CN109878542A - 一种火车卧铺毛细管网辐射空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明的名称是一种火车卧铺毛细管网辐射空调系统，属火车空调技术领域。它包括火车卧铺车厢1、冷/热水机组2、全空气空调机组3、换气装置4、卧铺区5、走廊区6、送风口7、回风口8、送水总管9、回水总管10、毛细管网11、辐射板12、保温棉13、床板14、车外新风15、新鲜空气16、空调送风17、车厢内回风18和流量控制器19。本发明采用毛细管网辐射空调系统和全空气空调系统双系统对同一节卧铺车厢内环境进行控制，能够将同一节火车卧铺车厢内的温度场进行细分，能够满足同一节车厢不同乘客对温度的不同需求，能够降低空调吹风感，降低空调噪音，能够使卧铺区温度场分布更加均匀，并且能够大大降低空调能耗。

Description

一种火车卧铺毛细管网辐射空调系统

技术领域

本发明属于火车空调技术领域，具体涉及一种火车卧铺毛细管网辐射空调系统。

背景技术

当前时代是一个能源日趋匮乏的时代，是一个讲求节能环保的时代，并且随着时代的发展以及人们生活水平的提高，人们对舒适性的要求也越来越高。更加高效的利用和节约能源、保护环境以及提高人体舒适度是今后科技创新的一个必然的发展趋势。

传统的全空气空调系统，是主要通过对流换热的方式实现人体与外界的热交换，具有能耗高、空间温度分布不均、吹风感强、有噪音等缺点。

毛细管网辐射空调系统属于辐射供暖供冷系统，以辐射换热的方式实现人体与外界的热交换，具有能耗低、空间温度分布均匀、无吹风感、无噪音等优点。

我国火车行业发展迅速，火车空调能耗在火车除去运行能耗之外的总能耗中占据70％左右的比例。降低火车空调能耗对节能减排意义重大，并能进一步促进我国火车行业的发展。现在已有的火车空调系统采用的是全空气空调系统，夏季通过向车厢中吹送冷风来控制车厢内的空气温度，冬季采用电加热空气向车厢中吹送热风或者直接在车厢中放置电加热器通过辐射和对流的换热方式来控制车厢内的空气温度，火车车厢中的置换新风以及车厢内的湿负荷均由全空气空调系统承担。由于火车车厢中的空间狭小，传统的全空气空调系统本身具有的吹风感强、有噪音等缺点在火车车厢中表现的更加明显。无论一节车厢中有几名乘客，应用全空气空调系统都需要将整节车厢的温度统一控制在一个让乘客感觉舒适的范围，这必然会导致不必要的能源浪费，并且同一节车厢中的乘客根据个人喜好会对温度有不同的需求，而通过全空气空调系统无法做到针对同一车厢不同乘客的需要单独设置温度，无法做到细分温度场。

发明内容

为了弥补现有火车卧铺空调系统所存在的吹风感强、有噪音和无法细分温度场导致的乘客舒适度低的缺点以及能耗高的问题，本发明提供了一种火车卧铺毛细管网辐射空调系统，可以提高乘客的舒适度并能明显降低空调能耗。

本发明所要解决的技术问题是：在火车卧铺车厢内采用毛细管网辐射空调系统和全空气空调系统双系统来调节车厢内温度、湿度以及置换新风，在每一层的火车卧铺上方安装毛细管网以及辐射板，通过毛细管网辐射空调系统来控制卧铺区温度，调节乘客舒适度，全空气空调系统用于控制车厢走廊区温度以及用于置换新风和承担整个车厢内的湿负荷。由于乘客的热负荷主要由辐射空调系统来承担，降低了全空气空调系统的运行负荷，从而减小全空气空调系统的送风量，并且由于全空气空调系统的出风口设置在走廊区的上方，远离乘客，进一步降低了乘客的吹风感。本发明可以做到将同一节车厢内的温度场进行分区控制，能够细分温度场，满足不同乘客对温度的不同需求，夏季通过全空气空调机组将没有乘客的区域温度控制在32℃左右的较高水平，冬季通过全空气空调机组将没有乘客的区域温度控制在 16℃左右的较低水平，能够降低能量的浪费，由于毛细管网幅射空调系统的运行，通过辐射板与乘客之间进行热交换，能够保证乘客仍然具有良好的舒适度，并且由于毛细管网辐射空调系统夏季供水温度较高以及冬季供水温度较低，还能够提高冷/热水机组的能效比，使火车空调能耗进一步降低。本发明的最终效果不但能实现将同一节车厢内的温度场进行分区，还能够大大降低火车空调能耗，并且由于毛细管网幅射空调系统本身具有的无噪音、温度分布均匀等优点，能够使乘客的舒适度更高。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：在每层火车卧铺的顶部铺设毛细管网以及辐射板，夏季通过安装在火车底部的冷/热水机组为卧铺上方的毛细管网提供供冷所需的冷水，冬季通过冷/热水机组为毛细管网提供供暖所需的热水。在车厢走廊上方设置有出风口，在最下层卧铺下方靠近地板处设置有回风口，车厢中设置的出风口用于为车厢内提供新风，为整个车厢置换新风以及承担整个车厢内的湿负荷，由安装在卧铺上方的毛细管网辐射空调末端来承担乘客的热负荷。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为本发明中火车卧铺车厢辐射空调末端以及进出风口布置图。

图2为本发明中火车卧铺车厢全空气空调机组运行示意图。

图3为本发明中火车卧铺车厢冷/热水机组供水示意图。

图中：1、火车卧铺车厢；2、冷/热水机组；3、全空气空调机组；4、换气装置；5、卧铺区；6、走廊区；7、送风口；8、回风口；9、送水总管；10、回水总管；11、毛细管网； 12、辐射板；13、保温棉；14、床板；15、车外新风；16、新鲜空气；17、空调送风；18、车厢内回风；19、流量控制器。

具体实施方式

以下结合实施例并对照附图对本发明进行详细说明：

如图1、图2和图3所示，本发明包括火车卧铺车厢1、冷/热水机组2、全空气空调机组3、换气装置4、卧铺区5、走廊区6、送风口7、回风口8、送水总管9、回水总管10、毛细管网11、辐射板12、保温棉13、床板14、车外新风15、新鲜空气16、空调送风17、车厢内回风18以及流量控制器19。

如图1所示，图1是一个设置有两层卧铺的火车卧铺车厢1，第一层卧铺的床铺不需要设置毛细管网辐射空调系统，因而只由一层支撑乘客的床板14组成，第二层卧铺的床铺由于既要与第一层卧铺上的乘客进行辐射换热，又要起到支撑第二层卧铺上乘客的作用，因而第二层卧铺的床铺由下往上依次由辐射板12、毛细管网11、保温棉13以及床板14组成，保温棉的作用是防止毛细管网11中的冷/热量向上方传播，保证毛细管网11中的冷/热量只能向下传播，在车顶位置同样布置有毛细管网辐射空调系统，用于与第二层卧铺上的乘客进行辐射换热，但由于不需要承载乘客，因而车厢顶部安装的毛细管网辐射空调系统结构从下往上依次为辐射板12、毛细管网11以及保温棉13三部分。

如图1和图2所示，火车卧铺车厢1分为卧铺区5和走廊区6两部分，整个火车卧铺车厢1内的置换新风以及湿负荷由全空气空调机组3以及换气装置4来承担，换气装置4 首先吸入车外新风15，之后将处理后的新鲜空气16送入全空气空调机组3，而车厢内回风 18也通过设置在最底层卧铺下方的回风口8回到全空气空调机组3中，全空气空调机组3在将进入的新鲜空气16和车厢内回风18进行处理后，通过空调送风17经设置在走廊区6上方的送风口7送入火车卧铺车厢1中，从而实现为火车卧铺车厢1置换新风、将火车卧铺车厢 1温度控制在一个较高(夏季)和较低(冬季)水平以及调节整个火车卧铺车厢1中空气湿负荷的目的。

如图1和图3所示，卧铺区5中乘客的热负荷由毛细管网幅射空调系统承担。根据采暖以及制冷需求，由冷/热水机组2为系统提供所需的冷/热水，从冷/热水机组2出来的冷/热水，先通过送水总管9进入到火车卧铺车厢1，经由各个支路进入到不同卧铺上方的毛细管网11，进入毛细管网11后的冷/热水通过辐射板12将冷/热量传送到辐射板12下方的卧铺区5，换热后的冷/热水从毛细管网11流出后最终汇集到回水总管10，然后通过回水总管10流回到冷/热水机组2，每个卧铺上方的毛细管网11的进水总管前都安装有流量控制器19，乘客可以自行调节流量控制器19的阀门开度来控制向自己卧铺区输送的冷/热量，从而满足不同乘客对温度的不同需求。冷/热水机组2制取冷/热水的方式根据实际情况选用不同的制冷制热装置，冷水中的冷量可以由传统空调器的蒸发器制取，热量可以由传统空调器的冷凝器制取，也可以通过电加热来制取热水，或者通过锅炉燃烧燃料来将水加热等等。

本发明的工作过程是：夏季，当火车卧铺车厢1内的温度高于32℃时，同时运行冷/热水机组2、全空气空调机组3以及换气装置4，换气装置4首先吸进车外新风15，将车外新风15进行处理后将新鲜空气16输送给全空气空调机组3，同时车厢内回风18也进入到全空气空调机组3，全空气空调机组3进行制冷并将新鲜空气16和车厢内回风18处理后向火车卧铺车厢1内进行空调送风17，将火车卧铺车厢1内的温度控制在32℃以下，并且保证车厢内的置换新风以及将车厢内空气湿度控制在50％左右，车厢内回风18则通过回风口8重新回到全空气空调机组3，同时冷/热水机组2产生冷水，通过送水总管9输送到火车卧铺车厢 1内，对于有乘客的卧铺，乘客根据自身需要可自动调节所处卧铺上对应的毛细管网11进水总管前的流量控制器19来达到控制对应毛细管网辐射空调制冷量的输出，从而达到自己满意的舒适度，而没有乘客的卧铺由于对应的流量控制器19处于关闭状态，卧铺上方的毛细管网辐射空调系统没有冷量输出，温度与走廊区6基本相同，处于较高的温度水平，但由于没有乘客长时间停留，也就不会对乘客舒适度造成不利影响。冬季，当火车卧铺车厢1内的温度低于16℃时，同时运行冷/热水机组2、全空气空调机组3以及换气装置4，换气装置4首先吸进车外新风15，将车外新风15进行处理后将新鲜空气16输送给空调机组3，同时车厢内回风18也进入全空气空调机组3，全空气空调机组3进行制热并将新鲜空气16和车厢内回风18处理后向火车卧铺车厢1内进行空调送风17，将火车卧铺车厢1内的温度控制在16℃以上，并且保证车厢内的空气质量以及将车厢内空气湿度控制在50％左右，车厢内回风18 则通过回风口8重新回到全空气空调机组3，同时冷/热水机组2产生热水，通过进水总管9 输送到火车卧铺车厢1内，对于有乘客的卧铺，乘客根据自身需要可自动调节所处卧铺上对应的毛细管网11进水总管前的流量控制器19来达到控制对应毛细管网辐射空调的制热量输出，从而达到自己满意的舒适度，而没有乘客的卧铺由于对应的流量控制器19处于关闭状态，卧铺上方的毛细管网辐射空调系统没有热量输出，温度与走廊区6基本相同，处于较低的温度水平，但由于没有乘客长时间停留，因而不会对乘客舒适度造成不利影响。

为使火车卧铺车厢1中的卧铺区5与走廊区6实现更大的温差并为乘客创造更高的私密空间，还可在卧铺区5靠近走廊区6一侧安装床帘来将卧铺区5与走廊区6更好的隔开，由于床帘与卧铺之间会有较大的空隙，因而不会对全空气空调机组3为卧铺区5置换新风以及承担卧铺区5空气中湿负荷造成太大影响。

尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式只是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (5)

1.一种火车卧铺毛细管网辐射空调系统，其特征在于：该系统由火车卧铺车厢1、冷/热水机组2、全空气空调机组3、换气装置4、卧铺区5、走廊区6、送风口7、回风口8、送水总管9、回水总管10、毛细管网11、辐射板12、保温棉13、床板14、车外新风15、新鲜空气16、空调送风17、车厢内回风18以及流量控制器19组成。

2.根据权利要求1所述的一种火车卧铺毛细管网辐射空调系统，其特征在于，该系统将火车卧铺车厢1分为卧铺区5和走廊区6，通过毛细管网幅射空调系统和全空气空调系统两个系统来对同一节火车卧铺车厢1内的环境进行控制，通过全空气空调系统将夏季整个火车卧铺车厢1内的环境温度控制在一个较高水平，将冬季整个火车卧铺车厢1内的环境温度控制在一个较低水平，并由全空气空调系统来承担整个火车卧铺车厢1内的新风负荷以及湿负荷，对于有乘客的卧铺区5，通过毛细管网幅射空调系统来与乘客之间进行热量交换，使乘客的舒适度达到更高的水平。由于走廊区6以及没有乘客的卧铺区5夏季温度控制在较高水平，冬季控制在较低水平，降低对无人区域的温度要求，因而可以减少能量的不必要浪费，而对于有乘客的卧铺区5，由毛细管网幅射空调系统来对该区域温度进行调节，并与人体之间进行辐射换热，可以使乘客仍然保持很高的舒适度。

3.根据权利要求1所述的一种火车卧铺毛细管网辐射空调系统，其特征在于，该系统能够实现将同一节卧铺车厢中的温度场进行分区，对于有乘客的卧铺，乘客可以根据个人对温度的不同需求自行调节自己铺位上方毛细管网11进水总管处的流量控制器19，控制流入自己铺位上方的毛细管网11中的冷/热水流量，进而实现控制乘客与毛细管网幅射空调系统间换热量，满足不同乘客对温度的不同需求。而对于没有乘客的卧铺，毛细管网11进水总管前的流量控制器19处于关闭状态，毛细管网辐射空调系统与该区域之间没有冷热量的交换，该区域的温度与走廊区6的温度基本相同，夏季处于较高水平，冬季处于较低水平。

4.根据权利要求1所述的一种火车卧铺毛细管网辐射空调系统，其特征在于，该系统采用毛细管网辐射空调系统来调节卧铺区5中乘客的热负荷，并且毛细管网幅射空调系统能够使温度场更加均匀，保证人体舒适度，可以更好的利用低品位能源，提高冷/热水机组能效比，进一步降低空调能耗。

5.根据权利要求1所述的一种火车卧铺毛细管网辐射空调系统，其特征在于，该系统是通过毛细管网幅射空调系统来承担乘客的热负荷，可以降低全空气空调系统工作负荷，全空气空调系统的送风量将会大大减小，并且将送风口设置在走廊区6的上方，远离乘客，而毛细管网幅射空调末端本身没有噪音，最终效果会导致空调吹风感变弱，噪音变小，乘客舒适度进一步提高。