CN107444420A - 轨道车辆空调器及其恒温除湿方法 - Google Patents

轨道车辆空调器及其恒温除湿方法 Download PDF

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王宏宇
王永镖
吕艳宗
韩冰
欧阳仲志
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    • Y02T30/00—Transportation of goods or passengers via railways, e.g. energy recovery or reducing air resistance

Abstract

本发明提出一种轨道车辆空调器，包括再热盘管，所述再热盘管与蒸发器并排设置并位于所述蒸发器的出风口侧；所述再热盘管的入口通过第一连接管与所述冷凝器的出口相连通，所述再热盘管的出口通过第二连接管与所述蒸发器的入口相连通，所述第一连接管上设置有可调节制冷剂流量的旁通阀。本发明的轨道车辆空调器具有较高的使用安全性和可靠性，并有利于节约能源。本发明进一步提出一种轨道车辆空调器的恒温除湿方法，其在车厢内温度在合适范围且湿度超出合适范围时，启动旁通阀和恒温除湿模式，安全性高，耗能少，且提高了车厢内的舒适性。

Description

轨道车辆空调器及其恒温除湿方法
技术领域
本发明属于轨道车辆技术领域，尤其涉及一种轨道车辆空调器及其恒温除湿方法。
背景技术
轨道车辆的车厢为密闭空间，车厢内的温度和湿度对乘客的舒适性具有重要影响，尤其在长江流域、长江以南地区和沿海地区，每年都有一段时间温度适宜但是湿度却大大超过人体舒适范围的梅雨季节，轨道车辆在上述地区运行一段时间后，车厢内的热负荷会相应降低，但是湿负荷则大大升高。
轨道车辆空调器采用压缩机进行机械制冷，车厢内空气流经低温的蒸发器并与蒸发器换热，从而在降低了温度的同时也相应地降低了湿度。对于上述热负荷较小且湿负荷较大的情况下，为了使车厢内的湿度降至人体舒适性的范围，目前轨道车辆空调器采用“去湿加热”的方法来降低车厢内的湿度。具体地，增加轨道车辆空调器的制冷量，即蒸发器的温度进一步降低，车厢内空气与蒸发器换热后温度和湿度均降低，且湿度降低至满足舒适性要求的范围，同时温度降低至偏离舒适性范围；为了进一步提升车厢内送风的温度，轨道车辆空调器进一步设置电加热器，车厢内空气依次流经蒸发器和电加热器，通过蒸发器降低温度和湿度，并通过电加热器提升温度至合适范围，从而使车厢内温度和湿度满足舒适性要求。
但是上述“去湿加热”方法设置的电加热器具有较大的安全风险，且大大增加了轨道车辆空调的能耗。
发明内容
本发明针对上述的轨道车辆空调器具有较大的安全风险和能耗的技术问题，提出一种轨道车辆空调器，提高了车厢内的舒适性，具有较高的使用安全性和可靠性，并有利于节约能源；本发明进一步提出一种轨道车辆空调器的恒温除湿方法，具有较高的安全性、可靠性和降低的能耗，并提高了车厢内的舒适性。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种轨道车辆空调器，包括压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器，所述压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器通过制冷剂管依次相连通，进一步包括再热盘管，所述再热盘管与蒸发器并排设置并位于所述蒸发器的出风口侧；所述再热盘管的入口通过第一连接管与所述冷凝器的出口相连通，所述再热盘管的出口通过第二连接管与所述蒸发器的入口相连通，所述第一连接管上设置有可调节制冷剂流量的旁通阀；所述冷凝器出口部分制冷剂依次流经所述第一连接管、再热盘管和第二连接管后流入所述蒸发器的入口，所述蒸发器出风被所述再热盘管加热后形成再热盘管出风并送入车厢内。
作为优选，所述蒸发器出风口处进一步设置有通风机，所述再热盘管设置于所述蒸发器和通风机之间。
作为优选，本发明的轨道车辆空调器进一步包括控制单元，所述控制单元包括控制器和传感器组件，所述传感器组件包括车厢温度检测器、车厢湿度检测器、蒸发器进风温度检测器和再热盘管出风温度检测器，所述控制器分别与所述车厢温度检测器、车厢湿度检测器、蒸发器进风温度检测器、再热盘管出风温度检测器和旁通阀电性连接。
一种轨道车辆空调器的恒温除湿方法，利用前述的轨道车辆空调器，其特征在于：包括以下步骤：
S1：判断是否需要优先保证车厢内温度在合适温度范围，若是，则执行步骤S2，若否，则执行步骤S4；
S2：检测车厢内温度，并判断车厢内温度是否在合适温度范围，若是，则执行步骤S4，若否，则执行步骤S3；
S3：关闭所述旁通阀，并运行制冷模式；
S4：检测车厢内湿度，并判断车厢内湿度是否在合适湿度范围，若是，则执行步骤S5，若否，则执行步骤S6；
S5：保持目前运行状态，并执行步骤S4；
S6：开启所述旁通阀，并运行恒温除湿模式；
S7：重复步骤S1-S6。
作为优选，步骤S3中，运行制冷模式包括以下步骤：
S1’：比较车厢内温度是否高于目标温度，若是，则执行步骤S2’，若否，则执行步骤S3’；
S2’：提高所述通风机转速和/或提高所述压缩机频率；
S3’：降低所述通风机转速和/或降低所述压缩机频率；
S4’：判断车厢内温度是否在合适温度范围，若是，则执行步骤S4，若否，则重复执行步骤S1’-S3’。
作为优选，步骤S6中，运行恒温除湿模式包括以下步骤：
S1”：分别检测所述蒸发器进风温度和再热盘管出风温度，比较所述再热盘管出风温度是否与所述蒸发器进风温度有差异，若是，则执行步骤S2”-S5”，若否，则执行步骤S6”-S7”；
S2”：比较所述再热盘管出风温度是否低于所述蒸发器进风温度，若是，则执行步骤S3”，若否，则执行步骤S4”；
S3”：增大所述旁通阀的开度；
S4”：减小所述旁通阀的开度；
S5”：重复执行步骤S1”-S4”；
S6”：认为蒸发器进风温度与再热盘管出风温度一致；
S7”：检测车厢内湿度是否在合适范围，若是，则执行步骤S3，若否，则执行步骤S1”。
作为优选，步骤S6中进一步包括：通风机低转速运行。
作为优选，步骤S3中进一步包括：通风机额定转速运行。
作为优选，所述合适温度范围是指车厢内温度偏离目标温度小于或者等于第一预设值。
作为优选，步骤S4中，所述合适湿度范围包括车厢内湿度小于或者等于目标湿度，以及车厢内湿度高于目标湿度小于或者等于第二预设值。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、本发明的轨道车辆空调器，其通过设置可流通所述冷凝器出口部分制冷剂的再热盘管，并在所述再热盘管入口处设置可调节制冷剂流量的旁通阀，利用再热盘管内的制冷剂对降低了温度和湿度的蒸发器出风进行加热，从而在车厢内温度在合适范围内时调节车厢内湿度满足舒适性要求，避免了现有技术中使用电加热器导致的安全风险和高能耗问题，具有较高的使用安全性和可靠性，并有利于节约能源。
2、本发明轨道车辆空调器的恒温除湿方法，其通过分别检测车厢内温度和湿度，并根据车厢温度信号和车厢湿度信号判断车厢内温度和湿度是否在合适范围，并判断运行制冷模式或者恒温除湿模式，以及判断所述旁通阀的开启，保证了车厢内温度和湿度均处于合适范围内，具有较高的安全性和可靠性，降低了轨道车辆的能耗，并提高了车厢内的舒适性。
3、本发明轨道车辆空调器的恒温除湿方法，其通过比较所述再热盘管出风温度和蒸发器进风温度是否一致，继而调节所述旁通阀的开度，以调节所述冷凝器2出口进入所述再热盘管的制冷剂流量，保证了对车厢内湿度调节的同时不会对车厢内温度造成浮动，进一步保证了车厢内的舒适性。
附图说明
图1为本发明轨道车辆空调器的制冷系统示意图；
图2为本发明轨道车辆空调器的恒温除湿方法的流程图。
以上各图中：1、压缩机；2、冷凝器；3、节流元件；4、蒸发器；5、制冷剂管；6、第一连接管；7、第二连接管；8、旁通阀；9、再热盘管；10、蒸发器进风温度检测器；11、再热盘管出风温度检测器。
具体实施方式
下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，本发明提出一种轨道车辆空调器，包括压缩机1、冷凝器2、节流元件3和蒸发器4，所述压缩机1、冷凝器2、节流元件3和蒸发器4通过制冷剂管5依次相连通，所述制冷剂管道中流通有制冷剂。本发明的轨道车辆空调器制冷模式如下：压缩机1将低温低压的制冷剂气体压缩为高温高压的制冷剂气体并输送至冷凝器2，制冷剂气体在冷凝器2内冷凝放热成为中温高压的制冷剂液体，制冷剂液体进入节流元件3成为低温低压的气液混合制冷剂，最后进入蒸发器4吸热蒸发成为低温低压的制冷剂气体，然后再次进入压缩机1压缩。蒸发器4处于低温状态，车厢内空气进入蒸发器4形成蒸发器进风，蒸发器进风与蒸发器4内的制冷剂发生热量交换，蒸发器进风放出热量后成为低温的蒸发器出风并送入室内从而调节车厢内的温度。
继续参见图1，本发明的轨道车辆空调器进一步包括再热盘管9，所述再热盘管9与蒸发器4并排设置，所述再热盘管9位于所述蒸发器4的出风口侧；所述再热盘管9的入口通过第一连接管6与所述冷凝器2的出口相连通，所述再热盘管9的出口通过第二连接管7与所述蒸发器4的入口相连通，所述第一连接管6上设置有可调节制冷剂流量的旁通阀8；所述冷凝器2出口部分制冷剂依次流经所述第一连接管6、再热盘管9和第二连接管7后返回至所述蒸发器4的入口并参与制冷循环，因所述冷凝器2出口处的制冷剂处于中温高压状态(一般40℃-50℃)，所述蒸发器出风流经所述再热盘管9时能够被所述再热盘管9内的制冷剂加热，所述蒸发器出风升温后形成再热盘管出风并送入车厢内。
当车厢内温度在合适范围并且湿度不在合适范围内时，即车厢内温度偏离目标温度小于或者等于第一预设值，同时车厢内湿度高于目标湿度大于第二预设值时，本发明的轨道车辆空调器进入恒温除湿模式，具体为，所述车厢内空气进入所述蒸发器4后降低温度，同时因温度的降低冷凝出冷凝水而降低了湿度，形成低温低湿的蒸发器出风；为了避免低温低湿的蒸发器进入车厢内对车厢内温度造成干扰，开启所述旁通阀8，以使所述冷凝器2出口部分中温高压的制冷剂通过所述第一连接管6流入所述再热盘管9中，所述蒸发器出风流经所述再热盘管9后升高温度；通过调节所述旁通阀8的开度以使所述再热盘管出风温度与蒸发器进风温度一致，进而在降低了车厢内湿度的条件下，不会造成车厢内的温度浮动。
本发明的轨道车辆空调器，其通过设置可流通所述冷凝器2出口部分制冷剂的再热盘管9，并在所述再热盘管9入口处设置可调节制冷剂流量的旁通阀8，利用再热盘管9内的制冷剂对降低了温度和湿度的蒸发器出风进行加热，从而在车厢内温度在合适范围内时调节车厢内湿度满足舒适性要求，避免了现有技术中使用电加热器导致的安全风险和高能耗问题，具有较高的使用安全性和可靠性，并有利于节约能源。
作为优选，所述第一预设值为1℃，即车厢内温度偏离目标温度小于或者等于1℃时，认为车厢内温度在合适温度范围。
作为优选，所述第二预设值为5％，即车厢内湿度高于目标湿度大于5％时，认为车厢内湿度不在合适湿度范围。
进一步地，本发明的轨道车辆空调器，所述蒸发器出风口处进一步设置有通风机，所述再热盘管9设置于所述蒸发器4和通风机之间，所述通风机迫使车厢内空气依次流经所述蒸发器4和通风机后返回至车厢内。运行制冷模式时，所述通风机的转速根据车厢内温度和目标温度的差值进行调节；运行恒温除湿模式时，所述通风机运行低转速，以提高所述车厢内空气与蒸发器4热交换总热量中潜热换热量的占比，从而提高车厢内空气下降一定幅度的干球温度时对应的除湿量。
为了对本发明轨道车辆空调器的运行进行控制，本发明的轨道车辆空调器进一步包括控制单元，所述控制单元包括控制器和传感器组件，所述传感器组件包括车厢温度检测器、车厢湿度检测器、蒸发器进风温度检测器10和再热盘管出风温度检测器11，所述控制器分别与所述车厢温度检测器、车厢湿度检测器、蒸发器进风温度检测器10、再热盘管出风温度检测器11和旁通阀8电性连接。
参见图2，本发明进一步提出一种轨道车辆空调器的恒温除湿方法，利用前述的轨道车辆空调器，包括以下步骤：
S1：判断是否需要优先保证车厢内温度在合适温度范围，若是，则执行步骤S2，若否，则执行步骤S4；
S2：通过所述车厢温度检测器检测车厢内温度，所述车厢温度检测器发送车厢温度信号至所述控制器，所述控制器接收车厢温度信号并判断车厢内温度是否在合适温度范围，若是，则执行步骤S4，若否，则执行步骤S3；
S3：所述控制器发出控制信号至所述旁通阀8，以使所述旁通阀8关闭；所述控制器发出命令至所述压缩机1以运行制冷模式；所述控制器发出命令至通风机以额定转速运转；
S4：通过所述车厢湿度检测器检测车厢内湿度，所述车厢湿度检测器发送车厢湿度信号至所述控制器，所述控制器接收车厢湿度信号并判断车厢内湿度是否在合适湿度范围，若是，则执行步骤S5，若否，则执行步骤S6；
S5：保持目前运行状态，并执行步骤S4；
S6：所述控制器发出控制信号至所述旁通阀8，以使所述旁通阀8开启；所述控制器发出命令至所述压缩机1以运行恒温除湿模式；所述控制器发出命令至通风机以低转速运转；
S7：重复步骤S1-S6。
本发明轨道车辆空调器的恒温除湿方法，其通过分别检测车厢内温度和湿度，并根据车厢温度信号和车厢湿度信号判断车厢内温度和湿度是否在合适范围，并判断运行制冷模式或者恒温除湿模式，以及判断所述旁通阀的开启，保证了车厢内温度和湿度均处于合适范围内，提高了车厢内的舒适性。
继续参见图2，本发明轨道车辆空调器的恒温除湿方法，步骤S3中，运行制冷模式包括以下步骤：
S1’：通过所述控制器比较车厢内温度是否高于目标温度，若是，则执行步骤S2’，若否，则执行步骤S3’；
S2’：提高所述通风机转速和/或提高所述压缩机1频率以增大制冷量；
S3’：降低所述通风机转速和/或降低所述压缩机1频率以减小制冷量；
S4’：通过所述控制器判断车厢内温度是否在合适温度范围，若是，则执行步骤S4，若否，则重复执行步骤S1’-S3’。
继续参见图2，本发明轨道车辆空调器的恒温除湿方法，步骤S6中，运行恒温除湿模式包括以下步骤：
S1”：通过所述蒸发器进风温度检测器10检测所述蒸发器进风温度，并发送所述蒸发器进风温度信号至所述控制器；通过所述再热盘管出风温度检测器11检测所述再热盘管出风温度，并发送所述再热盘管出风温度至所述控制器；通过所述控制器比较所述再热盘管出风温度是否与所述蒸发器进风温度有差异，若是，则执行步骤S2”’-S5”，若否，则执行步骤S6”-S7”；
S2”：通过所述控制器比较所述再热盘管出风温度是否低于所述蒸发器进风温度，若是，则执行步骤S3”，若否，则执行步骤S4”；
S3”：所述控制器发出控制命令至所述旁通阀8以增大所述旁通阀8的开度；
S4”：所述控制器发出控制命令至所述旁通阀8以减小所述旁通阀8的开度；
S5”：重复执行步骤S1”-S4”；
S6”：所述控制器认为蒸发器进风温度与再热盘管出风温度一致；
S7”：通过所述车厢湿度检测器检测车厢内湿度，并发送所述车厢湿度信号至所述控制器，所述控制器判断车厢内湿度是否在合适范围，若是，则执行步骤S3，若否，则执行步骤S1”。
需要说明的是，步骤S2中，所述合适温度范围是指车厢内温度偏离目标温度小于或者等于第一预设值。作为优选，所述第一预设值为1℃，即车厢内温度偏离目标温度小于或者等于1℃时，认为车厢内温度在合适范围。
进一步地，步骤S4中，所述合适湿度范围包括车厢内湿度小于或者等于目标湿度，以及车厢内湿度高于目标湿度小于或者等于第二预设值。作为优选，所述第二预设值为5％，即车厢内湿度小于或者等于目标湿度时，以及车厢内湿度高于目标湿度小于或者等于5％时，认为车厢内湿度在合适范围。
本发明轨道车辆空调器的恒温除湿方法，其通过比较所述再热盘管出风温度和蒸发器进风温度是否一致，继而调节所述旁通阀8的开度，以调节所述冷凝器2出口进入所述再热盘管9的制冷剂流量，保证了对车厢内湿度调节的同时不会对车厢内温度造成浮动，进一步保证了车厢内的舒适性。
需要说明的是，所述轨道车辆空调器中，第一连接管6的入口除了可与所述冷凝器2的出口相连通外，以流通所述冷凝器2出口中温的制冷剂至所述再热盘管9外，还可以与所述冷凝器2入口相连通，以流通所述冷凝器2入口处高温的制冷剂至所述再热盘管9，从而进一步提高所述再热盘管中制冷剂与所述蒸发器出风的换热效率。

Claims (10)

1.一种轨道车辆空调器，包括压缩机(1)、冷凝器(2)、节流元件(3)和蒸发器(4)，所述压缩机(1)、冷凝器(2)、节流元件(3)和蒸发器(4)通过制冷剂管(5)依次相连通，其特征在于：进一步包括再热盘管(9)，所述再热盘管(9)与蒸发器(4)并排设置并位于所述蒸发器(4)的出风口侧；所述再热盘管(9)的入口通过第一连接管(6)与所述冷凝器(2)的出口相连通，所述再热盘管(9)的出口通过第二连接管(7)与所述蒸发器(4)的入口相连通，所述第一连接管(6)上设置有可调节制冷剂流量的旁通阀(8)；所述冷凝器(2)出口部分制冷剂依次流经所述第一连接管(6)、再热盘管(9)和第二连接管(7)后流入所述蒸发器(4)的入口，所述蒸发器出风被所述再热盘管(9)加热后形成再热盘管出风并送入车厢内。
2.根据权利要求1所述的轨道车辆空调器，其特征在于：所述蒸发器出风口处进一步设置有通风机，所述再热盘管(9)设置于所述蒸发器(4)和通风机之间。
3.根据权利要求1或2所述的轨道车辆空调器，其特征在于：进一步包括控制单元，所述控制单元包括控制器和传感器组件，所述传感器组件包括车厢温度检测器、车厢湿度检测器、蒸发器进风温度检测器(10)和再热盘管出风温度检测器(11)，所述控制器分别与所述车厢温度检测器、车厢湿度检测器、蒸发器进风温度检测器(10)、再热盘管出风温度检测器(11)和旁通阀(8)电性连接。
4.一种轨道车辆空调器的恒温除湿方法，利用如权利要求1-3任一项所述的轨道车辆空调器，其特征在于：包括以下步骤：
S1：判断是否需要优先保证车厢内温度在合适温度范围，若是，则执行步骤S2，若否，则执行步骤S4；
S2：检测车厢内温度，并判断车厢内温度是否在合适温度范围，若是，则执行步骤S4，若否，则执行步骤S3；
S3：关闭所述旁通阀(8)，并运行制冷模式；
S4：检测车厢内湿度，并判断车厢内湿度是否在合适湿度范围，若是，则执行步骤S5，若否，则执行步骤S6；
S5：保持目前运行状态，并执行步骤S4；
S6：开启所述旁通阀(8)，并运行恒温除湿模式；
S7：重复步骤S1-S6。
5.根据权利要求4所述的轨道车辆空调器的恒温除湿方法，其特征在于：步骤S3中，运行制冷模式包括以下步骤：
S1’：比较车厢内温度是否高于目标温度，若是，则执行步骤S2’，若否，则执行步骤S3’；
S2’：提高所述通风机转速和/或提高所述压缩机(1)频率；
S3’：降低所述通风机转速和/或降低所述压缩机(1)频率；
S4’：判断车厢内温度是否在合适温度范围，若是，则执行步骤S4，若否，则重复执行步骤S1’-S3’。
6.根据权利要求4所述的轨道车辆空调器的恒温除湿方法，其特征在于：
步骤S6中，运行恒温除湿模式包括以下步骤：
S1”：分别检测所述蒸发器进风温度和再热盘管出风温度，比较所述再热盘管出风温度是否与所述蒸发器进风温度有差异，若是，则执行步骤S2”-S5”，若否，则执行步骤S6”-S7”；
S2”：比较所述再热盘管出风温度是否低于所述蒸发器进风温度，若是，则执行步骤S3”，若否，则执行步骤S4”；
S3”：增大所述旁通阀(8)的开度；
S4”：减小所述旁通阀(8)的开度；
S5”：重复执行步骤S1”-S4”；
S6”：认为蒸发器进风温度与再热盘管出风温度一致；
S7”：检测车厢内湿度是否在合适范围，若是，则执行步骤S3，若否，则执行步骤S1”。
7.根据权利要求4所述的轨道车辆空调器的恒温除湿方法，其特征在于：步骤S6中进一步包括：通风机低转速运行。
8.根据权利要求4所述的轨道车辆空调器的恒温除湿方法，其特征在于：步骤S3中进一步包括：通风机额定转速运行。
9.根据权利要求4-8任一项所述的轨道车辆空调器的恒温除湿方法，其特征在于：步骤S2中，所述合适温度范围是指车厢内温度偏离目标温度小于或者等于第一预设值。
10.根据权利要求4-8任一项所述的轨道车辆空调器的恒温除湿方法，其特征在于：步骤S4中，所述合适湿度范围包括车厢内湿度小于或者等于目标湿度，以及车厢内湿度高于目标湿度小于或者等于第二预设值。
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