выходными патрубками 8 для подачи обработанного кондиционером воздуха в каждое купе 9 вагона. в каждом купе 9 вагона 1 установлено, кроме того, устройство 10 обеззараживания воздуха, подсоединенное входом к выходу соответствующего патрубка 8 центрального воздуховода 7, при этом воздушный поток с выхода устройства 10 обеззараживания воздуха поступает непосредственно в соответствующее купе 9. каждое купе 9 имеет вентиляционное отверстие, например, решетку 11, установленную в нижней части двери купе, через которую осуществляется переток поданного в купе воздуха в пространство коридора 12 и далее через патрубок 5 всасывания рециркуляционного воздуха в кондиционер 2.

изображенный на фиг. 2 вариант выполнения системы вентиляции и кондиционирования воздуха пассажирского железнодорожного вагона в отличие от представленного ¹ на фиг. 1 дополнительно содержит вытяжной воздуховод 13 рециркуляционного воздуха, расположенный в коридоре 12 вагона 1 по всей его длине, например, он может быть встроен в верхнюю часть наружной стеновой панели коридора 12. выходом вытяжной воздуховод 13 сообщен с патрубком 5 всасывания рециркуляционного воздуха и имеет, по меньшей мере, один (в данном примере по одному напротив каждого купе 9) вход 14, к которому подключено соответствующее устройство 10' обеззараживания. при этом устройства обеззараживания на выходах 8 центрального воздуховода 7 не предусмотрены.

третий вариант выполнения системы вентиляции и кондиционирования в отличие от вышеописанных содержит как устройства 10 обеззараживания воздуха, установленные на выходах 8 центрального воздуховода 7, так и устройства 10'

б

обеззараживания воздуха на входах 14 вытяжного воздуховода 13.

изображенное на фиг. 4 и фиг. 5 устройство 10 (10 ¹ ) обеззараживания воздуха от микроорганизмов и вирусов, содержит корпус 15 из жесткого диэлектрического материала, например, абс, имеющий форму уплощенного параллелепипеда, в теле которого расположены в одной плоскости и параллельно друг другу m (в описываемом варианте три) продольных каналов 16, концы которых выведены в противоположные торцы корпуса 15. на торцах корпуса 15 в местах входов и выходов каналов 16 установлены переходники 17, обеспечивающие герметичное соединение корпуса 15 с выходными патрубками 8 центрального воздуховода 7 или входами 14 вытяжного воздуховода 13.

в каждом канале 16 установлена система электродов, включающая установленные по оси канала последовательно по ходу потока воздуха (на фиг. 4 и фиг. 5 показан стрелками в), по меньшей мере, две пары электродов, каждая из которых включает игольчатый коронирующий и цилиндрический некоронирующий электроды 18 и 19, соответственно, и электростатический осадитель 20 аэрозолей. игольчатый коронирующий, цилиндрический некоронирующий электроды 18 и 19, соответственно, а также электростатический осадитель 20 аэрозолей подключены к соответствующим полюсам высоковольтного источника постоянного тока. при этом в каждой паре коронирующий и некоронирующий электроды 18 и 19 посредством соответствующих пластин из высокопористого металлического материала подключены к противоположным полюсам упомянутого источника питания, причем названные пластины установлены в каналах 16 поперек потока и, по существу, полностью перекрывают эти каналы. на входе каждого канала 16 установлен фильтр 21 грубой очистки, выполненный из установленных поперек потока воздуха в разноименно заряженных токопроводящих пластин 22, например, из высокопористого металлического материала, между которыми установлены пластины 23 из высокопористого электретного материала. коронирующие электроды 18 имеют игольчатую форму и острием направлены навстречу потоку воздуха в. некоронирующие электроды 19 имеют цилиндрическую форму и расположены концентрично коронирующим. электростатический осадитель 20 образован из расположенных поперек потока воздуха в разноименно заряженных токопроводящих пластин 24, между которыми установлены диэлектрические фильтрующие пластины 25 из высокопористого электретного материала, например,

пенополиуретана. поперечное сечение каналов 16 и их число m выбирают исходя их величины зазора 26 между нижней поверхностью 27 центрального воздуховода 7 и потолком купе 9 и заданного значения (р/п) расхода потока воздуха, протекающего через устройство 10 обеззараживания воздуха, где P - расход потока на входе центрального воздуховода 7 и п - количество купе в вагоне. благодаря тому, что поперечное сечение каналов 16 выбрано с учетом величины зазора 26 между центральным воздуховодом 7 и потолком купе 9, корпус 15 устройства обеззараживания может иметь высоту, также не превышающую величины этого зазора, что позволяет разместить названные устройства 10 обеззараживания воздуха в указанном зазоре, обеспечив минимизацию пространства, необходимого для установки системы вентиляции и кондиционирования, согласно изобретению. такой вариант компоновки системы представлен на фиг. б, где устройство 10 обеззараживания воздуха показано установленным в зазоре 26 между нижней поверхностью 27 центрального воздуховода 7 и потолочной панелью 28 купе. при этом устройство 10 обеззараживания воздуха при помощи переходников 17 герметично подсоединено входом к выходу патрубка 8 и выходом к входу воздухораспределителя 29, сообщенного с вентиляционной решеткой 30 в потолке купе 9.

компактная компоновка более мощного варианта системы представлена на фиг.7, где устройство 10 обеззараживания воздуха выполнено в виде двух блоков 15' и 15", расположенных встречно и подсоединенных входами к выходам 8 центрального воздуховода 7 и выходами ко входам воздухораспределителя 29. при необходимости же обеспечения стандартной мощности обеззараживания при такой компоновке каждый из блоков 15', 15" может быть рассчитан на половинный расход потока воздуха (р/п) и, соответственно, иметь меньшую высоту.

еще один возможный вариант компоновки устройства изображен схематически на фиг. 8. в этом примере в стеновую панель 31 купе встроен дополнительный воздуховод 32, сообщенный одним концом с соответствующим выходным патрубком 8 центрального воздуховода 7, а другим - с вентиляционным отверстием, защищенным решеткой 33 в стенке купе, при этом устройство 10" обеззараживания воздуха установлено во встроенном воздуховоде 32.

на фиг. 9 и фиг. 10 корпус 15" устройства 10 обеззараживания воздуха имеет п-образную форму и охватывает с трех сторон прямоугольный короб центрального

воздуховода 7. этот вариант компоновки при обеспечении наиболее высокой степени бактерицидной защиты требует минимального пространства для монтажа.

устройство вентиляции и кондиционирования, согласно изобретению, работает следующим образом.

воздушный поток, образуемый из всасываемого кондиционером 2 через патрубок 4 наружного воздуха и через патрубок 5 рециркуляционного воздуха, после прохождения установленного на входе кондиционера фильтра грубой очистки попадает в кондиционер, где он обрабатывается до требуемых значений температуры и влажности воздуха.

затем воздух по патрубку б поступает в центральный приточный воздуховод 7 и через выходные патрубки 8 подается в устройства 10 обеззараживания воздуха, где под действием электрических полей, созданных между электродами 18 и 19 осуществляется инактивация микроорганизмов и вирусов, его тонкая фильтрация, а также удаление микропримесей химических веществ. после этого обеззараженный таким образом воздух подается в купе 9 вагона. далее воздух через вентиляционные решетки 11 вытекает в коридор 12 вагона и затем через вытяжку часть воздушного потока выбрасывается из вагона, а остальная часть через патрубок 5 рециркуляционного воздуха поступает в кондиционер 2 на обработку.

вариант системы, представленный на фиг. 2, в отличие от вышеописанного обеспечивает поступление воздуха в купе 9 из центрального приточного воздуховода 7 без обеззараживания, однако, после перетекания из купе 9 в пространство коридора 12 воздух, благодаря установленной на входе коридора вытяжке, засасывается в устройства 10' обеззараживания воздуха, установленные напротив каждого купе 9, и далее - в вытяжной воздуховод 13, откуда через патрубок 5 в кондиционер 2 поступает обеззараженный рециркуляционный воздух, к которому через входной патрубок 4 добавляется наружный воздух.

наиболее предпочтительный вариант системы, позволяющий, по существу, исключить попадание микроорганизмов и вирусов в кондиционер, представлен на фиг. 3.

в этом случае осуществляется обеззараживание воздуха как на входах в купе 9 в устройствах 10 обеззараживания воздуха, так и рециркуляционного воздуха в устройствах 10' перед попаданием в кондиционер 2 через патрубок 5 рециркуляции.

система вентиляции и кондиционирования воздуха в пассажирских

железнодорожных вагонах, согласно изобретению, позволяет решить проблему безопасного использования рециркуляционного воздуха, а также предотвратить угрозу инфицирования пассажиров в случае проезда в вагоне инфекционного больного или био-теракта. данная система позволяет безопасно использовать кондиционеры даже после их инфицирования, снизить мощность используемых кондиционеров при одновременном повышении комфортности воздушной среды вагона.

описанная выше система вентиляции и кондиционирования воздуха предназначена преимущественно для использования в пассажирских вагонах железнодорожного транспорта. однако средний специалист в данной области техники без особых затруднений сможет приспособить данную систему для использования на других видах общественного транспорта - в салонах самолетов, автобусов, на речных и морских судах и т.п.