轨道交通车辆用风道一体化嵌入式空调机组的制作方法

本实用新型涉及轨道车辆空调技术领域，特别是涉及一种轨道交通车辆用风道一体化嵌入式空调机组。

背景技术：

轨道交通车辆空调是除牵引动力以外车辆的第二用电大户，以六节编组的地铁车辆为例，每列车每年空调总用电量约为25～40万kWh(空调总用电量随不同车型和不同地区的气候和客流量变化较大)。近年来，各地铁公司、车辆制造厂和空调供应商等迫于用电量的压力，一直在寻求降低轨道交通车辆空调能耗的方法。然而，轨道交通车辆，尤其是地铁车辆，由于受车辆限界等影响，安装在车顶的空调机组高度一般在300mm～400mm之间。近来各轨道交通车辆制造商为了满足空气动力学和美观等要求，一般不允许空调机组超过车体外轮廓，这进一步压缩了空调机组高度，高度为300mm左右的超薄空调成了各轨道交通车辆制造商的主流要求。众所周知，空调机组的高度越低，能效比越低，现有轨道交通车辆空调机组全冷时的能效比COP一般在2.0～2.4之间，与家用和商用空调3.0左右的能效相比，还有很大的优化空间。首先，现有空调机组高度低，为保证足够的换热面积，只能增加换热器厚度，这必将导致换热器迎面风速过高，空气侧均匀性较差，空气侧和制冷剂侧阻力增大，从而增加压缩机、冷凝风机和送风机功耗。其次，空调机组内部空间狭窄，冷凝侧和蒸发侧流道阻力较大，从而需加大冷凝风机和送风机功耗。再次，空调机组与送风道连接处风路一般有拐弯和变径等结构，导致送风阻力过大，也增大了送风机功耗。送风机功耗不仅影响制冷模式的COP，还极大的影响通风、加热等其他模式时的通风功耗，尽量降低送风机功耗可以在很大程度上降低全年的空调用电量。从以上分析可知，轨道交通车辆空调超薄化设计导致其能效比低下的现实与日益提高的节能降噪的要求背道而驰。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种轨道交通车辆用风道一体化嵌入式空调机组，能够解决现有轨道交通车辆空调超薄化设计导致能效低下的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种轨道交通车辆用风道一体化嵌入式空调机组，包括空调机组箱体，在所述空调机组箱体内设置有至少一个压缩冷凝室和至少一个蒸发室，在每个压缩冷凝室内设置有至少一个送风道，所述送风道设计为穿过压缩冷凝室的结构，该送风道的一端与车体送风道连接，另一端与蒸发室连接，在所述压缩冷凝室内设置有压缩冷凝模块，所述压缩冷凝模块主要包括：压缩机、冷凝器、冷凝风机、干燥过滤器和制冷管路，在所述蒸发室内设置有蒸发模块和空气处理模块，所述蒸发模块主要包括：蒸发器、送风机、冷凝水积水盘、膨胀阀、制冷管路，所述空气处理模块包括净化空气装置，所述压缩机、冷凝器、干燥过滤器、蒸发器和膨胀阀之间通过制冷管路连接形成封闭系统，所述蒸发室的两侧分别开设有新风风门和回风风门，从新风风门流入的新风与从回风风门流入的回风在蒸发室的两侧混合，混合后的混合风经混合风过滤网过滤后，流入蒸发器进行降温除湿，降温除湿后的空气经送风机送入压缩冷凝室两侧的送风风道，最后经车体送风道送入车厢，其中，所述蒸发模块和压缩冷凝模块采用模块化设计。

优选的，所述压缩机采用立式压缩机，送风为水平送风方式。立式压缩机效率高，重量轻，安装简单方便。

优选的，所述冷凝器采用U型冷凝器，且该U型冷凝器围设于冷凝风机外侧，所述冷凝器和压缩机均为模块化结构，充分利用机组高度和内部空间，减少冷凝器厚度，增大冷凝器换热面积和迎风面积，降低迎面风速，优化冷凝室内部流道，降低整个冷凝室内部阻力和冷凝压力，从而降低压缩机和冷凝风机的功耗和噪音。

优选的，所述蒸发器采用U型蒸发器，所述U型蒸发器的数量为两个，且对称设置于蒸发风机两侧，且和冷凝水积水盘分别设计为模块化结构，充分利用机组高度和内部空间，减少蒸发器厚度，增大蒸发器换热面积和迎风面积，降低迎面风速，减少蒸发器阻力，提高蒸发压力。同时优化蒸发室内部流道，降低新风格栅、新风风门，回风风门，混合风滤网、送风腔等部件和结构的阻力。蒸发压力的提高有助于降低压缩机功耗，蒸发器、混合风滤网以及其他部件和整个流道阻力的降低，将有助于降低送风机的功耗。送风机功耗的降低，不仅可以提高空调在制冷和热泵模式下的能效比，还可以降低如通风等其他模式条件下的功耗。

优选的，所述蒸发器的下方设置冷凝水积水盘，所述冷凝水积水盘的排水管连接压缩冷凝室的冷凝风进口侧，冷凝水蒸发后可降低冷凝风进口温度，从而可降低冷凝压力，降低制冷系统能耗。

优选的，所述送风机采用背向离心风机，送风机直接将风送入集成在压缩冷凝室两侧的四个小风道内，非常符合背向离心风机的用法，整个流场顺畅，整个流道的阻力和气流噪声都较小。

优选的，所述新风风门和回风风门处均设置有隔栅，经新风格栅和新风风门流入的新风与从回风风门流入的回风在蒸发室的两侧混合，混合后的混合风经混合风过滤网过滤后，流入蒸发器进行降温除湿。

优选的，所述压缩机处设置有高压传感器和低压传感器，用于检测压缩机的压力，确保安全。

优选的，所述蒸发室为上下两层结构，确保风向的流通顺畅。

优选的，该空调机组采用双冷凝模块和单蒸发模块的设计或者双蒸发模块和单冷凝模块的设计或者双蒸发模块和双冷凝模块的设计中的一种。

本实用新型的有益效果是：

1、巧妙的将现有轨道交通车辆空调机组(总高300mm～400mm)、车体隔音防寒层(总高约50mm～80mm)及其底部风道(总高约150mm～200mm)集成在一起，组成新的风道一体化嵌入式空调机组(总高约550mm～600mm)，该机组安装在车顶后，不增加车外限界，也不影响车内空间。风道一体化嵌入式空调机组不仅可以实现原空调机组，车体隔音防寒层以及风道的所有功能，还通过采用立式压缩机、U型蒸发器和冷凝器、背向离心送风机、双压缩冷凝室等部件和结构，有效利用机组内部空间，增大换热器面积，优化空调机组内部风侧阻力、空调机组与送风道连接处阻力和制冷剂侧阻力，优化空调系统控制逻辑，降低压缩机、冷凝风机和送风机功耗，提高制冷系统能效比，降低空调机组全年能耗，从而达到节能降噪减重等目的；

2、通过变更原空调机组下出风的类型为水平出风，将部分风道集成于空调机组，蒸发腔置于机组的中间，改善流场环境，该空调机组可将制冷系统能效比COP从现有全冷时的2.0～2.4提升到2.8～3.0，半冷时的1.7～2.0提升到2.6～2.8左右，还可将送风机功耗降低25％～30％，整车重量降低100kg/车，从而实现全年25％～30％的节能目标。

附图说明

图1是本实用新型一种轨道交通车辆用风道一体化嵌入式空调机组一较佳实施例的上层结构布置图；

图2是所示一种轨道交通车辆用风道一体化嵌入式空调机组的下层结构布置图；

图3是所示蒸发室处的横向剖视图；

图4是所示一种轨道交通车辆用风道一体化嵌入式空调机组的纵向剖视图；

图5是所示一种轨道交通车辆用风道一体化嵌入式空调机组的制冷原理图；

图6是所示一种轨道交通车辆用风道一体化嵌入式空调机组的立体结构示意图；

附图中各部件的标记如下：1、压缩机，2、低压传感器，3、高压传感器，4、冷凝器，5、冷凝风机，6、干燥过滤器，7、膨胀阀，8、蒸发器，9、送风机，10、混合风过滤网，11、空调机组箱体，12、压缩冷凝室，13、蒸发室，20、送风道，21、新风风门，22、回风风门。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1、图2和6，本实用新型实施例包括：

一种轨道交通车辆用风道一体化嵌入式空调机组，采用双冷凝模块和单蒸发模块的设计，包括空调机组箱体11，在所述空调机组箱体11内设置有两个压缩冷凝室12和一个蒸发室13，所述两个压缩冷凝室12对称分布在空调机组箱体11的两端，所述蒸发室13设置在两个压缩冷凝室12之间，每个压缩冷凝室12两侧的底部分别布有两个送风道20，该送风道20的一端与车体送风道连接，另一端与蒸发室13连接，在所述压缩冷凝室12内设置有压缩冷凝模块，所述压缩冷凝模块主要包括：压缩机1、冷凝器4、冷凝风机5、干燥过滤器6和制冷管路，在所述蒸发室13内设置有蒸发模块和空气处理模块，所述蒸发模块主要包括：蒸发器8、送风机9、冷凝水积水盘、膨胀阀7、制冷管路，所述空气处理模块主要包括净化空气装置，所述压缩机1、冷凝器4、干燥过滤器6、蒸发器8和膨胀阀7之间通过制冷管路连接形成封闭系统，所述蒸发室13的两侧分别开设有新风风门21和回风风门22，从新风风门21流入的新风与从回风风门22流入的回风在蒸发室的两侧混合，混合后的混合风经混合风过滤网10过滤后，流入蒸发器8进行降温除湿，降温除湿后的空气经送风机9送入压缩冷凝室12两侧的送风道20，最后经车体送风道送入车厢。

如图5所示，是本实用新型的制冷原理图，压缩机1排出的高温高压制冷剂经制冷管路路流入冷凝器4，在冷凝器4中被冷凝为中温高压的制冷剂液体，制冷剂液体经干燥过滤器6过滤后，其中，冷凝器4的冷凝热由冷凝风吸收并由冷凝风机5排入大气；而从压缩冷凝室流12入的中温高压制冷剂液体经膨胀阀7节流后变为低温低压的制冷剂汽液混合物，随后流入蒸发器8，蒸发器8内制冷剂液体吸入混合风的热量后，变为低温低压的制冷剂过热蒸汽，最后经回气管路被压缩冷凝室12的压缩机1吸入，从而完成一个完整的循环。

结合图6，经新风格栅和新风风门21流入的新风与从回风风门22流入的回风在蒸发室13的两侧混合，混合后的混合风经混合风过滤网10过滤后，流入蒸发器8进行降温除湿，除湿过程中产生的冷凝水经积水盘的排水管排入冷凝腔，再由雨水管排到车外。经过混合风过滤网10和蒸发器8处理后的空气经送风机9送入压缩冷凝室12两侧的送风道20，最后经车体送风道送入车厢。空调系统通过以上过程对整个车厢进行除尘、降温和除湿，为乘客提供一个舒适的乘车环境。

本实施例采用双压缩冷凝室和单蒸发室结构，每个压缩冷凝室由一个独立的压缩机1、冷凝器4和冷凝风机5组成，在半冷模式下，只需开启一个压缩机，一个冷凝风机和一个冷凝器就可满足要求。而现有空调机组一般由一个压缩冷凝室组成，压缩冷凝室由两个压缩机、两个冷凝器和两个冷凝风机组成，在半冷模式下开一个压缩机时，两个冷凝风机必须同时开启才能让系统正常工作。相比风道一体化嵌入式空调机组，半冷模式将增加一个冷凝风机的功耗，致使现有空调在半冷模式条件下COP过低(一般在1.7～2.0左右)，而按全年的负荷来看，空调系统在半冷模式下工作时间更长。由此可见，风道一体化嵌入式空调机组在半冷模式下单从开启一个冷凝风机这一方面来看，其节能也非常可观。同时，双压缩冷凝室和单蒸发室的结构可极大的缩短制冷系统管路，除了节省成本外，还可降低制冷管路的阻力，提高制冷系统能效比。

本实用新型采用模块化设计，将压缩机1、冷凝器4、冷凝风机5、干燥过滤器6和制冷管路等组成压缩冷凝模块，将蒸发器8、送风机9、冷凝水积水盘、膨胀阀7和制冷管路组成蒸发模块。模块化设计有助于降低机组重量，方便安装维护。

本实用新型通过将超薄空调机组，车体隔音防寒层及其底部风道集成为一个风道一体化嵌入式空调机组，虽然空调机组本身重量有所增加，但综合原有的车体防寒隔音层及其底部风道，整车重量是降低的，从而达到减重节能目的。

如图2，本实用新型中送风机9采用背向离心风机，送风机9直接将送风送入集成在压缩冷凝室12两侧的四个小风道内，非常符合背向离心风机的用法，整个流场顺畅，整个流道的阻力和气流噪声都较小。而现有超薄型空调的采用底送底回结构，送风须在150mm～200mm送风道内拐一个直角弯，空气阻力和气流噪音都非常大。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。