一种用于集装箱的柜式空调系统及集装箱的制作方法

本实用新型涉及一种空调系统，尤其涉及一种用于集装箱的空调系统。

背景技术：

上世纪60年代起，集装箱就已经发展成为一种多级联运的国际通用的运输工具。使用集装箱转运货物，可以直接在发货人的仓库装货，运输到收货人的仓库卸货，中途更换车、船时，无须将货物从箱内取出换装。集装箱作为国际货运的主要载体，由于其具备运输安全性高，作业简单，包装材料省，装卸效率高，运输成本低，便于自动化管理等诸多优点，而被广泛地用于空运、航运和陆运结合的多种联合运输方式中，其被认为是海、陆、空运输的重要载体。

加压集装箱主要用于如沙漠、近海石油钻井平台等危险区域。这些危险区域中复杂严苛的使用环境对集装箱内使用的空调系统提出了很高的要求，例如：能够在外界53℃高温环境下正常运行，并维持箱内24℃舒适温度；某些地区不但使用环境复杂严苛，而且夏热冬冷；能够在沿海高湿度、高盐雾环境下不腐蚀；符合国外对防爆区域设备的要求；符合ATEX、DNV等行业规范的要求；能够在世界各国范围内通用；50/60Hz通用。

然而，国内尚没有完全符合上述要求的空调系统。普通舒适性空调通常只能适应最高35℃温度环境，如果超出该温度，就会出现运行压力升高，冷凝效果差，制冷效率严重下降甚至不制冷，制冷管道焊接处容易泄露，压缩机保护或出现故障，使用寿命减少等问题。因此期望获得一种用于集装箱的空调系统，该空调系统能符合复杂严苛的使用环境中的要求，在该领域填补国内空白。

技术实现要素：

本实用新型的目的之一在于提供一种用于集装箱的柜式空调系统，该空调系统能应用于集装箱尤其是加压集装箱，并能适用于复杂严苛的使用环境，如沙漠、近海石油钻井平台等危险区域，尤其适合于夏热冬冷地区。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种用于集装箱的柜式空调系统，其包括：

壳体，该壳体上开设有送风口和回风口；

至少一台风机，所述风机容置于所述壳体内；

至少一台蒸发器，所述蒸发器容置于所述壳体内；

至少一台压缩机，所述压缩机容置于所述壳体内；以及

冷凝器，所述冷凝器与所述蒸发器和压缩机分别连接；

其中，所述风机、所述蒸发器以及所述压缩机在所述壳体内自上而下依次排布。

此外，本实用新型所述的用于集装箱的柜式空调系统的壳体上还可以设有新风口。

本实用新型所述的用于集装箱的柜式空调系统，其通过在壳体内从上到下紧凑地依次设置送风的风机、蒸发器、压缩机的柜式设计，使得尽量节省了集装箱内部有限的空间。本实用新型的柜式空调系统能应用于集装箱尤其是正压集装箱，并能适用于复杂严苛的使用环境，如沙漠、近海石油钻井平台等危险区域，尤其适合于夏热冬冷地区。

进一步地，所述柜式空调系统至少包括一第一制冷工作回路和一第二制冷工作回路；所述第一制冷工作回路和所述第二制冷工作回路被设置成可单独运作或同时运作。

由于在复杂严苛的使用环境中，柜式空调系统各部件容易出现故障，一旦出现故障，则无法有效控制集装箱内部工作区环境的温度，尤其在集装箱外部环境温度非常高(例如53℃)的情况下，集装箱内部工作区环境的温度将迅速升高，对于人员的生活作息质量非常不利。通过设置两条即可单独运行又可同时运行的制冷工作回路，不但满足单回路运作时进行切换检修的要求，又可根据实际环境提升制冷效果。

进一步地，所述第一制冷工作回路包括第一蒸发器、第一压缩机、第一冷凝器以及第一热力膨胀阀，所述第一热力膨胀阀与所述第一蒸发器连接；所述第二制冷工作回路包括第二蒸发器、第二压缩机、第二冷凝器以及第二热力膨胀阀，所述第二热力膨胀阀与所述第二蒸发器连接；所述风机指向所述送风口。

上述方案中，两条相对独立的制冷工作回路相互之间保持一定的独立性，充分确保了工作的安全性。

此外，在本技术方案中，风机也可以设置为至少两台，该至少两台风机均指向所述送风口，且该至少两台风机分别与第一制冷工作回路和第二制冷工作回路对应设置。

进一步地，所述第一蒸发器和所述第二蒸发器成上下层叠设置。

上述方案中，通过叠置第一蒸发器和第二蒸发器，使得它们在壳体内的排布更为紧凑，提高空间利用率，做大最大化释放集装箱内部空间的目的。

进一步地，所述第一蒸发器和所述第二蒸发器的下方设有至少一冷凝水盘，所述冷凝水盘的出水口连通壳体外部。

上述方案中，冷凝水盘将冷凝过程中产生的水滴集中收集排出，防止冷凝水滴对下方的第一压缩机和第二压缩机造成损害，提高了柜式空调系统的安全系数和使用寿命。

进一步地，所述风机的出风方向与所述冷凝器中的冷凝剂的流动方向呈对流设置。

如此设置使得高温高压冷凝剂和冷却空气逆向地流动，当高、低温介质的进口温度一定时，冷凝器逆流换热比顺流换热有更大的传热平均温差，因而有更大的换热量，换热量约比顺流布置高3％～4％。

进一步地，所述柜式空调系统还包括至少一条制热工作回路，所述制热工作回路包括至少一台加热器，所述加热器容置于所述壳体内，并位于所述第一蒸发器和第二蒸发器的上方。

上述方案中，在两条制冷工作回路的基础上增加单独的制热工作回路，制热时，制冷工作回路不运行，只有电加热器运行。因此，制冷工作回路不需要四通换向阀装置，避免因四通阀故障引起的系统问题。另一方面，客户不需要调节膨胀阀，调节制冷剂流量，方便了客户操作。减少空调部件，意味着减少故障的可能性。单独的电加热器，故障率极低。该制热工作回路设置了2级温度保护器，防止加热器温度过高，安全可靠。两条制冷工作回路以及一条制热工作回路既能制冷又能制热，从而满足了人员的高质量生活作息的需求。

进一步地，所述送风口开设于所述壳体的正面上部，所述回风口开设于所述壳体的侧面下部。

上述方案中，指向集装箱箱体内部空间的表面为正面，与其相邻的表面为侧面。位于侧面的回风口使得集装箱内气流组织合理，能引导风从侧面回流，起到对壳体侧面其他设备进行间接降温的作用。此外，一方面防止进回风气流短路，另一方面降低了压缩机噪声对室内的影响。

进一步地，所述送风口为格栅结构以直接送风，或为孔洞结构并与送风管道联通，所述送风管道上设有若干出风口。

上述方案中，通过改变送风口的结构可以实现多种送风方式，便于根据集装箱实际使用情况进行风道布置。

进一步地，所述冷凝器的翅片为V型波纹翅片。

上述方案中，采用V型波纹翅片能有效增加换热效率，同时有效加强其结构的紧密性。

更进一步地，上述用于集装箱的空调系统中，所述V型波纹翅片为铜箔V型波纹翅片。也就是说，该V型波纹翅片采用铜箔片制成的。

由于普通铝箔片容易受盐雾腐蚀，其适用环境十分有限，尤其无法适用高温高盐雾地区。因此采用铜箔片的V型波纹翅片，能提高冷凝器的耐腐蚀性，同时提高其散热速度。

更进一步地，上述用于集装箱的空调系统中，所述不锈钢外壳为316不锈钢外壳。

上述方案中，316不锈钢能适应高盐雾地区恶劣的使用环境，延长使用寿命。

进一步地，本实用新型所述的用于集装箱的空调系统中，所述压缩机为柔性涡旋压缩机。

上述方案中，所述柔性涡旋压缩机具有耐高温的特点，使得本实用新型的集装箱空调系统更适于高温环境中的运作，确保工作回路的正常运作和内部工作人员的舒适度。

进一步地，该用于集装箱的柜式空调系统还包括一主电路和一控制电路，所述主电路包括依次连接的断路器和用于控制压缩机和风机的电机，所述控制电路包括依次连接的相序保护器、时间继电器、高低压控制器、报警指示、温控器和交流触电器；其中，所述温控器用于预设温度，并将实际室温与所述预设温度进行比较，比较后的判断结果被传送给所述断路器，所述断路器控制所述电机的启动或停止。

上述方案中，省略传统的控制电路板，直接采用元器件之间的控制逻辑进行电路的控制。避免了电路板繁杂的维修，便于电路的维护。便于客户进行检修和替换，不需要寻找可适配的电路板，降低了维修难度和成本。

在本技术方案中，报警指示可以是声、光报警元件，或是本领域内技术人员知晓的其他起到报警指示作用的元件。

本实用新型还提供一种集装箱，该集装箱包括上述任一所述用于集装箱的空调系统。

进一步地，该电箱上设有第一压缩机状态指示灯、第二压缩机状态指示灯、冷凝器状态指示灯。其中，每个状态指示灯均包括用于指征高压保护、低压保护，过载保护以及相序保护的分指示灯。以便于用户判断故障类型。

本实用新型所述的集装箱，所述送风的风机将冷风/热风从所述送风口送出，经过所述风道最后从所述若干个出风口排出。该方案充分利用了吊顶空间，使送风更均匀，尤其适合于20尺以上，长度大于送风距离的集装箱。

本实用新型所述的用于集装箱的柜式空调系统具有以下有益效果：

(1)能应用于集装箱尤其是加压集装箱，并能适用于复杂严苛的使用环境，尤其能适用于如沙漠、近海石油钻井平台等危险区域。

(2)故障率低，既能制冷又能制热，从而满足了人员的高质量生活作息的需求。

(3)保证始终至少有一路工作回路可以正常投入工作状态，并且不会影响故障检修或者定期保养，从而更加有效地满足了人员的高质量生活作息的需求，更加适用于复杂严苛的使用环境。

(4)按需投入工作回路，从而高效节能。

(5)可配置独立电气系统，控制方便，显示工作状态和预警。

(6)通过设置送风口、回风口的位置，使得集装箱内气流组织更加合理。

(7)充分利用吊顶空间，使送风更均匀，尤其适合于20尺以上，长度大于送风距离的集装箱。

本实用新型所述的集装箱由于具有上述所提及的任意一种柜式空调系统，同样具有上述相应的优点和有益效果。

附图说明

图1为本实用新型所述的用于集装箱的柜式空调系统在一种实施方式下的壳体内的结构示意图。

图2为本实用新型所述的用于集装箱的柜式空调系统在一种实施方式下的设于集装箱内的正面结构示意图。

图3为本实用新型所述的用于集装箱的柜式空调系统在一种实施方式下的设于集装箱内的背面结构示意图。

图4为本实用新型所述的用于集装箱的柜式空调系统在一种实施方式下的工作回路图。

图5为本实用新型所述的用于集装箱的柜式空调系统在一种实施方式下的冷凝器的结构示意图。

图6为本实用新型所述的集装箱在一种实施方式下的内部俯视结构图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体的实施方式来对本实用新型所述的用于集装箱的柜式空调系统及集装箱作进一步的解释说明，但是该解释说明并不构成对本实用新型技术方案的不当限定。

实施例1

如图1所示，结合参考图2-图3，该实施方式中的柜式空调系统包括壳体1，其正面上部开设有送风口A，该送风口A采用格栅式面板直接出风(见图2)，且朝向集装箱内部工作区；侧面下部开设有回风口B；背面底部还开设有新风口B1。

壳体1内的上部设有两个送风的风机2，壳体1内的中部设有加热器3，加热器3下方设有双层蒸发器4。此外，壳体1内的下部还设有两台压缩机5。在双层蒸发器4的下方设有用于收集冷凝水的冷凝水盘7，该冷凝水盘7联通壳体1的外部以及时排出冷凝水，从而防止冷凝水对位于其下方的两台压缩机造成损害。在该壳体1的一边还设有一个双层冷凝器6(见图3)，其独立于壳体1而设置。

上述双层蒸发器4包括第一蒸发器41和第二蒸发器42；两个压缩机5包括第一压缩机51和第二压缩机52，双层冷凝器6包括第一冷凝器61和第二冷凝器62(见图3)。

再结合图4所示，本实施方式中的用于集装箱的柜式空调系统包括第一制冷工作回路C和第二制冷工作回路D。其中，第一制冷工作回路C包括依次连接的第一蒸发器41、第一压缩机51、第一冷凝器61和第一膨胀阀81，其中第一膨胀阀81与第一蒸发器41连接；第二制冷工作回路D包括依次连接的第二蒸发器42、第二压缩机52、第二冷凝器62和第二膨胀阀82，其中第二膨胀阀82与第二蒸发器42连接；第一制冷工作回路C和第二制冷工作回路D被设置为同时投入工作或单独投入工作。

其中，为了节省壳体1内部的空间，故将第一蒸发器41和第二蒸发器42层叠设置。

此外，第一冷凝器61和第二冷凝器62的翅片均为V型波纹翅片，且该V型波纹翅片为铜箔片。冷凝器的外壳为防盐雾罩，该防盐雾罩的材质为316不锈钢。第一压缩机51和第二压缩机52均为柔性涡旋压缩机。

本实施例中的集装箱空调系统还包括一主电路和一控制电路。所述主电路包括依次连接的主电源、断路器和用于控制压缩机和风机的电机，所述控制电路包括依次连接的相序保护器、时间继电器、高低压控制器、报警指示、温控器和交流触电器；其中，所述温控器将预设温度与室温比较后的判断结果传送给所述断路器，所述断路器控制所述电机。省略传统的控制电路，直接采用元器件之间的控制逻辑进行电路的控制。避免了电路板繁杂的维修，便于电路的维护。便于客户进行检修和替换，不需要寻找可适配的电路板，降低了维修难度和成本。其中所有元器件均为市售产品，在此不再赘述。

开启空调系统时，打开断路器，系统检测相序，180s延迟，检测系统压力。在温控器上设置预设温度后，由温控器对加压工作区的温度进行温度采集，然后将采集获得的实际温度与该预设温度进行比较，随后将该比较结果反馈给主电路中的断路器。当该反馈结果为加压工作区的实际温度高于预设温度时，该断路器启动压缩机和风机的电机，从而实现工作回路的运行。当该反馈结果为加压工作区的实际温度低于或等于预设温度时，该断路器停止压缩机和风机的电机，从而停止制冷工作回路的运作。该主电路的主电源可以采用外部电源，可以在集装箱上设置发电设备予以供电。

如图5所示，本实施例的柜式空调系统的第一冷凝器和第二冷凝器采用高效大面积(相对于市场上普通的效率和面积而言)冷凝器，配置大风量(相对于市场上普通的风量而言)ATEX级防爆耐高温的风机2和导风圈。柜式空调系统内部使用环保R134a低压冷凝剂和高耐压铜管64，冷凝剂从逆流排列的高耐压铜管64的进口E流入，最后从出口F流出。其中，所述ATEX级防爆耐高温的风机2的风量，以及环保R134a低压冷凝剂和高耐压铜管中所提及的“低压”和“高耐压”均可根据本实施例中空调系统所需的物理参数进行选择。

上述“逆流排列”，即，所述风机2的出风方向与冷凝器中的冷凝剂的流动方向呈对流设置。就是指冷凝剂从高耐压铜管64的进口E流入直至从出口F流出的过程中整体流向与风机2出吹空气的方向H成相对设置。这样设置的好处是，当进口E的冷凝剂温度一定时，逆流换热的传热平均温差比顺流换热的传热平均温差更大，因而具有更大的换热量，该换热量约比顺流布置提高3％～4％。

需要说明的是，由于高耐压钢管64在靠近风机出风处呈Z字型来回排布部分相对冷机出风处的距离变化不大，因此该处的流向不于考虑。

该实施方式的柜式空调系统还被配置为防爆标准符合欧洲防爆标准(DNV2.7-2)，能够在1区环境下使用，并且所有电器元件均为50/60HZ通用。

实施例2

本实施例与实施例1中的柜式空调系统的区别在于，本实施例中的柜式空调系统还包括一单独设置的制热工作回路。该制热工作回路包括一台加热器3(见图1)，该加热器3容置于壳体1内并位于第一蒸发器41和第二蒸发器42的上方。加热后的空气同样经由送风口A被送入集装箱的工作空间。

当温控器的比较结果为实际温度低于预设温度，则断路器启动加热器进行加热，直至实际温度等于预设温度，断路器停止加热器工作。制热工作回路与第一制冷工作回路和第二制冷工作回路互锁，即制冷和制热不能同时开启。其余部分与实施例1相同，在此不再赘述。

实施例3

如图6所示，本实施例与实施例1和2的区别在于，本实施例中壳体1上的送风口A’采用孔洞结构并与送风管道K联通，在所述送风管道K上设有多个出风口L。该布风结构可以充分利用吊顶空间，使送风更均匀，适合于20尺以上，长度大于送风距离的集装箱。其余部分与实施例1和2相同，在此不再赘述。

实施例4

本实施例为采用实施例3中柜式空调系统的集装箱。

如图6所示，该集装箱被分为气锁区J和加压工作区，其中加压工作区分为第一工作区11和第二工作区I2。与送风口A’连接的通风管道K分布到第一工作区I1和第二工作区I2，从而使得两个区域的送风更为均匀。

该集装箱还配置一电箱，该电箱上设有第一压缩机状态指示灯、第二压缩机状态指示灯、冷凝器状态指示灯。其中，每个状态指示灯均包括用于指征高压保护、低压保护，过载保护以及相序保护的分指示灯，以便于用户判断故障类型。

上述实施方式下的壳体1为非防爆产品，仅适用于正压集装箱。通常，由新风机从安全区引入新风，给集装箱内部送风并加压到75Pa正压。集装箱内部压力大于集装箱外部，可防止集装箱外部的危险气体从缝隙进入集装箱内部，这时，集装箱内部可以看做是安全区，所以可以使用壳体1。反过来说，非加压集装箱内可能有易燃易爆气体渗入，如果使用非防爆电器设备会有危险。

请继续参考图1，结合参考图2-图5，上述实施方式的柜式空调系统工作时：

开机时，接通电源和断路器，旋转温控器10(见图2)来预设温度。系统检测相序，180s延迟，检测系统压力，反馈到指示灯上，比较集装箱内部温控器测得的实际温度和设定温度，如果集装箱内部工作区温度高，则柜式空调系统自动运行制冷，并根据需求将第一制冷工作回路C和/或第二这冷工作回路D投入工作状态，如果集装箱内部工作区温度低，则柜式空调系统启动制热工作回路，通过加热器3自动运行制热，到达设定温度后自动停机。

具体的，当第一制冷工作回路C投入工作状态，制冷剂在第一蒸发器41中吸收集装箱加压工作区的空气热量，蒸发成气态制冷剂，然后被第一压缩机51吸入压缩成高温高压的制冷剂气体，之后排出至第一冷凝器61冷却成制冷剂液体，然后经过第一膨胀阀81节流降压，最后成为低温低压的制冷剂送入第一蒸发器41，如此往复循环，维持集装箱加压工作区设定温度。

当第二制冷工作回路D投入工作状态，制冷剂在第二蒸发器42中吸收集装箱加压工作区的空气热量，蒸发成气态制冷剂，然后被第二压缩机52吸入压缩成高温高压的制冷剂气体，之后排出至第二冷凝器62冷却成制冷剂液体，然后经过第二膨胀阀82节流降压，最后成为低温低压的制冷剂送入第二蒸发器42，如此往复循环，维持集装箱加压工作区设定温度。

加热器3为高效电加热器，其与风机2联动。制热工作回路与第一制冷工作回路和第二制冷工作回路互锁，即制冷和制热不能同时开启。

需要注意的是，所公开实施方式的上述说明使得本领域专业技术人员能够显而易见地对于本实施方式进行多种类似变化和修改，这种类似变化是本领域技术人员能从本实用新型公开的内容直接得出或者很容易便联想到的所有变形，均应属于本实用新型的保护范围。因此本实用新型不会受到该实施方式的限制。