轨道交通车辆变频热泵空调.pdf

本发明涉及一种轨道交通车辆变频热泵空调，它包括并排于中部的两个压缩冷凝单元与位于左右两侧的蒸发单元；每个压缩冷凝单元包括变频压缩机、低压开关、低压传感器、高压开关、高压传感器、排气单向阀、四通换向阀、室外侧换热风机、室外侧换热器、除霜温度传感器、干燥过滤器、视液镜、电子膨胀阀、低压侧储液器、冷媒预分配器、单向阀与电磁阀；每个蒸发单元均包括室内侧换热器、室内侧通风机、补偿用电加热器、气液分离器、变频器、回风口、新风口、送风口与新风温度传感器，在所述室内侧换热器的附近设有室内侧通风机与补偿用电加热器。本发明同时实现了车厢温控舒适性和良好的节能效果。

1.   一种轨道交通车辆变频热泵空调，其特征是：它包括并排于中部的两个压缩冷凝单元与位于左右两侧的蒸发单元；
每个压缩冷凝单元包括变频压缩机（1）、低压开关（2）、低压传感器（3）、高压开关（4）、高压传感器（5）、排气单向阀（6）、四通换向阀（7）、室外侧换热风机（8）、室外侧换热器（9）、除霜温度传感器（10）、干燥过滤器（11）、视液镜（12）、电子膨胀阀（13）、低压侧储液器（14）、冷媒预分配器（15）、单向阀（16）与电磁阀（17），在所述室外侧换热器（9）的附近设有室外侧换热风机（8）；
每个蒸发单元均包括室内侧换热器（18）、室内侧通风机（19）、补偿用电加热器（20）、气液分离器（21）、变频器（22）、回风口（23）、新风口（24）、送风口（25）与新风温度传感器（26），在所述室内侧换热器（18）的附近设有室内侧通风机（19）与补偿用电加热器（20），在所述室内侧通风机（19）的附近设置回风口（23）、新风口（24）与送风口（25），在新风口（24）附近设置新风温度传感器（26）。

2.  如权利要求1所述的轨道交通车辆变频热泵空调，其特征是：所述变频压缩机（1）与高压开关（4）相连，高压开关（4）与高压传感器（5）相连，高压传感器（5）与排气单向阀（6）相连，排气单向阀（6）与四通换向阀（7）相连，四通换向阀（7）与室外侧换热器（9）相连，室外侧换热器（9）与除霜温度传感器（10）相连，除霜温度传感器（10）与干燥过滤器（11）相连，干燥过滤器（11）与视液镜（12）相连，视液镜（12）与电子膨胀阀（13）相连，电子膨胀阀（13）与低压侧储液器（14）相连，低压侧储液器（14）与冷媒预分配器（15）相连，冷媒预分配器（15）与室内侧换热器（18）相连；四通换向阀（7）与气液分离器（21）相连，气液分离器（21）与低压传感器（3）相连，低压传感器（3）与低压开关（2）相连，低压开关（2）与变频压缩机（1）相连；四通换向阀（7）与室内侧换热器（18）相连；单向阀（16）与电磁阀（17）串联后一端并联接在除霜温度传感器（10）与干燥过滤器（11）之间的管路上，单向阀（16）与电磁阀（17）串联后一端并联接在电子膨胀阀（13）与低压侧储液器（14）之间的管路上。

轨道交通车辆变频热泵空调
技术领域
本发明涉及一种变频热泵空调，本发明尤其是涉及一种轨道交通车辆变频热泵空调。
背景技术
目前，轨道交通车辆的空调现状是：
1）空调系统采用定频制冷系统满足夏季制冷需求，采用电加热满足冬季采暖需求。定频制冷系统为满足车厢温度分布均匀性采用在制冷系统内增加脉冲式热气旁通调节空调输出能力；
2）空调系统采用变频制冷系统满足夏季制冷需求，采用电加热满足冬季采暖需求。制冷季节变频制冷系统通过调节变频压缩机运行频率满足车厢内负荷变化，可更好满足车厢温度分布均匀性。制热季节制冷系统停止运行，开启电加热和通风机满足采暖需求。冬季车厢内使用电加热供暖时，供暖能力通过分档控制结合通断来实现温度分布均匀性控制。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种在夏季为客室提供精确温度控制、在冬季利用热泵采暖实现节能环保优势的轨道交通车辆变频热泵空调。
按照本发明提供的技术方案，所述轨道交通车辆变频热泵空调，它包括并排于中部的两个压缩冷凝单元与位于左右两侧的蒸发单元；
每个压缩冷凝单元包括变频压缩机、低压开关、低压传感器、高压开关、高压传感器、排气单向阀、四通换向阀、室外侧换热风机、室外侧换热器、除霜温度传感器、干燥过滤器、视液镜、电子膨胀阀、低压侧储液器、冷媒预分配器、单向阀与电磁阀，在所述室外侧换热器的附近设有室外侧换热风机；
每个蒸发单元均包括室内侧换热器、室内侧通风机、补偿用电加热器、气液分离器、变频器、回风口、新风口、送风口与新风温度传感器，在所述室内侧换热器的附近设有室内侧通风机与补偿用电加热器，在所述室内侧通风机的附近设置回风口、新风口与送风口，在新风口附近设置新风温度传感器。
所述变频压缩机与高压开关相连，高压开关与高压传感器相连，高压传感器与排气单向阀相连，排气单向阀与四通换向阀相连，四通换向阀与室外侧换热器相连，室外侧换热器与除霜温度传感器相连，除霜温度传感器与干燥过滤器相连，干燥过滤器与视液镜相连，视液镜与电子膨胀阀相连，电子膨胀阀与低压侧储液器相连，低压侧储液器与冷媒预分配器相连，冷媒预分配器与室内侧换热器相连；四通换向阀与气液分离器相连，气液分离器与低压传感器相连，低压传感器与低压开关相连，低压开关与变频压缩机相连；四通换向阀与室内侧换热器相连；单向阀与电磁阀串联后一端并联接在除霜温度传感器与干燥过滤器之间的管路上，单向阀与电磁阀串联后一端并联接在电子膨胀阀与低压侧储液器之间的管路上。
本发明在夏季采用变频制冷系统调节车厢温度，达到变频节能性和舒适性；本发明在冬季通过四通换向阀切换实现车厢内热泵供热，完全取代电加热供暖，同时对冬季供暖时，车厢内温度分布控制可通过对频率无级调节，可同时改善冬季车厢内温度分布。
本发明同时实现了车厢温控舒适性和良好的节能效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的系统原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
该轨道交通车辆变频热泵空调，它包括并排于中部的两个压缩冷凝单元与位于左右两侧的蒸发单元；
每个压缩冷凝单元包括变频压缩机1、低压开关2、低压传感器3、高压开关4、高压传感器5、排气单向阀6、四通换向阀7、室外侧换热风机8、室外侧换热器9、除霜温度传感器10、干燥过滤器11、视液镜12、电子膨胀阀13、低压侧储液器14、冷媒预分配器15、单向阀16与电磁阀17，在所述室外侧换热器9的附近设有室外侧换热风机8；
每个蒸发单元均包括室内侧换热器18、室内侧通风机19、补偿用电加热器20、气液分离器21、变频器22、回风口23、新风口24、送风口25与新风温度传感器26，在所述室内侧换热器18的附近设有室内侧通风机19与补偿用电加热器20，在所述室内侧通风机19的附近设置回风口23、新风口24与送风口25，在新风口24附近设置新风温度传感器26。
所述变频压缩机1与高压开关4相连，高压开关4与高压传感器5相连，高压传感器5与排气单向阀6相连，排气单向阀6与四通换向阀7相连，四通换向阀7与室外侧换热器9相连，室外侧换热器9与除霜温度传感器10相连，除霜温度传感器10与干燥过滤器11相连，干燥过滤器11与视液镜12相连，视液镜12与电子膨胀阀13相连，电子膨胀阀13与低压侧储液器14相连，低压侧储液器14与冷媒预分配器15相连，冷媒预分配器15与室内侧换热器18相连；四通换向阀7与气液分离器21相连，气液分离器21与变频压缩机1相连；四通换向阀7与室内侧换热器18相连；单向阀16与电磁阀17串联后一端并联接在除霜温度传感器10与干燥过滤器11之间的管路上，单向阀16与电磁阀17串联后一端并联接在电子膨胀阀13与低压侧储液器14之间的管路上。
从图1可以看出，机组端部回风从回风口23与新风口24混合后进入混合腔，即室内侧蒸发器入口18，换热后从端部送风口25送往客室车厢。其中变频器22布置在机组混合腔内，保证良好工作环境温度，变频器输出端连接变频压缩机1，变频器电源和控制信号通过空调控制盘和控制器提供。大部分系统管路和制冷配件布置在冷凝段。
变频热泵空调具体的实施方式通过图2说明，在图2中，变频热泵制冷循环按照如下流程：变频压缩机1将吸入的低温低压气体压缩为高温高压后排出，设置排气单向阀6防止停机噪音，及长期停机冷媒迁移，通过四通换向阀7，高温高压冷媒气体进入室外侧换热器9，液态冷媒通过液管干燥过滤器11、视液镜12，然后通过电子膨胀阀13的节流作用，实现降温降压，先进入低压侧储液器14，而后进入室内侧换热器18，从客室内循环空气中吸取热量，从而输出制冷能力。
变频空调除湿循环与制冷循环基本一致，区别在于除湿循环时，依据车厢内客室温度传感器及客室湿度传感器数值，调节室内通风机19的频率，并调节电子膨胀阀13的目标过热度数值，从而调节制冷循环蒸发温度，调节变频热泵机组除湿能力，并可依据客室车厢温度目标，控制补偿用电加热器20。可在目标湿度范围内实现温度优先，也可实现在客室目标温度范围湿度度优先。
变频热泵过渡季节冷负荷或者热负荷均较小时，无论通过制冷循环或者热泵循环均会造成较大的能量浪费，变频热泵空调优先通过室外温度传感器和湿度传感器，室内温度传感器和湿度传感器，同时结合车辆客室载重信号调节新风门回风门比例，依据实际要求调节室内通风机19的频率，利用新风平衡车厢内温湿负荷。
变频热泵制热循环按照如下流程：变频压缩机1将吸入的低温低压气体压缩为高温高压后排出，设置排气单向阀6防止停机噪音，及长期停机冷媒迁移，通过四通换向阀7，高温高压冷媒气体进入室内侧换热器18，液态冷媒通过低压侧储液器14，经双向电子膨胀阀13节流降温降压，低温液态通过干燥过滤器11，而后进入室外侧换热器18膨胀吸热，从车厢外循环空气中吸取热量，从而向客室内输出制热能力。
冬季正常制热循环室外换热器从车厢外环境空气中吸取热量，室外侧换热器温度会低于0℃从而在制热过程逐渐累积霜层，为提高制热效率，根据需要会进行化霜循环。防止客室车厢内温度波动，机组两个回路采用间隔除霜。除霜开始后依据车厢内客室温度、机组回风温度以及室外新风温度决定是否开启补偿用电加热器20。本变频热泵发明化霜循环具体过程如下：通过计算室外新风温度传感器26、除霜传感器10温度达到除霜条件后，立即对四通换向阀7的线圈断电，切换冷媒流向，降低室外侧换热风机8的转速，切换电子膨胀阀13开度为除霜初始开度，变频压缩机1的频率立即切换为至除霜初始频率，忽略低压开关2的信号，设定时间后调节变频压缩机1的频率，并恢复电子膨胀阀13为正常逻辑控制，之后持续检测除霜温度传感器10以及系统的高压传感器5，当达到退出除霜条件后，开启电磁阀17后，切换四通换向阀7模式，调节电子膨胀阀13开度为除霜退出初始开度，恢复室外换热风机8正常运行，调节变频压缩机的频率为除霜退出初始频率，设定时间后变频压缩机1、电子膨胀阀13正常控制逻辑调节，恢复正常制热循环。
室内通风机19可通过变频控制，依据车厢内外空气焓差，通过调节风机频率及新风门回风门角度达到过渡季节通风节能效果。室外侧换热风机8可通过变频控制，无论夏季制冷还是冬季采暖实现部分负荷条件下进一步实现节约电能，降低噪音的环保效果。
本发明的轨道交通车辆变频热泵空调，夏季制冷时空调制冷能力调节通过空调控制器与变频器交换指令调节压缩机运行频率，保证客室负荷需求与变频空调系统输出能力相匹配，提供更精确的车厢温控精度。冬季采暖时通过四通换向阀切换实现热泵制热，充分利用热泵采暖节能环保优势，同时结合频率调节，实现冬季车厢内的温控舒适性。