CN100565043C - 一种热泵型地铁车辆空调 - Google Patents
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Abstract
本发明系地铁热泵型的空调结构。一种热泵型地铁车辆空调，压缩机(1)的出口端经排气减震管(2)制冷电磁阀(4)连接冷凝器(6)输入端，冷凝器(6)输出端经第二制热电磁阀(3’)回气减震管(13)连接压缩机(1)的进口端；压缩机(1)的出口端经排气减震管(2)制热电磁阀(3)连接蒸发器(11)输入端，蒸发器(11)输出端经第二制冷电磁阀(4’)回气减震管(13)连接压缩机(1)的进口端；蒸发器(11)输出端由第二单向阀(7’)第二储液器(9’)及第二热力膨胀阀(10’)连接至冷凝器(6)输入端，第二热力膨胀阀(10’)的感温包和毛细管接至冷凝器(6)的输出端；冷凝器(6)输出端由单向阀(7)储液器(9)及热力膨胀阀(10)连接至蒸发器(11)输入端，热力膨胀阀(10)的感温包和毛细管连接至蒸发器(11)的输出端，本发明安全节能环保高效。
Description
(一)技术领域
本发明系一种用于地铁车辆的空调结构，特别涉及一种地铁热泵型的空调结构。
(二)背景技术
地铁车厢的空调是安装于地铁车辆上，对地铁乘客车厢的空气进行调节的装置。它能创造车内热微环境的舒适性，保持车厢内空气温度、湿度、流速、洁净度、噪声和余压等在舒适的标准范围内，对保护乘客的身心健康以及提高其工作效率和生活质量具有积极作用。
地铁空调需要有制冷和加热取暖两大功能，目前我国地铁车辆空调除制冷外，冬季取暖均以电加热器取暖为主，电加热器取暖方式操作简单、基本满足乘客取暖的要求，但电加热器耗电量太大，使用成本偏高；热效率不高，不利用改善车厢舒适性；电加热器表面的高温辐射，不利于车辆的安全性。经国内外科技文献信息检索，地铁的取暖均为电加热方式。
热泵，是一种利用人工技术将低温热能转换为高温热能而达到供热效果的机械装置。热泵由低温热源(如周围环境的自然空气、地下水、河水、海水、污水等)吸热能，然后转换为较高温热源释放至所需的空间(或其它区域)内。这种装置即可用作供热采暖设备，又可用作制冷降温设备，80年代以来，我国热泵在各种场合的应用研究有了许多发展。热泵采暖具有节能、高效的特点。在一定的运行条件下，与相同耗电量的电热器相比，热泵能够提供数倍的供热量。此外，热泵供热和电加热器供热比较，前者主要是通过空气对流进行传热，避免了电加热器表面的高温辐射，有利于提高安全性和改善舒适性。而这种设备同时对于我国能源使用效率不高、分配不均匀的现状也提出了一个有效的解决方法。
目前，热泵型空调在众多场合得以利用，已成为一项比较成熟的技术，但是在地铁车辆上的应用还是空白。而且地铁由于运行的环境比较特殊，有时长时间在地面底下，有时又突然行驶在地面上，温度变化较大；地铁主要行驶在地面底下，大量运载行人，涉及人身安全，对车辆及其配套设施安全性要求特别高；在地面底下一旦出现故障维修也更加困难，设备的可靠性、稳定性也特别需要重视和解决，配置的空调装置必须具备良好的抗振动和耐冲击能力，以适应于特殊场合使用。况且，拟将热泵空调配置在地铁上可以兼任制冷、制热功能，对其转换控制更有特殊稳定可靠的要求，因此不能简单地将现有技术的热泵型空调直接地配置在地铁车辆上，必须针对性地进行设计和制作以适合符合地铁特殊条件、特别要求。
(三)发明内容
本发明的目的，拟提供一种地铁用空调装置，降低和减少故障率，提高空调系统的稳定性和安全性。
本发明的目的是如此来实现的。
1.一种热泵型地铁车辆空调，包括压缩机、冷凝器及配置在冷凝器侧部的冷凝轴流风机、热力膨胀阀、蒸发器及配置在蒸发器侧部的蒸发离心风机，其特征在于：
所述压缩机的出口端经排气减震管、制冷电磁阀连接所述冷凝器输入端，冷凝器输出端经第二制热电磁阀、回气减震管连接所述压缩机的进口端；
所述压缩机的出口端经排气减震管、制热电磁阀连接所述蒸发器输入端，蒸发器输出端经第二制冷电磁阀、回气减震管连接所述压缩机的进口端；
蒸发器输出端由第二单向阀、第二储液器及第二热力膨胀阀连接至冷凝器输入端，所述第二热力膨胀阀的感温包和毛细管连接至冷凝器的输出端；
冷凝器输出端由单向阀、储液器及热力膨胀阀连接至蒸发器输入端，所述热力膨胀阀的感温包和毛细管连接至蒸发器的输出端。
2.根据技术方案1所述的热泵型地铁车辆空调，其特征在于所述的连接，均为由冷媒介质流通的管路连接。
3.根据技术方案1所述的热泵型地铁车辆空调，其特征在于在单向阀与储液器之间设置干燥过滤器和视液镜；在第二单向阀与第二储液器之间设置干燥过滤器和第二视液镜。
4.根据技术方案1所述的热泵型地铁车辆空调，其特征在于在压缩机的进口端设置由回气压力变送器和低压开关组成的低压组件；在压缩机的出口端设置由排气压力变送器和高压开关组成的高压组件。
其工作过程如下。制冷时，制冷回路电磁阀打开，低温低压的气态制冷剂由压缩机吸入，压缩成高温高压的气体进入冷凝器中，通过冷凝轴流风机散热，制冷剂成为高压低温的液体，再经过过滤后到热力膨胀阀，经过热力膨胀阀节流降压进入蒸发器，由于压力降低，制冷剂在蒸发器中不断吸收空气传给蒸发器的热量而蒸发为蒸汽，达到冷却空气的目的。此时的制冷剂是低温低压的气体，重复进入压缩机后的流程。制热时，制热回路电磁阀打开，高压低温的制冷剂液体过滤后，经过热力膨胀阀节流降压进入冷凝器，由于压力降低，制冷剂在冷凝器中不断吸收空气(低温热源)传给冷凝器的热量而蒸发为蒸汽，低温低压的气态制冷剂由压缩机吸入，压缩成高温高压的气体进入蒸发器中，通过蒸发离心风机散热，达到加热空气的目的。此时的制冷剂是高压低温的液体，重复过滤后的流程。
采用本技术方案，由现有技术的电加热改为热泵制热。降低了机组的耗电量，节省了运行成本，符合现阶段国家提倡的节能环保的要求。
采用本技术方案，采用了压力双重保护。系统压力与超过正常运行压力范围时，压力变送器作为第一重保护，使系统停机，而压力开关作为第二重保护，也可使系统停机，提高了系统的安全性。
采用本技术方案，采用了储液器。保证了换热器的换热效率，使系统在负荷变动较大时仍能平稳运行。
采用本技术方案，由现有技术的四通换向阀改为电磁阀和单向的组合，避免了使用不成熟的技术，降低了系统的故障，提高了系统的可靠性。现有技术在四个通道中只要发生一个通道有故障即须整体进行修理，修理技术复杂，化时间长，不适宜地铁运行使用，采用本发明的结构，可以比较简单地分别应对处理，维修成本低，化时少。
采用了本发明的排气减震管，使得几大工作部件在运行和车辆行驶中发生巅簸或冲击，既可以减震又避免相互影响，对于保证高速行驶地铁的稳定性是重要的举措。
(四)附图说明
图1是本发明一种热泵型地铁车辆空调的系统配置示意图。
图中，1.压缩机，2.排气减震管，3.制热电磁阀，3‘第二制热电磁阀A，4.制冷电磁阀，4‘.第二制冷电磁阀，5.冷凝轴流风机，6.冷凝器，7.单向阀，7‘第二单向阀，8.干燥过滤器和视液镜，8‘第二干燥过滤器和视液镜，9.储液器，9‘.第二储液器，10.热力膨胀阀，10‘.第二热力膨胀阀，11.蒸发器，12.蒸发离心风机，13.回气减震管，14.回气压力变送器，15.低压开关，16.高压开关，17.排气压力变送器。
(五)具体实施方式
以下按照附图1作详细说明。
作为本发明的实施例空调在制冷时，制冷电磁阀4和第二制冷电磁阀4‘打开，低温低压的气态制冷剂经过回气减震管13后，由压缩机1吸入，压缩成高温高压的气体，经排气减震管2进入冷凝器6中，通过冷凝轴流风机5散热，制冷剂成为高压低温的液体，经过单向阀7，再经过干燥过滤器和视液镜8后到储液器9，然后经过热力膨胀阀10节流降压进入蒸发器11，由于压力降低，制冷剂在蒸发器11中通过不断吸收空气传给蒸发器11的热量而蒸发为蒸汽，同时蒸发离心风机12将冷却后的空气送入目标区域，达到冷却空气的目的。此时的制冷剂是低温低压的气体，重复进入压缩机1后的流程。制冷循环时，制热电磁阀3和第二制热电磁阀3‘是关闭的，提高了机组的可靠性。
制热时，制热电磁阀3和第二制热电磁阀3‘打开，高压低温的制冷剂液体经第二单向阀7‘，再经过干燥过滤器和第二视液镜8’后到第二储液器9‘，然后经过第二热力膨胀阀10’节流降压进入冷凝器6，由于压力降低，加上冷凝轴流风机5散热，制冷剂在冷凝器6中不断吸收空气(低温热源)传给冷凝器6的热量而蒸发为蒸汽，低温低压的气态制冷剂经回气减震管13由压缩机1吸入，压缩成高温高压的气体，经排气减震管2进入蒸发器11中，通过蒸发离心风机12散热，达到加热空气的目的。此时的制冷剂是高压低温的液体，重复过滤后的流程。制热循环时，制冷电磁阀4和第二制冷电磁4‘是关闭的，提高了机组的可靠性。
本技术方案，在压缩机1的吸入管上配有回气压力变送器14和低压开关15，在压缩机1的排气管上配有排气压力变送器17和高压开关16。一旦制冷剂的压力低于低压设定值，回气压力变送器14传送给电路板的信号会立即将此系统停机，若压力变送器出现故障，低压开关15可以起到同样的作用，使系统停机。同样地，一旦制冷剂的压力高于高压设定值，排气压力变送器17传送给电路板的信号会立即将此系统停机，若压力变送器出现故障，高压开关16可以起到同样的作用，使系统停机。因此，本技术方案对系统的压力有双重保护，提高了系统的安全性。
本技术方案，在回路中设有储液器9和第二储液器9‘。采用此设备，有以下几个优点：储存冷凝器的凝液，避免凝液在冷凝器中积存过多而使传热面积变小，影响冷凝器的传热效果；适应蒸发器的负荷变动对供应量的需求，在蒸发负荷增大时，供应量也增大，由储液器的存液补给，负荷变小时，需要液量也变小，多余的液体储存在储液罐里；作为系统中高低压侧之间的液封，因为出液管是插在液面下，故可防止高压侧的蒸汽和不凝性的气体进入低压侧；储液器也起到过滤和消音的作用。因此，本技术方案大大提高了系统的稳定性。
本技术方案，用电磁阀和单向阀的组合来替代四通换向阀。现有技术的热泵空调系统均采用四通换向阀来切换制冷剂的流向来实现制冷和制热双重功效。但是地铁车辆运行有其特殊性，要求空调设备具备很好的抗振动和冲击能力、较高的可靠性。目前的四通换向阀均是针对静止的空调设备设计的，用于地铁车辆上，发生故障的可能性较高。一旦发生故障，即使一个阀出现问题，整个空调系统将无法正常运行。本技术方案，用两组不同的电磁阀将制冷回路和制热回路独立开来，用单向阀避免了制冷剂回流和旁通的可能性，大大提高了系统的可靠性。
Claims (4)
1.一种热泵型地铁车辆空调，包括压缩机(1)、冷凝器(6)及配置在冷凝器(6)侧部的冷凝轴流风机(5)、热力膨胀阀(10)、蒸发器(11)及配置在蒸发器(11)侧部的蒸发离心风机(12)，其特征在于：
所述压缩机(1)的出口端经排气减震管(2)、制冷电磁阀(4)连接所述冷凝器(6)输入端，冷凝器(6)输出端经第二制热电磁阀(3’)、回气减震管(13)连接所述压缩机(1)的进口端；
所述压缩机(1)的出口端经排气减震管(2)、制热电磁阀(3)连接所述蒸发器(11)输入端，蒸发器(11)输出端经第二制冷电磁阀(4’)、回气减震管(13)连接所述压缩机(1)的进口端；
蒸发器(11)输出端由第二单向阀(7’)、第二储液器(9’)及第二热力膨胀阀(10’)连接至冷凝器(6)输入端，所述第二热力膨胀阀(10’)的感温包和毛细管连接至冷凝器(6)的输出端；
冷凝器(6)输出端由单向阀(7)、储液器(9)及热力膨胀阀(10)连接至蒸发器(11)输入端，所述热力膨胀阀(10)的感温包和毛细管连接至蒸发器(11)的输出端。
2.根据权利要求1所述的热泵型地铁车辆空调，其特征在于所述的连接，均为由冷媒介质流通的管路连接。
3.根据权利要求1所述的热泵型地铁车辆空调，其特征在于在单向阀(7)与储液器(9)之间设置干燥过滤器和视液镜(8)；在第二单向阀(7’)与第二储液器(9’)之间设置干燥过滤器和第二视液镜(8’)。
4.根据权利要求1所述的热泵型地铁车辆空调，其特征在于在压缩机(1)的进口端设置由回气压力变送器(14)和低压开关(15)组成的低压组件；在压缩机(1)的出口端设置由排气压力变送器(17)和高压开关(16)组成的高压组件。
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