Klimaanlage, Belüftung und Heizung stellen eine Einheit dar. Währenddessen die Beheizung einzelner Reisezugwagenbauarten sehr unterschiedlich vorgenommen werden kann, hat die Klimatisierung immer das gleiche Baumuster. Die eigentliche Klimaanlage besteht aus einem Verdichter-Verflüssiger-Aggregat, der dafür benötigten Stromversorgung und dem Luftbehandlungsgerät. Die Belüftung und Klimatisierung erfolgt über den Zuluftventilator mit Außenluft, der über einen Wärmetauscher den Innenraum mit temperaturgeregelter Raumluft versorgt.
Moderne Reisezugwagen (z.B. der ICE oder der Metropolitan) sind bereits weiterentwickelt und mischen in energetisch sinnvoller Weise Außenluft und Umluft. Abhängig vom Anteil der verbrauchten Luft, kann der Zuluft nun Umluft beigemischt werden. Mittels Kohlendioxidsonde wird der Anteil verbrauchten Sauerstoffs im Fahrgastraum gemessen und reguliert.
Die Klimaanlage verbindet also 2 Funktionen:
- den Luftaustausch und
- die Regelung der Lufttemperatur.
Und nun zu den Baugruppen der Klimaanlage:
Drehrichter Kälte
Die Zugsammelschienenspannung von 1000V, 16,7Hz, wird umgewandelt in Drehstrom variabler Frequenz. Die Ausgangsspannung kann z.B. 3 x 220V bei 22...50Hz betragen. Die Leistung liegt bei ca. 40KW.
Mit Hilfe der Frequenzregelung ist es möglich, unterschiedlichen Anforderungen an die Verdichterleistung gerecht zu werden.
Steuerung und Regelung
Für die Regelfunktion ist sowohl Batteriespannung (24V oder 110V) als auch die Spannung der Zugsammelschiene erforderlich.
Vielfach sind individuelle Sollwertgeber in den Abteilen vorhanden, die eine Einstellmöglichkeit von +/- 2 Grad zulassen.
Das Regelkonzept sieht eine Orientierung an der höchsten eingestellten Kühllast vor. In der Übergangszeit wird bei individuell verschiedener Einstellung gegengeheizt. Ab 24 Grad Celsius Aussentemperatur erfolgt jedoch ein Ausschalten der Heizung und alleiniger Betrieb der Kühlung. Die minimale Raumtemperatur wird dabei auf 20 Grad Celsius nach unten begrenzt.
Gleichzeitiger Betrieb von Klimaanlage und Heizung erfolgt von 12 bis 24 Grad Celsius Aussentemperatur. Dadurch wird eine individuelle Abteilregelung möglich. Die Ein- und Ausschaltbedingungen der Klimaanlage definieren sich damit wie folgt:
Einschalten ab: 12 Grad Celsius
Ausschalten ab: 24 Grad Celsius
Der Temperatur-Sollwert wird nach internationalen Vereinbarungen (UIC) auf 22 Grad Celsius eingestellt. Bei hohen Aussentemperaturen geht jedoch die Sollwertkennlinie nach oben, dies ist ebenfalls international vereinbart.
Verdichter-Verflüssiger-Aggregat
Das Aggregat entspricht in seiner Funktion der eines Haushaltskühlschrankes. In einem Kreislauf wird dampfförmiges Kältemittel verdichtet und in den Verflüssiger geleitet. Das durch die Verdichtung überhitzte Kältemittel gibt seine Energie an die Aussenluft ab. Im Verflüssiger kondensiert es (der Verflüssiger ist ein Wärmetauscher zur Aussenluft). Über den Filtertrockner (zur Abscheidung von Schmutz und Feuchtigkeit) gelangt das Kältemittel nun zum Expansionsventil und in den Verdampfer. Beim Verdampfen erfolgt die Abkühlung.
Das Verdichter-Aggregat besteht aus einem Kolbenverdichter mit Antriebsmotor. Der Motor, ein Drehstrommotor, wird wie der Verflüssiger-Ventilatormotor, dem Leistungsbedarf angepasst mit Drehzahlregelung betrieben.
Der Kältemittelkreislauf wird überwacht. Ein Überdruckwächter schaltet ab 18 bar Überdruck, entsprechend 65 Grad Celsius Verflüssigungstemperatur, den Verdichter ab. Der Unterdruckwächter schaltet die Anlage ab, wenn der Saugdruck unter 0,2 bar sinkt.
Diese Baugruppe befindet sich kompakt unter dem Fahrzeugrahmen, bei modernen Bauformen ist auch eine Dachmontage vorzufinden.
Luftbehandlungsgerät
Das Luftbehandlungsgerät stellt die Raumluft zur Verfügung. Es sind dazu folgende Einzelteile notwendig:
-Ansauggitter,
-Luftfilter,
-Zuluftventilator,
-Verdampfer mit Tropfwanne und
-Kondensatwasserablauf.
Bei einem Reisezugwagen werden pro Stunde zwischen 1000 und 2000 Kubikmeter Luft gewechselt.
Die Luftverteilung erfolgt über Kanäle im Dachraum.