一种蓄冷设备及轨道车辆的制作方法

本实用新型属于空调技术领域，尤其涉及一种蓄冷设备及轨道车辆。

背景技术：

随着近年来我国轨道交通的快速发展，特别是高速列车已经成为中国新的“名片”，完全国产化、标准化的“复兴号”动车组已批量投入使用，给人们带来了方便的同时也对轨道交通车辆运营可靠性、舒适性等提出了更高的要求。轨道交通车辆空调是轨道交通车辆环控的关键部件，直接影响到车厢内人员的舒适性。

动车组失电等故障情况时，空调机组无法正常制冷，车辆一般提供短时间的应急通风(通常为蓄电池逆变后供废排风机使用)，使用全新风模式来保障车厢内部的空气使用，但车内温度受车外环境温度影响很大。由于没有制冷措施，车内的温度会短时间内快速升高，时间较长时车内乘客难以忍受，无法保证应急通风时间内的舒适性。因此在车辆失电时，采用某种方式能在一定时间内继续提供制冷功能是十分必要的，且具有很高的实际应用意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种蓄冷设备，以解决上述现有技术中动车组失电等故障情况时，空调机组无法正常制冷导致密闭式车厢内温度快速升高的技术问题。

为了实现所述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种蓄冷设备，包括：蓄冷换热装置，所述蓄冷换热装置包括：

蓄冷换热模块，所述蓄冷换热模块包括多个结构相同的相变蓄冷换热单元；多个所述相变蓄冷换热单元的结构与车辆的风道结构相配合，使得多个所述相变蓄冷换热单元能够均匀分布于车辆的风道内，用于与风道内的气体进行热交换，使得流出风道的气体温度保持稳定；

固定架，所述固定架包括多个容纳层，且多个所述容纳层沿竖直方向由上至下依次均匀排列，且所述容纳层的结构与所述相变蓄冷换热单元的结构相配合，使得所述相变蓄冷换热单元能够均匀设置于所述容纳层内；且所述固定架的结构与车辆的风道结构相配合，使得固定架能够完全放置于风道内。

优选的，每个所述容纳层包括多个容纳间，多个所述容纳间沿水平方向均匀排列，且每个所述容纳间内均设置有所述相变蓄冷换热单元。

优选的，所述固定架为多个，且沿着所述相变蓄冷换热单元的长度方向依次排列，使得所述相变蓄冷换热单元能够稳定放置于所述固定架上。

优选的，每个所述相变蓄冷换热单元包括多个相变蓄冷换热件，其均匀分布于同一个所述容纳间内。

优选的，所述相变蓄冷换热件包括蓄冷承载件，所述蓄冷承载件内设置有相变储能材料，且所述相变储能材料为固固复合相变材料。

优选的，所述蓄冷承载件包括壳体和封堵件，所述壳体为扁管状；且所述封堵件为两个，分别密封于壳体的两开口端，形成封闭结构。

优选的，所述壳体选用金属结构或导热塑料结构；所述封堵件为铝合金板结构。

优选的，所述相变蓄冷换热件的总厚度d1为5～20mm；所述蓄冷承载件的壁厚d2为0.2～2mm；相邻所述相变蓄冷换热件之间的间距为l，且l≧3d1。

优选的，所述相变蓄冷换热件的总厚度d1为10mm；所述蓄冷承载件的壁厚d2为0.5mm。

一种轨道车辆，包括车载空调系统，所述车载空调系统包括风道，所述风道内设置有上述任意一项所述的蓄冷设备。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：

本实用新型提供了一种蓄冷设备，其包括蓄冷换热模块，所述蓄冷模块包括多个结构相同的相变蓄冷换热单元；多个所述相变蓄冷换热单元的结构与车辆的风道结构相配合，使得多个所述相变蓄冷换热单元能够均匀分布于车辆的风道内。由于相变蓄冷换热单元的温度确定后，其充冷和放冷仅与经过其的空气温度有关，无需其他控制部件参与控制。当经过蓄冷设备的空气温度低于相变蓄冷换热单元的相变温度时，蓄冷设备充冷，保持蓄冷状态；当经过蓄冷设备的空气温度高于相变蓄冷换热单元的相变温度时，蓄冷设备放冷，吸收空气热量，降低空气温度；由此用于与风道内的气体进行热交换，使得流出风道的气体温度保持稳定。同时，设置了固定架，将蓄冷模块放置于固定架的多个容纳层内，然后放入车辆的风道内，以此增大了蓄冷换热的面积，更加的有效的延缓车内的温升速率，由此解决了现有技术中动车组失电等故障情况时，空调机组无法正常制冷导致密闭式车厢内温度快速升高的技术问题。

附图说明

图1为本实用新型中蓄冷设备的整体结构示意图；

图2为本实用新型中蓄冷设备的俯视图；

图3为本实用新型中蓄冷设备的主视图；

图4为本实用新型中相变蓄冷换热件的剖视图；

图5为本实用新型中蓄冷设备安装于车辆风道内的组装结构示意图；

以上各图中：1、蓄冷换热模块；2、相变蓄冷换热单元；3、相变蓄冷换热件；31、壳体；32、堵件；33、相变储能材料；4、固定架；5、容纳层；6、容纳间。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”“前”“后”“第一”“第二”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本申请的描述中，属于“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如“连接”可以是固定连接，也可以时可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介简介相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请实施例中的技术方案为解决现有技术中动车组失电等故障情况时，空调机组无法正常制冷导致密闭式车厢内温度快速升高的技术问题，总体思路如下：

本实用新型提供了一种蓄冷设备，其包括蓄冷换热模块1，所述蓄冷换热模块包括多个结构相同的相变蓄冷换热单元2；多个相变蓄冷换热单元2的结构与车辆的风道结构相配合，使得多个相变蓄冷换热单元2能够均匀分布于车辆的风道内。由于相变蓄冷换热单元2的温度确定后，其充冷和放冷仅与经过其的空气温度有关，无需其他控制部件参与控制。当经过蓄冷设备的空气温度低于相变蓄冷换热单元2的相变温度时，蓄冷设备充冷，保持蓄冷状态；当经过蓄冷设备的空气温度高于相变蓄冷换热单元2的相变温度时，蓄冷设备放冷，吸收空气热量，降低空气温度。由此用于与风道内的气体进行热交换，使得流出风道的气体温度保持不变。同时，设置了固定架4，将蓄冷模块放置于固定架4的多个容纳层5内，然后放入车辆的风道内，以此增大了蓄冷换热的面积，更加的有效的延缓车内的温升速率，解决了现有技术中动车组失电等故障情况时，空调机组无法正常制冷导致密闭式车厢内温度快速升高的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

如图1所示，一种蓄冷设备，其包括蓄冷换热装置，本实施例中，车辆风道内设置有多个蓄冷换热装置，且沿着风道的长度方向依次均匀排列，蓄冷换热装置优选放置于车辆的主风道中的相应位置，也可以根据实际需要放置于具有风源的其他合适位置。

具体的，蓄冷换热装置包括蓄冷换热模块1和固定架4。

继续参照图1，蓄冷换热模块1包括多个结构相同的相变蓄冷换热单元2；多个相变蓄冷换热单元2的结构与车辆的风道结构相配合，使得多个相变蓄冷换热单元2能够均匀分布于车辆的风道内，用于与风道内的气体进行热交换，使得流出风道的气体温度保持不变。

具体的，相变蓄冷换热单元2包括多个结构相同的相变蓄冷换热件3。如图4所示，本实施例中，相变蓄冷换热件3包括蓄冷承载件，蓄冷承载件内设置有相变储能材料33，即蓄冷承载件是安装相变储能材料33的载体，一般是由模具经过特定的设备加工完成。更具体而言，蓄冷承载件包括壳体31和两个封堵件32。壳体31优选为扁管状结构，由此壳体31的两端为开口，两个封堵件32分别密封于壳体31的两个开口处，形成封闭的结构。并且，壳体31可选用金属材质或导热塑料，本实施例中，壳体31优选为铝合金板，如3003铝锰合金、5083铝镁合金。同时，封堵件32为特定设备加工的，使其能够封堵于壳体31两端的开口处。封堵件32可采用金属材料，优选为铝合金板，如3003铝锰合金、5083铝镁合金；所述封堵件32还可以选用耐高温的高分子胶水等。

相变储能材料33是指随温度变化而改变物质状态并能够提供潜热的物质，转变物理性质的过程称为相变过程，在相变的过程中，相变储能材料具有吸收或释放大量的潜热。本实施例中，相变储能材料33采用固固复合相变材料，即其属于固固相变，不存在流淌渗漏的问题，且相变过程中无膨胀率，对载体的应力和强度要求较低。具体的，相变储能材料33的相变温度确定后，其充冷和放冷仅与经过其的空气温度有关，无需其他控制部件参与控制；且相变储能材料33的相变温度可以根据实际需要进行调整，其范围为5～35℃，优选为5～25℃。当经过蓄冷换热装置的空气温度低于相变储能材料33的相变温度时，蓄冷换热装置充冷，保持蓄冷状态；当经过蓄冷换热装置的空气温度高于相变储能材料33的相变温度时，蓄冷换热装置放冷，吸收空气热量，降低空气温度。通过采用此结构，当动车组失电等故障情况时，空调机组无法正常制冷时，此相变蓄冷换热单元2能够对风道内气体进行热交换，使得流出风道的气体温度保持不变，由此有效延缓了车内的温升速率。

固定架4包括多个容纳层5，且多个容纳层5沿竖直方向由上至下依次均匀排列，且容纳层5的结构与相变蓄冷换热单元2的结构相配合，使得相变蓄冷换热单元2能够均匀设置于所述容纳层5内；且固定架4的结构与车辆的风道结构相配合，使得固定架4能够完全放置于风道内。

为了使得相变蓄冷换热单元2更加稳定的放置于风道内，每个蓄冷换热装置中固定架4设置为多个，且沿着相变蓄冷换热单元2的长度方向依次排列。本实施例中，每个蓄冷换热装置中的固定架4优选为两个，且前后相对设置，使得相变蓄冷换热单元2的两端分别放置于两个固定架4上。进一步，每个固定架4上的容纳间6采用3×4的排列方式，即固定架4由上至下分为四层，每一层设置有三个容纳间6。同时，每个相变蓄冷换热单元2包括多个相变蓄冷换热件3，本实施例中，每个相变蓄冷换热单元2包括三个相变蓄冷换热件3，即每个蓄冷换热装置包含12个相变蓄冷换热单元2，即包含36个相变蓄冷换热件3，且均匀设置于固定架4上。同时，如图2、图5所示，相变蓄冷换热件3与风道内的空气流向m平行设置，由此尽可能的降低了由蓄冷设备给风道带来的阻力。并且，本实施例中车辆风道内设置有两个蓄冷换热装置，以此增大蓄冷面积。

如图3所示，相变蓄冷换热件3的总厚度d1为5～20mm，优选为10mm；蓄冷承载件的壳体31壁厚d2为0.2～2mm，优选为0.5mm。同时，上下相邻两层相变蓄冷换热件3之间的间距l≧3d1，此间距是通过校核计算，在保证空气处于紊流状态前提下尽量降低空气经过蓄冷换热装置时的流动的阻力。

采用此种蓄冷换热装置，无控制部件参与控制，由此其可靠性比较高。同时，此蓄冷换热装置仅占用车内风道部分空间，不占用车内或车外其他有效空间，空间利用率高，不对其他部件产生影响。且此蓄冷换热装置包含多层相变蓄冷换热单元2，增大了蓄冷换热的面积，更加的有效的延缓车内的温升速率，由此解决了现有技术中动车组失电等故障情况时，空调机组无法正常制冷导致密闭式车厢内温度快速升高的技术问题。

同时，当空调机组正常运行的情况下，蓄冷换热装置也对车厢内的温度起到一定的调节作用。具体的，当车厢内热负荷变化时，空调机组正常运行时的制冷量发生变化，送风温度也会发生变化，此时蓄冷换热装置对送风温度有调节作用，降低送风温度的波动范围。换言之，空调机组正常运行时，蓄冷换热装置具有消峰填谷作用，两者相互配合，由此更好的应对车厢内负荷的变化情况。当车内负荷小时，蓄冷换热装置已充好冷量，当车内负荷大时，蓄冷换热装置辅助空调机组释放冷量，此为“消峰”。空调机组首先为蓄冷换热装置充冷，延长了压缩机(达到停止设定温度时)的运行时间；当达到空调机组停止运行的设定温度时(压缩机停止，空调机组仅通风)，此时蓄冷换热装置放冷，延缓了车内的温升速率，延长了压缩机达到启动设定温度时的停止时间，此为“填谷”。

进一步，蓄冷设备还可以与风道组合成新的模块，由此便于安装和维护。

通过在车辆的风道内设置以上蓄冷设备，即使在空调机组无法正常制冷的情况下，蓄冷设备可以根据空气中的实际温度进行放冷，以此来降低密闭车厢内的温度，由此有效的延缓车内的温升速率，解决了现有技术中动车组失电等故障情况时，空调机组无法正常制冷导致密闭式车厢内温度快速升高的技术问题。

基于上述，本申请至少具有如下的技术效果和优点：

1、本实用新型提供了一种蓄冷设备，其包括蓄冷换热模块1，所述蓄冷模块包括多个结构相同的相变蓄冷换热单元2；多个所述相变蓄冷换热单元2的结构与车辆的风道结构相配合，使得多个所述相变蓄冷换热单元2能够均匀分布于车辆的风道内。由于相变蓄冷换热单元2的温度确定后，其充冷和放冷仅与经过其的空气温度有关，无需其他控制部件参与控制。当经过蓄冷设备的空气温度低于相变蓄冷换热单元2的相变温度时，蓄冷设备充冷，保持蓄冷状态；当经过蓄冷设备的空气温度高于相变蓄冷换热单元2的相变温度时，蓄冷设备放冷，吸收空气热量，降低空气温度；由此用于与风道内的气体进行热交换，使得流出风道的气体温度保持不变。同时，设置了固定架4，将蓄冷模块放置于固定架4的多个容纳层5内，然后放入车辆的风道内，以此增大了蓄冷换热的面积，更加的有效的延缓车内的温升速率，由此解决了现有技术中动车组失电等故障情况时，空调机组无法正常制冷导致密闭式车厢内温度快速升高的技术问题。

2、本申请中的蓄冷设备无控制部件参与控制，由此其可靠性比较高。

3、本申请中的蓄冷设备仅占用车内风道的部分空间，不占用车内或车外其他有效空间，空间利用率高，不对其他部件产生影响。

4、本申请通过在风道内设置此蓄冷设备，使得车厢内的送风温度更平缓。即当车内热负荷变化时，空调机组正常运行时的制冷量发生变化，送风温度也会发生变化，此时蓄冷装置对送风温度有调节作用，降低送风温度的波动范围。

5、本申请通过在风道内设置此蓄冷设备，使得压缩机运行时间延长、停止时间延长，启停次数减少。压缩机启停次数减少，有助于延长压缩机使用寿命，提高空调机组可靠性。尤其是对于变频空调，延长压缩机维持在较高频率段的时间，使其效率高，回油好，避免在低频率段时回油不良等问题。

6、本申请中的蓄冷设备可以与风道组合成新的模块，便于安装和维护。