CN104787066B - 轨道车辆的空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道车辆的空调系统，包括车厢，所述车厢外的顶部分别固定有室外压缩冷凝单元和车载电源，所述车厢内的顶部、沿车厢的长度方向依次固定有多个室内蒸发单元，所述室内蒸发单元分别通过冷媒管与室外压缩冷凝单元循环连通，所述室内蒸发单元的出风口出风方向向下，室内蒸发单元通过车厢内所固定的回风管与车厢内的空气连通。从上述结构可知，本发明的轨道车辆的空调系统，将空调系统的蒸发单元设于车厢内，另外取消了车厢顶部的风机，使得车厢顶部的空调系统结构大大减小，不仅可以降低了车厢的重量和重心，使得车厢行驶更加稳定；而且可以降低车厢行驶时候的风阻。

Description

轨道车辆的空调系统

技术领域

本发明涉及轨道车辆制造领域，具体涉及一种轨道车辆的空调系统。

背景技术

空调系统是轨道车辆设备中最为重要的部件之一，目前传统空调系统主要由压缩机、冷凝器、管路系统、蒸发器、风机、风道等主要部件构成。其中，压缩机、冷凝器、管路系统、蒸发器、风机都集中设于车厢顶部的箱体内，通过风机向车厢内的风道进行送风，以达到空气调节的目的。但是由于有风道的长度较长，为了保证送风效果，风机的功率比较大，工作的时候噪声较大。

另外由于目前传统空调系统的工作模式是先通过回风风道将车厢内的空气抽入冷蒸发器，使空气与蒸发器中的经过压缩机、冷凝器冷凝后的冷媒进行热交换，然后将热交换之后的冷空气通过风机吹向车厢内的冷风风道。这种工作模式下，由于是对大量的空气进行调节，所以涉及到的设备都必须是大功率的，不仅导致设备庞大，增加了车厢的重量以及工作能耗，而且使得车厢的重心也升高了，导致车厢行驶的时候稳定性不高。

目前传统空调系统的蒸发器只有一个，车厢内的冷风风道虽然可以设有多个出风口，并且也可以调节出风口的出风风量，但是出风口的出风温度都是相同的，不能调节。但是由于车厢内的乘客体质不同，对于某一温度冷风吹在身上的感觉也并不相同，所以对于某一温度的冷风会有乘客觉得冷同时也会有乘客觉得热，无法满足乘客的差异性。

车载电源是轨道车辆设备中最为重要的部件之一，车载电源的工作温度环境的好坏是影响车载电源使用寿命一个重要的因素。当车载电源的工作温度在25摄氏度左右的时候，车载电源的效率最高，使用寿命最长。目前，轨道车辆车载电源基本都采用自然风冷或强制风冷的冷却方式，如果通过自然风冷，则导致车载电源在不同的季节发挥出的作用大不相同，此种使用方式导致车载电源工作环境大部分时间不在理想的工作温度范围内，尤其是在夏天，室外空气温度达到三、四十摄氏度，而经阳光照射后的轨道车表面温度则甚至可以达到五、六十摄氏度；另外在冬天，室外空气温度仅有零摄氏度甚至零摄氏度以下，车载电源在这两种极端温度环境下工作，不仅会导致车载电源利用效率低，降低了车载电源的使用寿命，而且还可能会导致车载电源烧毁，增加了企业不必要的损失，提高了成本；另外采用自然风冷还会增加风阻，增加轨道车辆的能耗。而普通的强制风冷形式则需要对车载电源提供额外的风冷装置，造成了额外的能耗。

另外，由于车厢内外的温差较大，导致换气之后空调需要消耗额外的能量，以使车厢内的空气再次达到人体舒适的温度。为了提高空调的效果，同时降低空调的能耗，一般车厢内的空气为内循环，但是时间长了之后，车厢内的空气质量就会越来越差，车厢内空气中会含有的各种病菌则会传染乘客。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种轨道车辆的空调系统，车厢内进行换气的时候，通过风机A将车厢内的空气吹向车载电源箱体内，并通过车载电源箱提内的热交换器B对车载电源分别进行热传导和热对流两种方式的热交换，有效降低车载电源和车载电源箱体内的温度，保证车载电源可以正常工作；

车厢内进行换气的时候，提高了空调由于换气后再次调节至人体舒适温度的效率，减少了空调由于换气后再次调节至人体舒适温度的额外能耗；

车厢内进行换气，可以保证车厢内空气的清新；

将空调系统的蒸发单元设于车厢内，另外取消了车厢顶部的风机，使得车厢顶部的空调系统结构大大减小，不仅可以降低了车厢的重量和重心，使得车厢行驶更加稳定；而且可以降低车厢行驶时候的风阻；

通过将多个蒸发单元依次并联分布于车厢内顶部，无需在车厢内贯穿设有风道，也无需使用大功率风机将风道内的空气进行引流，不仅降低了车厢的重量，而且降低了能耗；

通过多个蒸发单元分别对车厢内的局部区域的空气单独进行调节，不仅效果更佳，而且还可以针对车厢内不同区域的乘客要求，进行差异化调节；

通过将回风管设于蒸发单元的两侧，更有利于车厢内空气的循环流通，提高了空调的调节效果；

通过箱体外表面以及热交换管上所设的保温层结构，避免热量损失，提高了箱体对于电源的恒温效果。

本发明所采取的技术方案是：

轨道车辆的空调系统，包括车厢，所述车厢外的顶部分别固定有室外压缩冷凝单元和车载电源，所述车厢内的顶部、沿车厢的长度方向依次固定有多个室内蒸发单元，所述室内蒸发单元分别通过冷媒管与室外压缩冷凝单元循环连通，所述室内蒸发单元的出风口出风方向向下，室内蒸发单元通过车厢内所固定的回风管与车厢内的空气连通；所述车载电源设于车载电源箱体内，所述车厢内通过连接风管A与车载电源箱体内连通，所述车载电源箱体通过所设的排风管与外界连通；所述车厢上设有与车厢内连通的换气管，所述换气管与排风管通过车厢外顶部所设的热交换器A进行热交换。

本发明进一步改进方案是，多个室内蒸发单元为并联结构，所述冷媒管的总管与室外压缩冷凝单元连通，冷媒管的支管分别与各室内蒸发单元连通。

本发明更进一步改进方案是，所述室内蒸发单元的回风管设有多个，分别设于室内蒸发单元的两侧；所述回风管通过连接风管B与室内蒸发单元连通。

本发明更进一步改进方案是，所述车载电源箱体内还设有车载电源的热交换器B，所述热交换器B包括呈迂回状结构的热交换管，所述车载电源分别设于热交换管所形成的间隔内，车载电源表面与热交换管的表面贴合，所述热交换管内流通的是车厢内的空调废气，所述车载电源箱体的进风管一端与连接风管A连通，另一端穿入车载电源箱体内与热交换管的一端连通，热交换管的另一端设有出风口，所述车载电源箱体远离出风口的一侧设有排气口。

本发明更进一步改进方案是，所述热交换管的顶面与底面分别与车载电源箱体内的顶部和底部之间设有空隙，所述热交换管的侧壁通过支杆与车载电源箱体的侧壁固定连接。

本发明更进一步改进方案是，所述热交换管的出风口分别设于热交换管顶部和底部所设的出风管。

本发明更进一步改进方案是，所述热交换管布满车载电源箱体内，所述进风管和出风口分别设于车载电源箱体的两端；所述出风口的出风方向吹向进风管一端，所述排气口设于车载电源箱体靠近进风管的一侧。

本发明更进一步改进方案是，所述热交换管侧壁底部位于其所形成的间隔内位置处设有托条，所述托条将车载电源固定。

本发明更进一步改进方案是，所述热交换管不与车载电源接触的表面设有隔热层A；所述车载电源箱体的外表面设有隔热层B。

本发明更进一步改进方案是，所述连接风管A内和换气管内分别设有风机A和风机B，所述风机A将车厢内的空气吹向车载电源箱体内，风机B将经过热交换器A换热后的外界空气吹向车厢内。

本发明更进一步改进方案是，所述排风管13的出风管口10远离车载电源7。

本发明的有益效果在于：

第一、本发明的轨道车辆的空调系统，车厢内进行换气的时候，通过风机A将车厢内的空气吹向车载电源箱体内，并通过车载电源箱提内的热交换器B对车载电源分别进行热传导和热对流两种方式的热交换，有效降低车载电源和车载电源箱体内的温度，保证车载电源可以正常工作。

第二、本发明的轨道车辆的空调系统，车厢内进行换气的时候，提高了空调由于换气后再次调节至人体舒适温度的效率，减少了空调由于换气后再次调节至人体舒适温度的额外能耗。

第三、本发明的轨道车辆的空调系统，车厢内进行换气，可以保证车厢内空气的清新。

第四、本发明的轨道车辆的空调系统，将空调系统的蒸发单元设于车厢内，另外取消了车厢顶部的风机，使得车厢顶部的空调系统结构大大减小，不仅可以降低了车厢的重量和重心，使得车厢行驶更加稳定；而且可以降低车厢行驶时候的风阻。

第五、本发明的轨道车辆的多联空调系统，通过将多个蒸发单元依次并联分布于车厢内顶部，无需在车厢内贯穿设有风道，也无需使用大功率风机将风道内的空气进行引流，不仅降低了车厢的重量，而且降低了能耗。

第六、本发明的轨道车辆的多联空调系统，通过多个蒸发单元分别对车厢内的局部区域的空气单独进行调节，不仅效果更佳，而且还可以针对车厢内不同区域的乘客要求，进行差异化调节。

第七、本发明的轨道车辆的多联空调系统，通过将回风管设于蒸发单元的两侧，更有利于车厢内空气的循环流通，提高了空调的调节效果。

第八、本发明的轨道车辆的多联空调系统，通过箱体外表面以及热交换管上所设的保温层结构，避免热量损失，提高了箱体对于电源的恒温效果。

附图说明：

图1为本发明的主视剖视示意图。

图2为本发明的侧视剖视示意图。

图3为本发明去除多联空调系统后的主视剖视示意图。

图4为车载电源的俯视剖视放大示意图。

图5为车载电源的主视剖视放大示意图。

具体实施方式：

由图1可知，本发明包括车厢1，所述车厢1外的顶部分别固定有室外压缩冷凝单元2和车载电源7，所述车厢1内的顶部、沿车厢1的长度方向依次固定有多个室内蒸发单元3，所述室内蒸发单元3分别通过冷媒管4与室外压缩冷凝单元2循环连通，所述室内蒸发单元3的出风口出风方向向下，室内蒸发单元3通过车厢1内所固定的回风管5与车厢1内的空气连通；所述车载电源7设于车载电源箱体70内，所述车厢1内通过连接风管A与车载电源箱体70内连通，所述车载电源箱体70通过所设的排风管13与外界连通；所述车厢1上设有与车厢1内连通的换气管9，所述换气管9与排风管13通过车厢1外顶部所设的热交换器A8进行热交换。

多个室内蒸发单元3为并联结构，所述冷媒管4的总管与室外压缩冷凝单元2连通，冷媒管4的支管分别与各室内蒸发单元3连通。

所述室内蒸发单元3的回风管5设有多个，分别设于室内蒸发单元3的两侧；所述回风管5通过连接风管B6与室内蒸发单元3连通。

所述车载电源箱体70内还设有车载电源7的热交换器B，所述热交换器B包括呈迂回状结构的热交换管71，所述车载电源7分别设于热交换管71所形成的间隔内，车载电源7表面与热交换管71的表面贴合，所述热交换管71内流通的是车厢1内的空调废气，所述车载电源箱体70的进风管72一端与连接风管A连通，另一端穿入车载电源箱体70内与热交换管71的一端连通，热交换管71的另一端设有出风口73，所述车载电源箱体70远离出风口73的一侧设有排气口74。

所述热交换管71的顶面与底面分别与车载电源箱体70内的顶部和底部之间设有空隙，所述热交换管71的侧壁通过支杆76与车载电源箱体70的侧壁固定连接。

所述热交换管71的出风口73分别设于热交换管71顶部和底部所设的出风管79。

所述热交换管71布满车载电源箱体70内，所述进风管72和出风口73分别设于车载电源箱体70的两端；所述出风口73的出风方向吹向进风管72一端，所述排气口74设于车载电源箱体70靠近进风管72的一侧。

所述热交换管71侧壁底部位于其所形成的间隔内位置处设有托条77，所述托条77将车载电源7固定。

所述热交换管71不与车载电源7接触的表面设有隔热层A78；所述车载电源箱体70的外表面设有隔热层B75。

所述连接风管A内和换气管9内分别设有风机A11和风机B12，所述风机A11将车厢1内的空气吹向车载电源箱体70内，风机B12将经过热交换器A8换热后的外界空气吹向车厢1内。

所述排风管13的出风管口10远离车载电源7。

由于人体比较舒适的温度在25摄氏度左右，所以车厢1内的温度一般也保持在25摄氏度左右。车载电源7在正常放电过程中同样会产生热量，使车载电源7的温度升高，而车载电源7的最佳工作温度一般在20~40摄氏度的范围内，当车载电源7的工作温度过低或过高，不仅会影响车载电源7的效率，而且还会降低车载电源7的寿命。

当车厢1内使用空调的时候，为了提高空调的效果，同时降低空调的能耗，一般车厢1内的空气为内循环，但是时间长了之后，车厢1内的空气就不新鲜，所以需要经常进行换气。但是由于车厢1内外的温差较大，导致换气之后空调需要消耗额外的能量，以使车厢1内的空气再次达到人体舒适的温度。

本发明使用时，车厢1内进行换气的时候，通过风机A11将车厢1内的空气吹向车载电源箱体70内，并通过车载电源箱提内的热交换器B对车载电源7分别进行热传导和热对流两种方式的热交换，有效降低车载电源7和车载电源箱体70内的温度，保证车载电源7可以正常工作。而经过换热器B换热后的空气温度会略微升高，一般在28~30摄氏度范围内，这个温度低于夏天室外空气的温度，并且远高于冬天室外的温度，通过热交换器A8对换气管9吸入的室外空气和车载电源箱体70排出的气体进行热交换，可以使换气管9吸入的室外空气温度接近车厢1内空气的温度，提高了空调由于换气后再次调节至人体舒适温度的效率，减少了空调由于换气后再次调节至人体舒适温度的额外能耗。

本发明使用时，将空调的蒸发单元3设于车厢1内，另外取消了车厢1顶部的风机，使得车厢1顶部的空调系统结构大大减小，不仅可以降低了车厢1的重量和重心，使得车厢1行驶更加稳定；而且可以降低车厢1行驶时候的风阻；同时，通过将多个蒸发单元3依次并联分布于车厢1内顶部，无需在车厢1内贯穿设有风道，也无需使用大功率风机将风道内的空气进行引流，不仅降低了车厢1的重量，而且降低了能耗；另外，通过多个蒸发单元分别对车厢内的局部区域的空气单独进行调节，不仅效果更佳，而且还可以针对车厢内不同区域的乘客要求，进行差异化调节；而且通过将回风管设于蒸发单元的两侧，更有利于车厢内空气的循环流通，提高了空调的调节效果。

Claims (9)

1.轨道车辆的空调系统，包括车厢（1），所述车厢（1）外的顶部分别固定有室外压缩冷凝单元（2）和车载电源（7），其特征在于：所述车厢（1）内的顶部、沿车厢（1）的长度方向依次固定有多个室内蒸发单元（3），所述室内蒸发单元（3）分别通过冷媒管（4）与室外压缩冷凝单元（2）循环连通，所述室内蒸发单元（3）的出风口出风方向向下，室内蒸发单元（3）通过车厢（1）内所固定的回风管（5）与车厢（1）内的空气连通；所述车载电源（7）设于车载电源箱体（70）内，所述车厢（1）内通过连接风管A与车载电源箱体（70）内连通，所述车载电源箱体（70）通过所设的排风管（13）与外界连通；所述车厢（1）上设有与车厢（1）内连通的换气管（9），所述换气管（9）与排风管（13）通过车厢（1）外顶部所设的热交换器A（8）进行热交换；所述车载电源箱体（70）内还设有车载电源（7）的热交换器B，所述热交换器B包括呈迂回状结构的热交换管（71），所述车载电源（7）分别设于热交换管（71）所形成的间隔内，车载电源（7）表面与热交换管（71）的表面贴合，所述热交换管（71）内流通的是车厢（1）内的空调废气，所述车载电源箱体（70）的进风管（72）一端与连接风管A连通，另一端穿入车载电源箱体（70）内与热交换管（71）的一端连通，热交换管（71）的另一端设有出风口（73），所述车载电源箱体（70）远离出风口（73）的一侧设有排气口（74）。

2.如权利要求1所述的轨道车辆的空调系统，其特征在于：多个室内蒸发单元（3）为并联结构，所述冷媒管（4）的总管与室外压缩冷凝单元（2）连通，冷媒管（4）的支管分别与各室内蒸发单元（3）连通。

3.如权利要求2所述的轨道车辆的空调系统，其特征在于：所述室内蒸发单元（3）的回风管（5）设有多个，分别设于室内蒸发单元（3）的两侧；所述回风管（5）通过连接风管B（6）与室内蒸发单元（3）连通。

4.如权利要求1所述的轨道车辆的空调系统，其特征在于：所述热交换管（71）的顶面与底面分别与车载电源箱体（70）内的顶部和底部之间设有空隙，所述热交换管（71）的侧壁通过支杆（76）与车载电源箱体（70）的侧壁固定连接。

5.如权利要求4所述的轨道车辆的空调系统，其特征在于：所述热交换管（71）的出风口（73）分别设于热交换管（71）顶部和底部所设的出风管（79）。

6.如权利要求1所述的轨道车辆的空调系统，其特征在于：所述热交换管（71）布满车载电源箱体（70）内，所述进风管（72）和出风口（73）分别设于车载电源箱体（70）的两端；所述出风口（73）的出风方向吹向进风管（72）一端，所述排气口（74）设于车载电源箱体（70）靠近进风管（72）的一侧。

7.如权利要求1所述的轨道车辆的空调系统，其特征在于：所述热交换管（71）侧壁底部位于其所形成的间隔内位置处设有托条（77），所述托条（77）将车载电源（7）固定。

8.如权利要求1所述的轨道车辆的空调系统，其特征在于：所述热交换管（71）不与车载电源（7）接触的表面设有隔热层A（78）；所述车载电源箱体（70）的外表面设有隔热层B（75）。

9.如权利要求1所述的轨道车辆的空调系统，其特征在于：所述连接风管A内和换气管（9）内分别设有风机A（11）和风机B（12），所述风机A（11）将车厢（1）内的空气吹向车载电源箱体（70）内，风机B（12）将经过热交换器A（8）换热后的外界空气吹向车厢（1）内。