CN105835895B - 轨道车辆空调系统及空气处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轨道车辆空调系统及空气处理方法，每节车厢配备多台室内机，多台室内机分成两部分，一部分专用于处理新风，另一部分专用于处理车内回风，新风和车内回风分别与蒸发器换热后进入静压腔，经过处理后的新风和车内回风在静压腔内进行混合，最后通过车内顶板上的送风口送至车厢内。本发明将多台室内机分成两部分，将新风和回风分别通过不同的室内机处理，这样不但可以根据室外的空气状态灵活处理新风，达到节能的目的，同时，更有利于对车辆的空调系统进行合理的布局，降低成本，大幅减轻总重量，满足车辆运行的更高要求。

Description

轨道车辆空调系统及空气处理方法

技术领域

本发明涉及一种在地铁等轨道车辆上使用的空调系统，特别涉及一种轨道车辆空调系统及空气处理方法，属于轨道车辆空调技术领域。

背景技术

在地铁等轨道车辆中，每节车厢一般配备有两套空调机组，每套空调机组由两个压缩机、两个四通阀、双路冷凝器、双路蒸发器、两个干燥过滤器、分液器、两个节流元件、室内风机和室外风机组成，每个蒸发器和冷凝器都参与两个制冷循环，用于向车厢内送风，保证乘客乘车的舒适性。

现有的轨道车辆空调机组都是采用一体式结构，整体安装于车顶位置，空调机组包括一个壳体，在壳体内分室内侧和室外侧，压缩机、冷凝器、室外风机等部件安装于室外侧，蒸发器、节流元件、室内风机等部件安装于室内侧，在室外侧的壳体上开有进出风口，在室内侧的壳体上开有送风口和回风口，送风口和回风口分别通过送风风道和回风风道与车厢内连通，在车厢内的顶板、侧壁或底板上相应设置有向车厢内送风的送风口和回风口。

上述空调机组，经过蒸发器处理后的空气需经过较长的送风风道才能进入车厢内，冷量或热量在送风风道内有较大的损失，降低了整个空调机组的制冷或制热效率，而且，室内风机需要采用较大功率的送风机，这样才能将经过蒸发器处理的空气送至车厢内，增加了整机的噪音。

为了改善上述问题，在专利号为201120515657.3的“轨道车辆多联式空调机组”的专利中,公开了空调机组采用分体形式，室外机安装在车体外侧，多台室内机安装在车厢内，室外机通过制冷管路与多台室内机相连接，多台所述室内机均匀分布固定于车体一端或两端的侧墙上。但该种空调机组，每台室内机均需要开设新风口和回风口，每台室内机的新风口均需要通过新风风道与车顶的新风入口连接，每台室内机还需要连接一个较短的送风风道与车厢顶板上的多个送风口连接，该种空调机组的整体结构布局相对复杂，成本较高，总重量较重，而且新风和回风必须同时处理，这种处理空气的方法存在不能根据室外机的空气状态灵活处理新风的不足，在一定程度上造成能源的浪费。

发明内容

本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种整体结构布局更加简单合理，成本低，总重量轻，且有利于节能的轨道车辆空调系统。

本发明的另一个主要目的在于，提供一种有利于节能的轨道车辆空调系统的空气处理方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种轨道车辆空调系统，包括至少一套空调机组，每套空调机组由一台室外机及多台室内机组成，室外机和多台室内机之间通过管路连接，在其中至少一台室内机上设置有新风口，与车体上的新风入口连接专用于处理新风，其余的室内机上设置有回风口，与车厢内回风入口连接专用于处理车内回风。

进一步，每台室内机均包括有出风口，多台室内机的出风口与静压腔连通，所述静压腔与车内顶板上的送风口连通。

进一步，多台室内机沿车体长度方向均匀设置，每台室内机包括两个出风口，分别设置在室内机外壳的两侧侧壁上，在室内机的两侧各具有一个静压腔，多台室内机之间同侧的出风口与该侧的静压腔连通。

进一步，所述室内机内包括两个蒸发器，分别对应两个出风口设置，在两个所述蒸发器之间的室内机外壳的顶板上设置新风口或在两个所述蒸发器之间的室内机外壳的底板上设置回风口，在两个蒸发器之间安装室内通风机。

进一步，所述静压腔由车内顶板与车体顶板之间的空间形成。

进一步，在所述室内机上设置出风口的侧壁与车内顶板之间设置一挡板，将所述静压腔与车内顶板上方的其它空间分隔开。

进一步，所述新风口通过新风风道与车体上的新风入口连接，对应每台专用于处理新风的室内机在车体上开设一个新风入口。

进一步，所述回风入口开设在专用于处理回风的室内机下方的车内顶板上，该室内机底板上的回风口与回风入口之间通过密封结构连接。

进一步，在每个所述室内机中设置一个用于将冷凝水强制排出的排水泵。

本发明的另一个技术方案是：

一种轨道车辆空调系统的空气处理方法，每节车厢配备多台室内机，多台室内机分成两部分，一部分专用于处理新风，另一部分专用于处理车内回风，新风和车内回风分别与蒸发器换热后进入静压腔，经过处理后的新风和车内回风在静压腔内进行混合，最后通过车内顶板上的送风口送至车厢内。

综上内容，本发明所述的轨道车辆空调系统及空气处理方法，与现有技术相比，具有如下优点：

(1)本发明将多台室内机分成两部分，一部分专用于处理新风，一部分专用于处理车内回风，将新风和回风分别通过不同的室内机处理，这样不但可以根据室外的空气状态灵活处理新风，达到节能的目的，同时，更有利于对车辆的空调系统进行合理的布局，减少管道的长度，进而使整体结构布局更加简单合理，降低成本，大幅减轻总重量，满足车辆轻量化的更加要求。

(2)本发明将新风和回风分别通过不同的室内机单独处理，还可以实现紧急通风功能，在当轨道车辆主电源无电而由蓄电池供电时，可以将处量回风的室内机关闭，仅开处理新风的室内机，减少供电量，达到省电的目的，以延长蓄电池的供电时间。

(3)本发明利用车内顶板上方的空间作为静压腔，无需单独安装送风风道，减轻重量，结构简单，成本低，送风也更加均匀，也可节省车顶上方的空间，同时也有利于提高车内顶板的整体外观效果。

附图说明

图1是本发明空调系统室内机分布结构示意图；

图2是图1的侧向结构示意图；

图3是本发明空调机组回风处理图；

图4是本发明空调机组新风处理图；

图5是本发明回风室内机结构示意图；

图6是本发明新风室内机结构示意图。

如图1至图6所示，室内机1，回风室内机1a，新风室内机1b，室外机2，车内顶板3，车体顶板4，蒸发器5，出风口6，静压腔7，送风口8，外壳9，侧顶灯带10，室内风机11，挡板12，回风口13，回风入口14，新风口15，新风入口16，新风风道17，通风过滤装置18，通风筒19，通风罩20，通风口21，接水盘22。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1和图2所示，一种轨道车辆空调系统，在每节车厢内备配两套完全独立的空调机组，用于控制车厢内温度、湿度及空气的新鲜度。每套空调机组采用分体式结构，由一台室外机2和多台室内机1组成，一台室外机2同时带动多台室内机1运行，室外机2和室内机1之间通过管路连接，室内机1与室外机2之间还通过通讯电缆实现通讯联系，并最终受控于司机室的中央控制系统，由中央控制系统统一控制各套空调机组的运行。每套空调机组负责车厢一半的制冷量和制热量，这样有利于减少空调机组的连接管路的长度和车内布管，从而减少每套空调机组的充氟量及减少布管的空间，达到减少成本的目的，同时也大大的减少冷媒泄漏的可能。

室内机1的数量可以根据车厢所需新风量、制冷量和制热量的需求而定，本实施例中，每套空调机组优选由一台室外机2和六台室内机1组成，即每节车厢内安装12台室内机1，每台室内机1单独设置温度探对各自独立工作。

所有室内机1均安装于车厢的顶板上方，位于车内顶板3与车体顶板4之间的空间内，室外机2则安装在车体顶板4的上方，这样可以减少室外机2与室内机1之间管路的长度。由于室内机1直接安装于车厢内，经过室内机1处理的冷热空气可以直接作用于车厢内的空间，冷量和热量都能得到最大程度的利用，减少了冷量损失，提高整机的制冷和制热效率。另外，管路长度的减少，也可以减轻重量，降低成本。

多台室内机1可以根据需要任意安装在车内顶板3上方的空间内，为了便于安装及使空调系统布局更加合理，本实施例中，优选将多台室内机1沿着车体的长度方向均匀设置在车体纵向的中央区域内。而且为了尽可能的消除经常开门造成门区的温度波动大的问题，在靠近门侧的室内机1布置的时候相比其它地方的要密一些，保证该区域有较大的制冷量和制热量，减小温度的波动。

本实施例中，每台室外机2内都安装有两套独立的制冷制热系统，每套制冷系统连接三台室内机1。在每台室外机2内安装有两台压缩机、两个汽液分离器、两个冷凝器、两台室外风机、两个四通换向阀等。每台压缩机的排气经过一台冷凝器冷凝后，先后经过分配器分配，形成三条制冷管路分别与三台室内机1中的电子膨胀阀和蒸发器5相连接，三台室内机1内的蒸发器5相互之间并联连接，从蒸发器5出来的冷媒再汇总后流入汽液分离器和压缩机。压缩机、汽液分离器、四通换向阀、冷凝器、电子膨胀阀、蒸发器5等部件连接成封闭的制冷制热系统。每台室外机2内安装有两套独立的制冷制热系统，这样不但可以简化车顶结构及安装过程，而且可以根据客室的温度与设定温度的差值实现全冷(两套制冷系统全部工作)、半冷(只有一套制冷系统工作)、通风、制热的控制，使空调的温度控制精度更高，增加乘客的舒适性。当其中一套制冷制热系统出现故障时，另一套制冷制热系统还可以正常工作，保证车厢内的制冷和制热要求。

如图2、图3和图4所示，本实施例中，将多台室内机1分成两部分，一部分室内机1是专用于处理新风的新风室内机1b，另一部分室内机1是专用于处理车内回风的回风室内机1a。

在每套空调机组的六台室内机1中，可以独立设置一台室内机1专用于处理新风，另外五台室内机1专用于处理车内回风，即两套独立制冷制热系统中一套制冷制热系统连接的三台室内机1中，用一台室内机1专用于处理新风，另两台室内机专用于处理车内回风，另一套制冷制热系统连接的三台室内机1全部用于处理车内回风，此种设置方式，可以将两台用于处理新风的新风室内机1a分设在车厢的最两端，中间的室内机全部为回风室内机1b。

或者，每套空调机组的六台室内机1中，用两台室内机1专用于处理新风，另外四台室内机1专用于处理车内回风，即每套独立制冷制热系统中的三台室内机1中，用一台室内机1专用于处理新风，另两台室内机专用于处理车内回风。此种设置方式，回风室内机1a和新风室内机1b在车体纵向上间隔设置，即每两台新风室内机1b之间设置两台回风室内机1a，这样更有利于新风和车内回风在静压腔24内的混合，保证车厢内的空气质量均匀，保证车厢内每个座位上乘客的舒适性。

如图3和图4所示，每台室内机1具有外壳9，在外壳9内安装有蒸发器5和室内风机11，在外壳9上设置有出风口6，多台室内机1的出风口6与静压腔7连通，静压腔7设置在室内机1的外侧，静压腔7与开设在车内顶板3上的送风口8连通。每台室内机1可以只设置一个出风口6，但为了有利于车厢内的空气流动，使送风更加均匀，实现车厢内送风无死角，提高舒适性，本实施例中优选，每台室内机1上设置有两个出风口6，分别设置在室内机1外壳9的在车宽方向上的两侧侧壁上，在室内机1的两侧各具有一个静压腔7，多台室内机1之间同侧的出风口6与该侧的静压腔7连通。对应每个静压腔7，在车内顶板3上设置有多个送风口8，即在车内顶板3的车宽方向上的两侧均设置有送风口8。经过蒸发器5处理后的新风或回风从两侧的出风口6排出分别进入两侧的静压腔7，经过与蒸发器5换热处理后的新风和车内回风在静压腔7内进行充分的混合，并在静压腔7内得到一定的缓冲，混合后的空气最后通过车内顶板3两侧的多个送风口8送至车厢内。

如图3和图4所示，本实施例中，两侧的送风口8设置在两侧侧顶灯带10的内侧，即靠近车体中心的一侧，室内风机11可以采用功率较小的风机，降低风机运转时的噪音，进一步提高乘坐的舒适性。另外，送风口8与侧顶灯带10并排设置也提高了车厢顶部的整体外观效果。在送风口8的位置沿车体长度方向设置通长的送风格栅，送风格栅中的各个栅条朝向不同，使经过处理后的空气从不同的方向吹向车厢内部，保证车厢内送风均匀且无死角。

如图3和图4所示，静压腔7由车内顶板3与车体顶板4之间的空间形成，无需单独安装送风风道，减轻重量，结构简单，成本低，送风也更加均匀，也可节省车顶上方的空间，降低车内顶板3与车体顶板4之间的高度，同时也有利于提高车内顶板3的整体外观效果。在室内机1上设置出风口6的侧壁与车内顶板3之间还可以设置一挡板12，将静压腔7与车内顶板3上方的其它空间分隔开，这样有利于提高送风速度，更利于车厢内的空气流动。

如图3和图5所示，专用于处理车内回风的回风室内机1a，为全回风室内机，包括一个外壳9，在外壳9内设置有两个蒸发器5、一个室内风机11、两个电子膨胀阀(图中未标示)及电器部件等。在外壳9的底板上开设回风口13，回风口13设置在两个蒸发器5之间，室内风机11对应回风口13也设置在两个蒸发器5之间，两个蒸发器5分别对应两个出风口6设置，为了增加换热量，提高换热效率，蒸发器5可倾斜设置在外壳9内。车内回风从底板上的回风口13进入回风室内机1a内，在室内风机11的作用下向两侧分流，分别与两侧的蒸发器5换热后，从两侧的出风口6流出进入两侧的静压腔7内。

对应每个回风室内机1a底板上的回风口13，在车内顶板3上开设车内回风的回风入口14，多个回风入口14沿车体长度方向开设在车内顶板3的中央区域内，在回风入口14处设置回风格栅。这样，在车厢内形成两侧送风中间回风的空气流动路径，更有利于车厢内的空气流动，使送风更加均匀，实现车厢内送风无死角，提高乘坐的舒适性。

回风室内机1a安装在紧靠车内顶板3的上方，底板上的回风口13与对应的车内顶板3上的回风入口14之间相互紧靠，两者之间可以仅通过密封结构连接，不需要设置现有技术通常设置的回风风道，不但使结构更加简单，大幅减轻重量，降低成本，而且室内风机11靠近回风口13设置，更有利于车内空气流动。密封结构可以采用在回风口13和回风入口14处分别设置环形的金属密封挡圈和金属密封槽，在金属密封槽内安装密封垫，回风室内机1a安装后金属密封挡圈压紧金属密封槽内的密封垫，实现两者之间的密封连接。

如图4和图6所示，专用于处理新风的新风室内机1b，为全新风室内机，包括一个外壳9，在外壳9内设置有两个蒸发器5、一个室内风机11、两个电子膨胀阀(图中未标示)及电器部件等。在外壳9的顶板上开设新风口15，新风口15设置在两个蒸发器5之间，室内风机11对应新风口15也设置在两个蒸发器5之间，两个蒸发器5分别对应两个出风口6设置，为了增加换热量，提高换热效率，蒸发器5均倾斜设置在外壳9内。新风从车体顶板4上的新风入口16进入新风室内机1b内，在室内风机11的作用下向两侧分流，分别与两侧的蒸发器5换热后，从两侧的出风口6流出进入两侧的静压腔7内。

对应每台新风室内机1b顶板上的新风口15，在车体顶板4上开设一个新风入口16，如果每套空调机组的六台室内机1中有一台新风室内机1b，则每节车厢的车体顶板4上开设两个新风入口16，如果每套空调机组的六台室内机1中有两台新风室内机1b，则每节车厢的车体顶板4上开设四个新风入口16。新风入口16与对应的新风口15之间连接一个较短的新风风道17，不但使结构更加简单，大幅减轻重量，降低成本，而且更加有利于实现各室内机1的合理布局。

如图4所示，在新风入口16处设置有通风过滤装置18，通风过滤装置18由通风筒19及通风罩20组成，通风筒19通过螺栓与新风风道17的顶部固定连接，通风罩20为伞形并罩在通风筒19上，在通风罩20的底部与通风筒19的侧壁之间形成通风口21，在通风口21处安装过滤网。车外新风从通风口21处经过过滤网过滤后进入通风罩20内，再通过通风筒19顶部与通风罩20之间的间隙进入通风筒19内，最后通过新风入口16、新风风道17、新风口15进入新风室内机1a内。

无论是回风室内机1a还是新风室内机1b，在只有一个出风口6时，可以只设置一个蒸发器5。还可以采用在两个蒸发器5之间安装一隔断，隔断的两侧各设置一台室内风机11和蒸发器5，隔断将回风口13和新风口15分成两个入口，将新风和车内回风分成两部分，分别对应两侧的出风口。

如图6所示，回风室内机1a和新风室内机1b中的每个蒸发器5的底部均安装一个接水盘22，接水盘22的一侧引出一个排水管，多个接水盘22的排水管汇总至总排水管，排水管沿车体端墙向下延伸，将冷凝水排至车体外。本实施例中，在每个室内机1中设置一个排水泵(图中未示出)，通过排水泵强制将冷凝水排出，保证顺利排水。而且由于每台室内机1都配备一台排水泵，使排水管的布置灵活了许多，大大的减少了因为排水管布置导致冷凝水排水不畅的问题。

在制冷和制热时，车外的新风从车顶上的两个或四个新风入口16分别通过对应的两个或四个新风风道17和新风口15分别进入两个或四个新风室内机1a内，在室内风机11的作用下向两侧分流，分别与两侧的蒸发器5换热后，从两侧的出风口6流出分别进入两侧的静压腔7内。同时，车内的回风从车内顶板3上的八个或十个回风入口14及八个或十个回风室内机1b底板上的回风口13进入回风室内机1a内，在室内风机11的作用下向两侧分流，分别与两侧的蒸发器5换热后，从两侧的出风口6流出分别进入两侧的静压腔7内。新风和车内回风在静压腔7内进行混合，混合后的空气通过车内顶板3两侧的送风口8送至车厢内部，调节车厢内环境的温度、湿度及新鲜度。

该空调系统将新风和回风分别通过不同的室内机1进行处理，每台室内机1仅用于处理新风或处理车内回风，可以增加每台室内机1处理的新风量和回风量，满足轨道车辆的运行要求。

新风利用新风室内机1a单独处理，有利于根据室外的空气状态灵活处理新风，如可以根据室外空气的温度、湿度单独控制新风室内机1a的启停、室内风机20的转速等，还可以智能分配新风室内机1a和回风室内机1b的冷媒流量，实现智能控制，进页提高空调系统的制冷和制热效率，达到节能的目的。

本空调系统中的新风和车内回风，先经过与蒸发器5换热处理，再从室内机1的出风口6流出进入静压腔7内，新风和车内回风在静压腔7内混合，采用的是先处理后混合的处理方式，不是如现有技术中普遍采用的新风和车内回风先进入室内机内部，在室内机内进行混合，混合后再经过蒸发器换热，最后送入车厢内。采用先处理后混合的方式，而且混合是在室内机以外的空间内进行混合，这样可以减少室内机用于混合新风和回风的空间，在一定程度上减少室内机的体积，进而减轻重量，降低成本，该种方式还更有利于使空调系统的布局更加合理。

将新风和回风分别通过不同的室内机1单独处理，还可以实现紧急通风功能，在当轨道车辆主电源无电而由蓄电池供电时，可以将处理回风的回风室内机1b关闭，仅开启处理新风的新风室内机1a，以减少供电量，达到省电的目的，进而可以延长蓄电池的供电时间。

同时，将新风和车内回风分别通过不同的室内机1进行处理，更有利于对车辆的空调系统进行合理的布局，以降低成本，大幅减轻总重量，满足车辆轻量化的更高要求。

对于司机室，可以单独设置一套空调机组，由一台室外机和两台室内机组成，其中一台室内机专用于处理新风，另一台室内机专用于处理车内回风。还可以在司机室内不设置空调机组，而是仅设置一个送风单元，送风单元通过风道与相邻车厢内静压腔连通，将新风和回风混合后的一部分空气送至司机室内，调节司机室内的环境。在司机室与相邻车厢之间的端墙上开设回风口，司机室内的空气经过回风口进入相邻车厢内，再通过车内顶板上的回风入口流回至回风室内机1b内。

如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种轨道车辆空调系统，包括至少一套空调机组，每套空调机组由一台室外机及多台室内机组成，室外机和多台室内机之间通过管路连接，其特征在于：所述室内机安装于车内顶板和车体顶板之间，所述室外机安装于车体顶板上方，在其中至少一台室内机上设置有新风口，与车体上的新风入口连接专用于处理新风，其余的室内机上设置有回风口，与车厢内回风入口连接专用于处理车内回风。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆空调系统，其特征在于：每台室内机均包括有出风口，多台室内机的出风口与静压腔连通，所述静压腔与车内顶板上的送风口连通。

3.根据权利要求2所述的轨道车辆空调系统，其特征在于：多台室内机沿车体长度方向均匀设置，每台室内机包括两个出风口，分别设置在室内机外壳的两侧侧壁上，在室内机的两侧各具有一个静压腔，多台室内机之间同侧的出风口与该侧的静压腔连通。

4.根据权利要求3所述的轨道车辆空调系统，其特征在于：所述室内机内包括两个蒸发器，分别对应两个出风口设置，在两个所述蒸发器之间的室内机外壳的顶板上设置新风口或在两个所述蒸发器之间的室内机外壳的底板上设置回风口，在两个蒸发器之间安装室内通风机。

5.根据权利要求2所述的轨道车辆空调系统，其特征在于：所述静压腔由车内顶板与车体顶板之间的空间形成。

6.根据权利要求5所述的轨道车辆空调系统，其特征在于：在所述室内机上设置出风口的侧壁与车内顶板之间设置一挡板，将所述静压腔与车内顶板上方的其它空间分隔开。

7.根据权利要求1所述的轨道车辆空调系统，其特征在于：所述新风口通过新风风道与车体上的新风入口连接，对应每台专用于处理新风的室内机在车体上开设一个新风入口。

8.根据权利要求1所述的轨道车辆空调系统，其特征在于：所述回风入口开设在专用于处理回风的室内机下方的车内顶板上，该室内机底板上的回风口与回风入口之间通过密封结构连接。

9.根据权利要求1所述的轨道车辆空调系统，其特征在于：在每个所述室内机中设置一个用于将冷凝水强制排出的排水泵。

10.一种轨道车辆空调系统的空气处理方法，每节车厢配备多台室内机，其特征在于：多台室内机分成两部分，一部分专用于处理新风，另一部分专用于处理车内回风，新风和车内回风分别与蒸发器换热后进入静压腔，经过处理后的新风和车内回风在静压腔内进行混合，最后通过车内顶板上的送风口送至车厢内。