CN107226101B - 一种城市轨道交通车辆用独立新风机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种城市轨道交通车辆用独立新风机组，包括与全热交换器连接换热并相互隔开的新风通道和排风通道，新风通道包括通过全热交换器连通的新风入口风道和新风出口风道，在新风入口风道内设置预冷单元，在新风出口风道内设置再热单元，新风风道内还设有处于预冷单元和再热单元之间的独立的空调单元，并用于与进入的新风进行换热。与现有技术相比，本发明在全热换热器回收排风中冷(夏)热(冬)量的基础上，加装了重力热管换热器对新风进行预冷和再热，减少了再热的能耗，同时又配有独立的一套空调单元，能对进风进行直接行理，不需要和回风进行混合，就能直接送风，增大了新风量的调节范围，能在一定程度上提高车内空气质量等。

Description

一种城市轨道交通车辆用独立新风机组

技术领域

本发明涉及城市轨道交通列车空调通风系统技术领域，尤其是涉及一种城市轨道交通车辆用独立新风机组。

背景技术

独立新风机组凭借着低温送风、无回风等优点，在建筑领域已经取得了广泛的应用，但是在城市轨道交通车辆上目前用的较少。现有城市轨道交通车辆上用的新风机组，是通过对新风进行热回收，然后再送入主空调机组里面进行热湿处理后送风的，没有实现真正的新风独立处理送风。

考虑到新风负荷的问题，现有的城市轨道交通列车空调系统中的新风量都比较小，送风中通常都掺有回风，这样很容易在人流高峰期时出现新风量不够的现象。所以减小新风负荷、增大新风量以及减少能耗之间一直存在着矛盾，而新风的独立控制能够较好地解决上面的问题，但也一直是城市轨道列车空调系统的一个瓶颈。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种城市轨道交通车辆用独立新风机组。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种城市轨道交通车辆用独立新风机组，包括与全热交换器连接换热并相互隔开的新风通道和排风通道，所述的新风通道包括通过全热交换器连通的新风入口风道和新风出口风道，在新风入口风道内设置预冷单元，在新风出口风道内设置再热单元，所述的新风风道内还设有处于预冷单元和再热单元之间的独立的空调单元，并用于与进入的新风进行换热。

作为优选的实施方案，所述的空调单元由通过管路连接的压缩机、第一换热器、电子膨胀阀、第二换热器和四通换向阀组成的闭环回路，其中，第一换热器安装在新风风道内，并位于预冷单元和再热单元之间，四通换向阀用于切换闭环回路内的制冷剂流向。当处于夏季供冷工况时，闭环回路中制冷剂正向循环流动，此时，第一换热器即相当于蒸发器，第二换热器即相当于冷凝器；当处于冬季工况下时，切换四通换向阀，使得闭环回路中制冷剂反向循环，此时，第一换热器起到冷凝供热的作用，第二换热器起到蒸发散发冷量的作用。

作为优选的实施方案，所述的预冷单元和再热单元由安装在新风通道内的重力热管换热器组成，其中，预冷单元即为所述重力热管换热器的蒸发段，再热单元即为所述重力热管换热器的的冷凝段，所述的新风出口风道位于新风入口风道的上方。利用重力热管换热器的蒸发段和冷凝段可以有效的实现新风风道内的能量回收，由于重力热管换热器是通过管内工质的蒸发冷凝吸放热来实现换热，能够在较小的温度梯度下实现较好的换热，其冷凝段内的工质液体是通过重力回流到蒸发段的，因此，必须保证冷凝段处于蒸发段的上面才能实现工质的持续流动和不间断的换热。

作为优选的实施方案，所述的新风入口风道的新风入口处设置有新风过滤网，所述的新风出口风道内设置有新风风机。

作为优选的实施方案，所述的全热交换器内设有全热新风风道和全热排风风道，两者通过全热交换膜隔开，其中，所述全热新风风道用于连通新风入口风道和新风出口风道，全热排风风道连接排风通道。

作为上述优选的实施方案的更优选，所述的排风风道包括通过全热排风风道连通的排风入口风道和排风出口风道两部分，其中，排风入口风道的排风入口处安装有排风过滤网，排风出口风道内设置有排风风机。

作为上述更优选的实施方案的进一步优选，所述的新风入口风道和排风出口风道分别与车辆顶部的新风风帽和排风风帽相连。

本发明的工作过程如下：

当处于夏季供冷的工况时，新风从新风入口风道进来，经过重力热管换热器的蒸发段，完成一个预冷的工作；然后经过全热交换器进行热湿交换；再经过空调单元的蒸发器进行冷却除湿，由于除湿后的温度过低，通常不满足送风要求，通常的做法是：在蒸发器17后面加设电加热器对空气进行一个再热处理。本发明在这里采用重力热管换热器的冷凝段8对空气进行再热升温，使空气温度达到送风要求，从而节省了电加热的能耗。空气经过再热之后，达到送风要求后直接送至静压箱，通过静压箱风口送入车内。在排风侧，排风经过全热交换器4将排风中的热量传递给新风，实现能量的回收，然后通过排风风机直接排到车外。

冬季工况下，新风出风风道温度高于新风入口温度，此时重力热管换热器的冷凝段在下方，蒸发段在上方，在重力热管换热器中，工质在冷凝段冷凝后，不能回流到蒸发段，故工质在热管换热器中不能实现连续的流动，不能进行持续的换热，故在冬季工况下，重力热管换热器不工作，即上述的预冷、再热单元不工作。

当处于过渡季节时，空调单元停止工作。新风风机和排风风机高效运行，增大送入车内的新风量。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)与现场有车辆上的独立新风装置相比，本发明在新风出口风道(9)内增加了空调单元，能够对新风直接进行温湿度的控制处理，然后送至送风静压箱里，不需要再经过主空调系统的处理，能更好地对新风进行独立控制。

(2)本发明增加了一个重力热管换热器，在夏季能够利用新风的热量，给空调单元出口的空气进行再热，从而减少蒸发器出口处理空气时的再热能耗，降低能耗。

(3)本发明还设置了内外温度信号控制系统，能在过渡季节实现全新风送风，具有很好的节能效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中，1-新风入口，2-新风过滤网，3-预冷单元，4-全热交换器，5-排风出口风道，6-排风风道，7-新风风机，8-再热单元，9-新风出口风道，10-空调单元，11-排风入口风道，12-排风过滤网，13-四通换向阀，14-第二换热器，15-电子膨胀阀，16-压缩机，17-第一换热器，18-排风出口，19新风入口风道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种城市轨道交通车辆用独立新风机组，其结构如图1所示，该机组包括预冷单元3、全热交换器4、新风风机7、新风风道、排风风机6、排风风道、空调单元10。其中，新风风道由新风入口风道19、新风全热风道以及新风出口风道9组成；排风风道由排风入口风道11、排风全热风道、排风出口风道5组成。新风入口风道19、新风出口风道9和排风入口风道11、排风出口风道5分别置于全热交换单元4的两侧。新风出口风道9出口处设有新风风机7，和主空调的主送风道相连；排风出口风道5的近排风出口18处设有排风风机6，直接连接到车外。新风入口1处设置新风过滤网2，排风入口风道11的排风入口处设置排风过滤网12.

全热交换器4内有全热新风风道和全热排风风道，两者之间通过全热交换膜隔开，新、排风在全热交换器4中进行热湿的交换，能够实现排风中冷、热量的回收。

预冷单元3和再热单元8由重力热管换热器组成，预冷单元3为重力热管换热器的蒸发段，再热单元8为重力热管换热器的冷凝段；新风独立机组就是在重力热管换热器的预冷单元3和再热单元8中实现能量回收的。重力热管换热器通过管内工质的蒸发冷凝吸放热来实现换热，能够在较小的温度梯度下实现较好的换热。其冷凝段8内的工质液体是通过重力回流到蒸发段3的，所以冷凝段8必须处于蒸发段3的上面才能实现工质的持续流动和不间断的换热。

空调单元10由第一换热器(夏季即为蒸发器)17、第二换热器(夏季即为冷凝器)14、压缩机16、电子膨胀阀15以及四通换向阀13组成；四通换向阀13用于切换制冷剂流路，能够实现夏季制冷除湿，同时也能够实现冬季的供热需求。

新风风机7和排风风机6采用变频控制，风量可调。

本发明的工作过程如下：

当处于夏季供冷的工况时，新风从新风入口风道19进来，经过重力热管换热器的蒸发段(预冷单元3)，完成一个预冷的工作；然后经过全热交换器4进行热湿交换；再经过空调单元10的第一换热器17进行冷却除湿，由于除湿后的温度过低，通常不满足送风要求，本领域通常的做法是：在第一换热器17后面加设电加热器对空气进行一个再热处理。本发明在这里采用重力热管换热器的冷凝段(再热单元8)对空气进行再热升温，使空气温度达到送风要求，从而节省了电加热的能耗。空气经过再热之后，达到送风要求后直接送至静压箱，通过静压箱风口送入车内。在排风侧，排风经过全热交换器4将排风中的热量传递给新风，实现能量的回收，然后通过排风风机6直接排到车外。

冬季工况下，新风出口风道9温度高于新风入口1温度，此时重力热管换热器的冷凝段在下方，蒸发段在上方，在重力热管换热器中，工质在冷凝段冷凝后，不能回流到蒸发段，故工质在热管换热器中不能实现连续的流动，不能进行持续的换热，故在冬季工况下，重力热管换热器不工作，即上述的预冷、再热单元不工作。

当处于过渡季节时，空调单元停止工作。新风风机7和排风风机6高效运行，增大送入车内的新风量。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种城市轨道交通车辆用独立新风机组，包括与全热交换器(4)连接换热并相互隔开的新风通道和排风通道，其特征在于，所述的新风通道包括通过全热交换器(4)连通的新风入口风道(19)和新风出口风道(9)，在新风入口风道(19)内设置预冷单元(3)，在新风出口风道(9)内设置再热单元(8)，所述的新风风道内还设有处于预冷单元(3)和再热单元(8)之间的独立的空调单元(10)，并用于与进入的新风进行换热；

所述的空调单元(10)由通过管路连接的压缩机(16)、第一换热器(17)、电子膨胀阀(15)、第二换热器(14)和四通换向阀(13)组成的闭环回路，其中，第一换热器(17)安装在新风风道内，并位于预冷单元(3)和再热单元(8)之间，四通换向阀(13)用于切换闭环回路内的制冷剂流向；

所述的预冷单元(3)和再热单元(8)由安装在新风通道内的重力热管换热器组成，其中，预冷单元(3)即为所述重力热管换热器的蒸发段，再热单元(8)即为所述重力热管换热器的的冷凝段，所述的新风出口风道(9)位于新风入口风道(19)的上方。

2.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通车辆用独立新风机组，其特征在于，所述的新风入口风道(19)的新风入口(1)处设置有新风过滤网(2)，所述的新风出口风道(9)内设置有新风风机(7)。

3.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通车辆用独立新风机组，其特征在于，所述的全热交换器(4)内设有全热新风风道和全热排风风道，两者通过全热交换膜隔开，其中，所述全热新风风道用于连通新风入口风道(19)和新风出口风道(9)，全热排风风道连接排风通道。

4.根据权利要求3所述的一种城市轨道交通车辆用独立新风机组，其特征在于，所述的排风风道分为通过全热排风风道连通的排风入口风道(11)和排风出口风道(5)两部分，其中，排风入口风道(11)的排风入口处安装有排风过滤网(12)，排风出口风道(5)内设置有排风风机(6)。

5.根据权利要求4所述的一种城市轨道交通车辆用独立新风机组，其特征在于，所述的新风入口风道(19)和排风出口风道(5)分别与车辆顶部的新风风帽和排风风帽相连。