一种用于集装箱的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℃左右舒适温度；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。国内常见的房屋集装箱通常采用家用式的空调系统，即普通舒适性空调。而这种普通舒适性空调通常只能适应最高35℃左右室外温度环境，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，尤其能适用于如沙漠、近海石油钻井平台等危险区域。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种用于集装箱的空调系统，其包括：切换地投入工作状态的第一工作回路和第二工作回路；所述第一工作回路至少包括所述蒸发器、第一压缩机和冷凝器；所述第二工作回路至少包括所述蒸发器、第二压缩机和冷凝器；所述第一工作回路和所述第二工作回路中均设有循环流动的冷凝剂。

本实用新型所述的用于集装箱的空调系统，其通过设置至少两个压缩机可切换地工作，使得当其中一个工作回路出现故障时，能够自动、快速地切换到另一个工作回路中，从而保证始终至少有一条工作回路可以正常投入工作状态，并且不会影响压缩机故障检修或者定期保养。由于在复杂严苛的使用环境中，压缩机容易出现故障，一旦压缩机出现故障，则整个空调系统将无法正常工作，也就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。而本实用新型的空调系统出现压缩机故障时，只要还有一条工作回路正常，就可以继续维持空调系统的正常运转，并且不会影响压缩机故障检修或者定期保养，从而满足了人员的高质量生活作息的需求。因此，本实用新型的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，尤其能适用于如沙漠、近海石油钻井平台等危险区域。

进一步地，所述第一工作回路至少包括依次连接的所述蒸发器、第一截止阀、第一压缩机、第一单向阀、所述冷凝器、阀件组和一热力膨胀阀；所述第二工作回路至少包括依次连接的所述蒸发器、第二截止阀、第二压缩机、第二单向阀、所述冷凝器、所述阀件组和所述热力膨胀阀；所述热力膨胀阀与所述蒸发器连接。

上述方案中，冷凝剂在蒸发器中吸收集装箱加压工作区的空气热量，蒸发成气态冷凝剂，然后流经第一或第二截止阀并被第一或第二压缩机吸入压缩成高温高压的冷凝剂气体，之后流经第一单向阀排出至冷凝器冷却成冷凝剂液体，然后经过阀件组和热力膨胀阀节流降压，最后成为低温低压的冷凝剂送回蒸发器。如此往复循环，维持集装箱内部加压工作区设定的温度。

更进一步地，所述冷凝器的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％。

需要说明的是，上述第一截止阀和第二截止阀中同一时间只能打开其中一个，也就是说，同一时间只能选择第一工作回路和第二工作回路中的一条工作回路投入工作状态。

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。

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。

进一步地，本实用新型所述的用于集装箱的空调系统中，所述冷凝器的外壳为不锈钢外壳。

上述方案中，采用不锈钢外壳可以更好地延长外壳的使用寿命。

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，所述第一压缩机和/或第二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，该集装箱的空调系统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。

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。

本实用新型的另一目的在于提供一种集装箱，该集装箱能设有本实用新型所述的空调系统。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种集装箱，其特点在于，其包括上述任一中集装箱空调系统，所述集装箱内至少具有相互被分隔开的气锁区和加压工作区，所述蒸发器设于所述加压工作区中，所述第一压缩机和第二压缩机、冷凝器设于所述气锁区中。

本实用新型所述的集装箱中，其包括一压缩机箱，其中，第一截止阀和第二截止阀、所述第一压缩机和第二压缩机、第一单向阀和第二单向阀、所述冷凝器、阀件组以及热力膨胀阀均设于所述压缩机箱内。

通过上述设置方式，本实用新型所述的集装箱便于检修，简化了加压工作区中的部件结构，减少了检修过程对加压工作区的影响，同时能够充分利用集装箱的空间。

本实用新型所述的集装箱还包括一电箱，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。

本实用新型所述的用于集装箱的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)当某个压缩机出现故障，空调系统能维持正常运转并且不影响压缩机故障检修或者定期保养，满足了人员的高质量生活作息的需求。

(3)压缩机、截止阀、单向阀以及阀件组通常紧凑地安装于压缩机箱内部，从而便于检修，同时充分利用集装箱的空间。

(4)可配置独立电气系统，控制方便，显示工作状态和预警。

(5)可配置供电装置，不受制于外部供电电源。

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空调系统在一种实施方式下的第一工作回路及第二工作回路的示意图。

图2为本实用新型所述的用于集装箱的空调系统中风机出风方向与冷凝剂流动方向的示意图。

图3为本实用新型所述的集装箱在一种实施方式下的气锁区和加压工作区的内部结构示意图。

图4为图3中气锁区的结构示意图。

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，本实施例的用于集装箱的空调系统包括切换地投入工作状态的第一工作回路A和第二工作回路B。其中第一工作回路A包括依次连接的蒸发器1、第一截止阀11、第一压缩机12、第一单向阀13、冷凝器3、阀件组4和膨胀阀5，膨胀阀5与蒸发器1连接。第二工作回路B包括依次连接的上述蒸发器1、第二截止阀21、第二压缩机22、第二单向阀23、上述冷凝器3、上述阀件组4和上述膨胀阀5。在两个工作回路中设有冷凝剂。

本实施例中，冷凝器3的翅片为V型波纹翅片，且该V型波纹翅片为铜箔片。冷凝器3的外壳采用316等级不锈钢制成。第一压缩机12和第二压缩机22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。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，接通主电源和断路器，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。

本实施例的空调系统采用包括蒸发器1采用大冷量(相对于市场上普通的冷量而言)室内壁挂机。室内壁挂机下方安装有冷凝水盘。此外，如图2所示，本实施例的空调系统的冷凝器3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级防爆耐高温风机31和导风圈。空调系统内部使用环保R134a低压冷凝剂和高耐压铜管32，冷凝剂从逆流排列的高耐压铜管32的进口E流入，最后从出口F流出。其中，所述室内壁挂机的冷量、ATEX级防爆耐高温风机的风量，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调整。

如图2所示，所述“逆流排列”是指冷凝剂从高耐压铜管32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32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。

实施例2

如图3和图4所示，结合参考图1，本实施例提供一种尤其适用于在高温强盐雾环境下适于人居住或办公的集装箱。

该集装箱7包括实施例1中的空调系统，其中集装箱7内具有相互被分隔开的作为加压工作区C和气锁区D。加压工作区C内设有包括蒸发器1的室内壁挂机10，气锁区D内设有压缩机箱6和冷凝器3。其中，第一压缩机12、第二压缩机22、第一截止阀11、第二截止阀21、第一单向阀13、第二单向阀23以及阀件组4均紧凑地安装于压缩机箱6内部，膨胀阀5设置在室内壁挂机10附近并与室内壁挂机10中的蒸发器1连接。

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。

由新风机引入新风，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，因此本实施例中，室内壁挂机10和压缩机箱6采用非防爆产品。

请继续参考图1，结合参考图3和图4，本实施例的空调系统工作过程具体如下：

该过程中当空调系统的第一截止阀11打开、第二截止阀21关闭时，第一工作回路A投入工作状态，此时冷凝剂在蒸发器1中吸收集装箱加压工作区C的空气热量，蒸发成气态冷凝剂，然后流经第一截止阀11并被第一压缩机12吸入压缩成高温高压的冷凝剂气体，之后流经第一单向阀13排出至冷凝器3冷却成冷凝剂液体，然后经过阀件组4和膨胀阀5节流降压，最后成为低温低压的冷凝剂送回蒸发器1。如此往复循环，维持集装箱加压工作区C设定温度。

当第一工作回路A发生故障无法继续运作时，第一截止阀11关闭，第二截止阀21开启。此时第二工作回路B投入工作状态，冷凝剂在蒸发器1中吸收集装箱加压工作区C的空气热量，蒸发成气态冷凝剂，然后流经第二截止阀21并被第二压缩机22吸入压缩成高温高压的冷凝剂气体，之后流经第二单向阀23排出至冷凝器3冷却成冷凝剂液体，然后经过阀件组4和膨胀阀5节流降压，最后成为低温低压的冷凝剂送回蒸发器1，如此往复循环，维持集装箱加压工作区C设定温度。

反之亦然，当第二工作回路B出现故障时，空调系统通过打开第一截止阀11、关闭第二截止阀21切换第一工作回路A到工作状态，从而持续维持空调系统的正常运转，不影响压缩机故障检修或者定期保养，满足人员的高质量生活作息的需求。

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。