Система вентиляции и кондиционирования воздуха железнодорожного вагона
Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к системам вентиляции и кондиционирования воздуха пассажирского железнодорожного вагона. Система вентиляции и кондиционирования воздуха содержит расположенный в потолочном пространстве вагона кондиционер с патрубками всасывания наружного и рециркуляционного воздуха и патрубком подачи обработанного кондиционером воздуха в центральный приточный воздуховод, расположенный в потолочном пространстве вагона по его длине и имеющий выходные отверстия для подачи воздуха в каждое купе вагона. Система оснащена устройством обеззараживания воздуха от микроорганизмов и вирусов, установленным в каждом купе вблизи выхода центрального воздуховода и/или в коридоре вагона вблизи входа в вытяжной воздуховод. Устройство обеззараживания выполнено в виде жесткого корпуса из диэлектрического материала, имеющего форму плоского параллелепипеда. В теле корпуса расположены в одной плоскости и параллельно друг другу m каналов, в которых смонтирована система электродов, и электростатический осадитель, содержащий установленные поочередно поперек потока разноименно заряженные электроды, разделенные диэлектрическими пластинами, причем электроды и пластины выполнены из высокопористого материала. Технический результат заключается в обеспечении обеззараживания поступающего в купе воздуха. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил.
Изобретение относится к транспортному машиностроению и более точно касается системы вентиляции и кондиционирования воздуха пассажирского железнодорожного вагона.
Известны системы вентиляции и кондиционирования воздуха в железнодорожных пассажирских вагонах, описанные, например, в публикациях RU, A, 2223880, RU, A, 2233758, RU, A, 2254252.
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 (см. RU, A, 2233758). 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, так же 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.
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/n, где Р - расход потока на входе центрального воздуховода, n - 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/n) 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 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 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 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 корпус устройства обеззараживания имеет П-образную форму и охватывает нижнюю часть прямоугольного короба центрального воздуховода.
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, изометрия;
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 представлен вариант расположения устройства обеззараживания в стеновой панели купе;
фиг.9 - схематически представлена система вентиляции и кондиционирования согласно изобретению, корпус устройства обеззараживания в которой имеет П-образную форму;
фиг.10 - разрез по Х-Х на фиг.9.
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 6 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 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 системы вентиляции и кондиционирования воздуха пассажирского железнодорожного вагона в отличие от представленного 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 системы вентиляции и кондиционирования в отличие от вышеописанных содержит как устройства 10 обеззараживания, установленные на выходах 8 центрального воздуховода 7, так и устройства 10' обеззараживания на входах 14 вытяжного воздуховода 13.
Изображенное на фиг.4 и 5 устройство 10 (10′) 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 канала 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 (на фиг.4 и 5 показан стрелками В) воздуха по меньшей мере две, в данном примере две пары, каждая из игольчатого коронирующего и цилиндрического некоронирующего электродов 18, 19 соответственно и электростатический осадитель 20 аэрозолей, подключенные к соответствующим полюсам высоковольтного источника постоянного тока. При этом в каждой паре коронирующий и некоронирующий электроды 18, 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 В воздуха 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 В. Некоронирующие электроды 19 имеют цилиндрическую форму и расположены концентрично коронирующим. Электростатический осадитель 20 образован из расположенных поперек потока В разноименно заряженных токопроводящих пластин 24, между которыми установлены диэлектрические фильтрующие пластины 25 из высокопористого электретного материала, например пенополиуретана. Поперечное сечение каналов 16 (в случае выполнения каналов цилиндрическими их диаметр d) 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/n) расхода потока воздуха, протекающего через устройство 10 обеззараживания, где Р - расход потока на входе центрального воздуховода 7 и n - 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 в указанном зазоре, обеспечив минимизацию пространства, необходимого для установки системы вентиляции и кондиционирования, согласно изобретению. Такой вариант компоновки системы представлен на фиг.6, где устройство 10 показано установленным в зазоре 26 между нижней поверхностью 27 центрального воздуховода 7 и потолочной панелью 28 купе. При этом устройство 10 при помощи переходников 17 герметично подсоединено входом к выходу патрубка 8 и выходом ко 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 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 (Pn) 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 и другим - с вентиляционным отверстием, защищенным решеткой 33 в стенке купе, при этом устройство 10′′ обеззараживания установлено во встроенном воздуховоде 32.
На фиг.9 и 10 корпус 15" устройства 10 обеззараживания 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 6 поступает в центральный приточный воздуховод 7 и через выходные патрубки 8 подается в устройства 10 обеззараживания, где под действием электрических полей, созданных между электродами 18, 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, 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, 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 биотеракта. 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.
1. 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, отличающаяся тем, что она 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 P/n, где P - расход подаваемого кондиционером воздуха в центральный воздуховод, n - количество купе в вагоне.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что 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 ходу потока воздуха по оси канала, по меньшей мере, две пары, каждая из игольчатого коронирующего и цилиндрического некоронирующего электродов для инактивации содержащихся в воздухе вирусов и микроорганизмов, и электростатический осадитель, содержащий установленные поочередно поперек потока разноименно заряженные электроды, разделенные диэлектрическими пластинами, причем электроды и пластины выполнены из высокопористого материала.
3. Система по п.2, отличающаяся тем, что поперечное сечение каналов и их количество (m) в устройстве обеззараживания выбрано с учетом величины зазора между нижней поверхностью центрального воздуховода и потолком купе и заданного значения (P/n) расхода потока, протекающего через устройство обеззараживания.
4. Система по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что корпус устройства обеззараживания имеет высоту, не превышающую величины зазора между потолком купе и нижней поверхностью центрального воздуховода, при этом устройство обеззараживания расположено в означенном зазоре.
5. Система по п.4, отличающаяся тем, что устройство обеззараживания 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.
6. Система по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что содержит дополнительный воздуховод, встроенный в стеновую панель купе и 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.
7. Система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит расположенный в коридоре вагона по его длине вытяжной воздуховод, подсоединенный выходом к патрубку всасывания рециркуляционного воздуха кондиционера 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.
8. 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, отличающаяся тем, что 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.
9. Система по п.2, отличающаяся тем, что корпус устройства обеззараживания имеет П-образную форму и охватывает нижнюю часть прямоугольного короба центрального воздуховода.
