CN103471274A - 一种带有热交换强制废排的地铁空调机组 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于公开一种带有热交换强制废排的地铁空调机组，它包括通风机、蒸发器、压缩机、第一冷凝系统和第二冷凝系统，所述蒸发器的输出端通过压缩机连接所述第一冷凝系统的输入端，所述第一冷凝系统的输出端连接所述第二冷凝系统的输入端，所述第二冷凝系统的输出端连接所述蒸发器的输入端；与现有的技术相比，将空调机组和废排系统有机结合在一起，废排系统形成第一冷凝系统，并将排出的废气作为第一冷凝系统的进气，有效利用该部分冷负荷，原有冷凝系统作为第二冷凝系统，降低了冷凝器的面积，减小风机负荷和冷凝风量，达到节能的目的，保证客室良好的空气环境，为地铁车辆运营创造安全条件，实现本发明的目的。

Description

一种带有热交换强制废排的地铁空调机组
技术领域
本发明涉及一种地铁车辆空调机组，特别涉及一种适用于地铁的带有热交换强制废排的地铁空调机组。
背景技术
在现有技术中，地铁空调系统通常由空调机组、风道、控制系统和废排系统组成；空调机组包括蒸发系统、冷凝系统和电器系统等；冷凝系统通过冷却管路内的制冷剂与外界环境空气进行热交换。
空调机组将经过处理的空气送入位于客室顶板上面的风道系统中，然后通过沿列车长度方经过散流器均匀地将空气分配到乘客车厢。
在制冷模式下，来自客室回风和从外部吸入的新风混合在一起，在送风机的驱动下通过混合风滤网和蒸发器。由于制冷剂在蒸发器中的蒸发，使得混合空气中的热量被带走。经过冷却和除湿的空气被送风机吹入车厢风道中，通过散流器分配到客室各个位置。空气进入客室后，会使客室形成一个正压的动态流场。通过该正压流场，将一部份空气通过车体排风口排出车外。同时在空调机组新风口又有等量的外部空气被吸入机组蒸发器混合腔，与客室返回的回风形成混合空气，再次经过过滤网和蒸发器。
冷凝器将来自压缩机的高温高压制冷剂气体的热量传递给外部空气。为了确保大量的热能够从冷凝器中带走，轴流风机从空调机组侧边的环境中吸入相对较冷的空气通过冷凝器，将热空气通过空调机组上部圆形的导流圈吹入环境。
通常地，地铁车辆的废排系统是单独焊接在车体上且没有动力系统，废排系统是通过空调通风机产生客室内正压，将乘客排出的二氧化碳输送到车外，在地铁车辆将客室内的废气排出车外的同时，空调机组通过新门将等量的新鲜空气输送到客室内，因而产生了新风负荷；废排系统在制客室内空气品质和乘客舒适度具有至关重要的作用。
额定状况下地铁空调设计的计算参数为：
环境参数：
客室参数：
Figure BDA00001745072700023
室内温度：
客室内部温度            27.0℃
客室内部相对湿度        60％
通过上述可知，计算等到的新风负荷为36.754kw，占总负荷84.6kw的43.4％。即废排系统将含有二氧化碳的废气排出车外的同时，也带走了大量的冷量。
在现有产品中，为了平衡该部份损失，空调机组选用了大功率压缩机，同时加大了换热器的面积。
另外，如果空调机组通风机因故障停止运转，新鲜空气无法进入客室内，客室内不能形成空气正压，废排系统也就无法实现废排功能，二氧化碳将滞留在客室内，乘客的空气环境将急剧恶化。
再有，当地铁隧道中出现火灾和烟雾状况时，由于废排系统没有动力系统，无法关闭，烟雾会大量进入客室，对乘客的安全造成危害。
鉴于上述情况，特别需要一种带有热交换强制废排的地铁空调机组，以解决上述现有存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带有热交换强制废排的地铁空调机组，针对上述现有的技术存在的缺陷，将地铁车辆空调机组和废排系统有机结合在一起，有效利用排出废气的冷量，降低了冷凝器的面积，减小风机负荷和冷凝风量，达到节能的目的，保证客室良好的空气环境，为地铁车辆运营创造安全条件。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种带有热交换强制废排的地铁空调机组，其特征在于，它包括通风机、蒸发器、压缩机、第一冷凝系统和第二冷凝系统，所述蒸发器的输端通过压缩机连接所述第一冷凝系统的输入端，所述第一冷凝系统的输端连接所述第二冷凝系统的输入端，所述第二冷凝系统的输出端连接所述蒸发器的输入端。
在本发明的一个实施例中，所述第一冷凝系统包括第一冷凝风机、第一冷凝器、风门和风门执行器；所述风门设置在所述第一冷凝器的边缘处，所述风门执行器与所述风门互相连接，所述第一冷凝风机设置在所述第一冷凝器的边缘处。
进一步，所述第一冷凝器的输入端依次通过高压继电器、压缩机和低压继电器与蒸发器的输出端连接，所述第一冷凝器的输出端连接所述第二冷凝系统的输入端。
在本发明的一个实施例中，所述第二冷凝系统包括第二冷凝风机和第二冷凝器；所述第二冷凝风机设置在所述第二冷凝器的边缘处。
进一步，所述第二冷凝器的输入端与所述第一冷凝系统的输出端连接，所述第二冷凝器的输出端依次通过干燥过滤器和电磁阀与所述蒸发器的输入端相连接。
本发明的带有热交换强制废排的地铁空调机组，与现有的技术相比，将空调机组和废排系统有机结合在一起，废排系统形成第一冷凝系统，并将排出的废气作为第一冷凝系统的进气，有效利用该部分冷负荷，原有冷凝系统作为第二冷凝系统，降低了冷凝器的面积，减小风机负荷和冷凝风量，达到节能的目的，保证客室良好的空气环境，为地铁车辆运营创造安全条件，实现本发明的目的。
本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。
附图说明
图1为本发明的带有热交换强制废排的地铁空调机组的结构示意图；
图2为本发明的带有热交换强制废排的地铁空调机组的原理示意图；
图3为本发明的地铁空调机组客室内空气交换的示意图；
图4为图3的侧面示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1和图2所示，本发明的带有热交换强制废排的地铁空调机组，它包括通风机100、蒸发器200、压缩机500、第一冷凝系统300和第二冷凝系统400，所述蒸发器200的输出端通过压缩机500连接所述第一冷凝系统300的输入端，所述第一冷凝系统300的输出端连接所述第二冷凝系统400的输入端，所述第二冷凝系统400的输出端连接所述蒸发器200的输入端。
在本发明中，所述第一冷凝系统300包括第一冷凝风机310、第一冷凝器320、风门330和风门执行器340；所述风门330设置在所述第一冷凝器320的边缘处，所述风门执行器340与所述风门330互相连接，所述第一冷凝风机310设置在所述第一冷凝器320的边缘处。
所述第一冷凝器320的输入端依次通过高压继电器350、压缩机500和低压继电器360与蒸发器200的输出端连接，所述第一冷凝器320的输出端连接所述第二冷凝系统400的输入端。
第一冷凝风机310的额定风量由原有的5000m3/h减小为3000m3/h，客室内的一部分回风通过风门330流经第一冷凝器320再排出，第一冷凝系统300进风为客室空气，参数为温度27℃，湿度63％，快速冷却第一冷凝器320内的制冷剂。
第一冷凝器320两端串在压缩机500的高压端与第二冷凝器420之间。压缩机500的高压端的温度标准工况达到55℃。第一冷凝器320利用客室空气（温度27℃，湿度63％）可有效的降低压缩机500的高压管路的温度，起到预先冷却的作用；通过计算，制冷剂通过第一冷凝系统300后，高压管内部的制冷剂温度约40-45℃。
风门执行器340调节风门角度控制风量，同时将风门330开启状态反馈给控制系统，控制系统将根据客室负载的大小调节废排风量，在接到隧道烟雾报警信号后关闭风门330，保证客室良好的空气环境。
在本发明中，所述第二冷凝系统400包括第二冷凝风机410和第二冷凝器420；所述第二冷凝风机410设置在所述第二冷凝器420的边缘处。
所述第二冷凝器420的输入端与所述第一冷凝系统300的输出端连接，所述第二冷凝器420的输出端依次通过干燥过滤器430和电磁阀440与所述蒸发器200的输入端相连接。
第二冷凝系统400的第二冷凝风机410，额定风量定为5000m3/h，从空调机组侧边的环境（温度35℃，湿度70％）中吸入空气流经第二冷凝器420，再将热空气吹入环境。
第二冷凝系统400的第二冷凝器420的面积减少为原来的50％，两台冷凝风机减少为一台。
本发明的带有热交换强制废排的地铁空调机组的空气处理过程均采一次回风无再热过程，空调负荷中没有再热负荷。
新风负荷为Q5
Q5=GW(iW iN)
式中：GW——新风量，kg/s；
      iW——车外空气焓值，kJ/kg；
      iN——车内空气焓值，kJ/kg。
查表可得：iW＝100.7kJ/kg；iN＝63.7kJ/kg；
Q5=36kW
该新风负荷的产生是由于客室一部分空气未经换热直接排到环境所致。因此将原有排出环境的低温空气经过第一冷凝系统300热交换后再排入环境，所节约的能量即可抵销空调新风口吸入的热空气负荷。
本发明的带有热交换强制废排的地铁空调机组降低了风机负荷、冷凝风量，等效抵销了原空调新风负荷，达到有效节能目的。
在通风机出现故障的情况下，强制风机持续工作，将客室内的废气排出车外，保证客室空气质量。
如果风机出现故障不能工作，调节风门和新风门达到最大位置，客室总风量增大，负压区前移，保证强制废排系统区域为正压区，使回风废气排出车外，保持客室的新风供应量，为地铁车辆运营创造安全条件。
如图3和图4所示，空气进入客室后，客室形成一个正压的动态流场；通过该正压流场，不在将一部份空气通过车体排风口排出车外，而是全部空气流向空调机组回风口；在回风口处通过风门将一部分空气导入第一冷凝系统300，在一台冷凝风机的作用下，使该部分回风通过第一冷凝器320，吸收第一冷凝器320中的热量，排入周围环境。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种带有热交换强制废排的地铁空调机组，其特征在于，它包括通风机、蒸发器、压缩机、第一冷凝系统和第二冷凝系统，所述蒸发器的输出端通过压缩机连接所述第一冷凝系统的输入端，所述第一冷凝系统的输出端连接所述第二冷凝系统的输入端，所述第二冷凝系统的输出端连接所述蒸发器的输入端。
2.如权利要求1所述的带有热交换强制废排的地铁空调机组，其特征在于，所述第一冷凝系统包括第一冷凝风机、第一冷凝器、风门和风门执行器；所述风门设置在所述第一冷凝器的边缘处，所述风门执行器与所述风门互相连接，所述第一冷凝风机设置在所述第一冷凝器的边缘处。
3.如权利要求2所述的带有热交换强制废排的地铁空调机组，其特征在于，所述第一冷凝器的输入端依次通过高压继电器、压缩机和低压继电器与蒸发器的输出端连接，所述第一冷凝器的输出端连接所述第二冷凝系统的输入端。
4.如权利要求1所述的带有热交换强制废排的地铁空调机组，其特征在于，所述第二冷凝系统包括第二冷凝风机和第二冷凝器；所述第二冷凝风机设置在所述第二冷凝器的边缘处。
5.如权利要求4所述的带有热交换强制废排的地铁空调机组，其特征在于，所述第二冷凝器的输入端与所述第一冷凝系统的输出端连接，所述第二冷凝器的输出端依次通过干燥过滤器和电磁阀与所述蒸发器的输入端相连接。
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