專利名稱：軌道車(chē)輛用變頻熱泵空調(diào)機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軌道交通(地鐵)車(chē)輛空調(diào)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)，是一種軌 道車(chē)輛用變頻熱泵空調(diào)機(jī)組。
背景技術(shù)：
在我國(guó)的大城市中，軌道交通(地鐵)的建設(shè)已成為城市公共交通發(fā)展的趨勢(shì)，因 此，對(duì)軌道交通(地鐵)車(chē)輛也提出了新的要求?，F(xiàn)有軌道交通(地鐵)車(chē)輛的空調(diào)機(jī)組都為 單冷型定轉(zhuǎn)速空調(diào)機(jī)組，空調(diào)系統(tǒng)采用單冷設(shè)計(jì)，壓縮機(jī)采用傳統(tǒng)的定轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)；車(chē)廂內(nèi) 溫度控制采用啟停壓縮機(jī)的方式，部分負(fù)荷時(shí)采用壓縮機(jī)卸載、旁通或關(guān)閉多臺(tái)壓縮機(jī)中 的若干臺(tái)來(lái)進(jìn)行冷量的控制。這些傳統(tǒng)的車(chē)廂內(nèi)溫度控制的具有溫度波動(dòng)大、舒適性差、能 耗大的不足，同時(shí)，單冷電加熱空調(diào)機(jī)組在加熱工況時(shí)能耗巨大。近年來(lái)，變頻熱泵技術(shù)開(kāi)始出現(xiàn)在軌道交通車(chē)輛的設(shè)計(jì)中，它雖還未得到市場(chǎng)的 廣泛認(rèn)可，但可以確定的是，空調(diào)的變頻技術(shù)將代表該領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展方向。但就目前來(lái) 說(shuō)，整體采用變頻控制(所有的壓縮機(jī)都采用變頻控制)的空調(diào)機(jī)組會(huì)因?yàn)樽冾l器功率大， 諧波損失較大，在滿負(fù)荷時(shí)其節(jié)能效果反而不佳，此外，采用變頻控制與軌道機(jī)車(chē)的集成難 度較大等都是亟待解決的問(wèn)題。因此，在現(xiàn)階段，軌道交通(地鐵)車(chē)輛的空調(diào)機(jī)組存在的不 足主要有(1)室內(nèi)溫度控制波動(dòng)大。由于壓縮機(jī)采用啟?？刂?，在部分負(fù)荷狀態(tài)下，壓縮機(jī)通過(guò) 頻繁地啟停來(lái)控制室內(nèi)溫度，冷量輸出時(shí)而大時(shí)而小，造成車(chē)廂內(nèi)溫度波動(dòng)較大，影響乘座 的舒適性；(2)能耗巨大。采用定速壓縮機(jī)的空調(diào)機(jī)組由于頻繁啟動(dòng)造成巨大的啟動(dòng)電流損失及 系統(tǒng)能量損失；采用全變頻的空調(diào)機(jī)組由于變頻壓縮機(jī)的效率比定速壓縮機(jī)低以及變頻器 損耗等原因，能量損失也比較大；(3)電加熱能耗巨大。軌道交通(地鐵)車(chē)輛傳統(tǒng)的電加熱形式的加熱系統(tǒng)使其能耗巨大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種舒適、節(jié)能、采用熱泵技術(shù)， 溫度控制穩(wěn)定(變頻加定頻的控制)的軌道車(chē)輛用變頻熱泵空調(diào)機(jī)組。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種軌道車(chē)輛用變頻熱泵空調(diào)機(jī)組，含有室內(nèi)側(cè)風(fēng)機(jī)、室內(nèi)側(cè)換熱器、溫度傳感器、膨 脹閥、控制系統(tǒng)、變頻器、四通換向閥、電磁閥、變頻調(diào)速壓縮機(jī)、室外側(cè)風(fēng)機(jī)、室外側(cè)換熱 器、定頻壓縮機(jī)，其特征是，采用雙壓縮機(jī)雙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中，一個(gè)壓縮機(jī)采用變頻調(diào)速壓縮 機(jī)，另一臺(tái)采用定頻壓縮機(jī)，每個(gè)壓縮機(jī)所在的系統(tǒng)包括一臺(tái)獨(dú)立的室外側(cè)換熱器，一個(gè)四 通換向閥、一個(gè)雙向的熱力膨脹閥；空調(diào)機(jī)組內(nèi)包括兩臺(tái)室內(nèi)側(cè)換熱器，每臺(tái)室內(nèi)側(cè)換熱器 設(shè)置的兩套循環(huán)管路分別連接變頻調(diào)速壓縮機(jī)和定頻壓縮機(jī)；控制系統(tǒng)由一臺(tái)用于為變頻調(diào)速壓縮機(jī)提供可調(diào)制電源的變頻器、兩臺(tái)分別為室外側(cè)風(fēng)機(jī)和室內(nèi)側(cè)風(fēng)機(jī)提供可調(diào)制電 源的變頻器以及主控制器及其他相應(yīng)的電氣部件組成。所述的變頻調(diào)速壓縮機(jī)、定頻壓縮機(jī)、室外側(cè)換熱器、室內(nèi)側(cè)換熱器、四通換向閥、 電動(dòng)部件連接全部設(shè)置在軌道車(chē)輛的頂置式結(jié)構(gòu)內(nèi)；控制系統(tǒng)及變頻器置于頂置結(jié)構(gòu)之外 的控制箱內(nèi)；頂置結(jié)構(gòu)內(nèi)的部件通過(guò)連接器與軌道車(chē)輛的主電源和控制箱連接?？蛇x的、所述的變頻調(diào)速壓縮機(jī)為變頻渦旋壓縮機(jī)?？蛇x的、所述的室內(nèi)側(cè)換熱器和室外側(cè)換熱器為管片式換熱器。可選的、所述的室內(nèi)側(cè)風(fēng)機(jī)為離心風(fēng)機(jī)，電機(jī)采用三相異步電機(jī)?？蛇x的、所述的室外側(cè)風(fēng)機(jī)為軸流風(fēng)機(jī)，電機(jī)采用三相異步電機(jī)。本發(fā)明的軌道車(chē)輛用變頻熱泵空調(diào)機(jī)組啟動(dòng)后，溫度傳感器會(huì)將采集的相關(guān)溫度 信息提供給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)依據(jù)溫度信息及其他相關(guān)信息控制空調(diào)系統(tǒng)，使包括變頻 調(diào)速壓縮機(jī)、定頻壓縮機(jī)、室內(nèi)側(cè)風(fēng)機(jī)、室外側(cè)風(fēng)機(jī)、四通換向閥在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)正常工作。本發(fā)明軌道車(chē)輛用變頻熱泵空調(diào)機(jī)組的積極的效果是(1)采用一臺(tái)變頻壓縮機(jī)與一臺(tái)定速壓縮機(jī)的組合，實(shí)現(xiàn)制冷和制熱的無(wú)極調(diào)節(jié)， 克服了定速壓縮機(jī)通過(guò)啟停來(lái)調(diào)節(jié)溫度而帶來(lái)的能量損失，溫度波動(dòng)較小，溫度控制更加 穩(wěn)定；(2)利用定速壓縮機(jī)能效比較高、變頻壓縮機(jī)能量調(diào)節(jié)更細(xì)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷和 部分負(fù)荷都能明顯節(jié)能的目的，同時(shí)減小了車(chē)輛集成的難度；(3)采用了變頻熱泵技術(shù)，明顯減小了冬季空調(diào)的能耗；(4)因具有節(jié)能、舒適、溫度控制更穩(wěn)定、運(yùn)營(yíng)成本更低的優(yōu)點(diǎn)而具有推廣應(yīng)用的前景。


附圖為本發(fā)明軌道車(chē)輛用變頻熱泵空調(diào)機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖中的標(biāo)號(hào)分別為1、室內(nèi)側(cè)風(fēng)機(jī)；1-12、室內(nèi)側(cè)換熱器；2-13、溫度傳感器；4 4-2、第II膨脹閥；7、四通換向閥；7-18、電磁閥；8-19、變頻調(diào)速壓縮機(jī)；1010-2、第II室外側(cè)風(fēng)機(jī)；11-2、第II室外側(cè)換熱器；.第I室內(nèi)側(cè)風(fēng)機(jī)； .第I室內(nèi)側(cè)換熱器 .膨脹閥； 5、控制系統(tǒng)； .第I四通換向閥； .第I電磁閥； .室外側(cè)風(fēng)機(jī)；11、室外側(cè)換熱器；12、定頻壓縮機(jī)。1-2、第II室內(nèi)側(cè)風(fēng)機(jī)；2-2、第II室內(nèi)側(cè)換熱器； 4-1、第I膨脹閥；6、變頻器；7-2、第II四通換向閥；8-2、第II電磁閥； 10-1、第I室外側(cè)風(fēng)機(jī)；11-1、第I室外側(cè)換熱器
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明軌道車(chē)輛用變頻熱泵空調(diào)機(jī)組的具體實(shí)施方式
， 但是應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明的實(shí)施不限于以下的實(shí)施方式。一種軌道車(chē)輛用變頻熱泵空調(diào)機(jī)組，采用一臺(tái)變頻調(diào)速壓縮機(jī)9、一臺(tái)定頻壓縮機(jī) 12、管片式第I室內(nèi)側(cè)風(fēng)機(jī)1-1、第II室內(nèi)側(cè)風(fēng)機(jī)1-2、管片式第I室內(nèi)側(cè)換熱器2-1、第II室內(nèi)側(cè)換熱器2-2以及相應(yīng)的第I膨脹閥4-1、第II膨脹閥4-2和第I四通換向閥7_1、第 II四通換向閥7-2，由以上部件構(gòu)成兩個(gè)獨(dú)立的制冷循環(huán)；其中，變頻調(diào)速壓縮機(jī)9采用一 臺(tái)變頻渦旋壓縮機(jī)，其排氣口與第I四通換向閥7-1連接，四通換向閥7-1右側(cè)的出口與第 I室外側(cè)換熱器11-1連接，室外側(cè)換熱器11-1的出口通過(guò)管路與第I膨脹閥4-1連接，第 I膨脹閥4-1的出口分別與第I室內(nèi)側(cè)換熱器2-1、第II室內(nèi)側(cè)換熱器2-2中的一半管路 連接，第I室內(nèi)側(cè)換熱器2-1、第II室內(nèi)側(cè)換熱器2-2中對(duì)應(yīng)于該循環(huán)的一半管路的出口與 第I四通換向閥7-1右側(cè)的入口管相連接，第I四通換向閥7-1中間的出口管與變頻調(diào)速 壓縮機(jī)9的吸氣口相連；如此形成一個(gè)獨(dú)立的制冷循環(huán)。定頻壓縮機(jī)12采用一臺(tái)定速臥式渦旋壓縮機(jī)，其排氣口與第II四通換向閥7-2 連接，第II四通換向閥7-2右側(cè)的出口與第II室外側(cè)換熱器11-2連接，第II室外側(cè)換熱 器11-2的出口通過(guò)管路與第II膨脹閥4-2連接，第II膨脹閥4-2出口分別與第I室內(nèi)側(cè) 換熱器2-1、第II室內(nèi)側(cè)換熱器2-2中的一半管路連接，第I室內(nèi)側(cè)換熱器2-1、第II室內(nèi) 側(cè)換熱器2-2中對(duì)應(yīng)于該循環(huán)的一半管路的出口與第II四通換向閥7-2右側(cè)的入口管相 連接，第II四通換向閥7-2中間的出口管與定頻壓縮機(jī)12的吸氣口相連；如此形成另一個(gè) 獨(dú)立的制冷循環(huán)。變頻調(diào)速壓縮機(jī)9及定頻壓縮機(jī)12的排氣管分別連接一支管，兩根支管分別通過(guò) 第I電磁閥8-1、第II電磁閥8-2與第I室外側(cè)換熱器11-1、第II室外側(cè)換熱器11_2的 液管連接，用以在熱泵工況下的除霜。全部管路通過(guò)銅管釬焊完成。第I室外側(cè)風(fēng)機(jī)10-1和第II室外側(cè)風(fēng)機(jī)10-2位 于第I室外側(cè)換熱器11-1、第II室外側(cè)換熱器11-2的中間；第I室內(nèi)側(cè)風(fēng)機(jī)1-1和第II 室內(nèi)側(cè)風(fēng)機(jī)1-2分別置于第I室內(nèi)側(cè)換熱器2-1和第II室內(nèi)側(cè)換熱器2-2的一側(cè)?？刂葡到y(tǒng)5由控制器、接觸器、繼電器、變頻器6和各類傳感器組成，其中，變頻器6 為一臺(tái)變頻調(diào)速壓縮機(jī)9提供電源，通過(guò)調(diào)制供給壓縮機(jī)的電源頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速 調(diào)節(jié)?？刂葡到y(tǒng)5的控制器接收來(lái)自溫度傳感器3的溫度信號(hào)，并依此對(duì)軌道車(chē)輛車(chē)廂內(nèi) 的溫度、空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行判斷，進(jìn)而控制和調(diào)整變頻調(diào)速壓縮機(jī)9和定頻壓縮機(jī) 12的運(yùn)行模式，盡可能地保證兩臺(tái)壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間的平衡，使車(chē)廂內(nèi)的溫度控制更穩(wěn)定，更 舒適并且節(jié)能。
權(quán)利要求
1.一種軌道車(chē)輛用變頻熱泵空調(diào)機(jī)組，含有室內(nèi)側(cè)風(fēng)機(jī)(1)、室內(nèi)側(cè)換熱器(2)、溫 度傳感器(3)、膨脹閥(4)、控制系統(tǒng)(5)、變頻器(6)、四通換向閥(7)、電磁閥(8)、變頻調(diào) 速壓縮機(jī)(9)、室外側(cè)風(fēng)機(jī)(10)、室外側(cè)換熱器(11)、定頻壓縮機(jī)(12)，其特征在于，采用 雙壓縮機(jī)雙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中，一個(gè)壓縮機(jī)采用變頻調(diào)速壓縮機(jī)(9)，另一臺(tái)采用定頻壓縮機(jī) (12)，每個(gè)壓縮機(jī)所在的系統(tǒng)包括一臺(tái)獨(dú)立的室外側(cè)換熱器(11)，一個(gè)四通換向閥(7)、一 個(gè)雙向的熱力膨脹閥(4)；空調(diào)機(jī)組內(nèi)包括兩臺(tái)室內(nèi)側(cè)換熱器(2)，每臺(tái)室內(nèi)側(cè)換熱器(2) 設(shè)置的兩套循環(huán)管路分別連接變頻調(diào)速壓縮機(jī)(9)和定頻壓縮機(jī)(12)；控制系統(tǒng)(5)由一 臺(tái)用于為變頻調(diào)速壓縮機(jī)(9)提供可調(diào)制電源的變頻器(6)、兩臺(tái)分別為室外側(cè)風(fēng)機(jī)(10) 和室內(nèi)側(cè)風(fēng)機(jī)(1)提供可調(diào)制電源的變頻器(6)以及主控制器及其他相應(yīng)的電氣部件組 成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道車(chē)輛用變頻熱泵空調(diào)機(jī)組，其特征在于，所述的變頻調(diào) 速壓縮機(jī)(9)、定頻壓縮機(jī)(12)、室外側(cè)換熱器(11)、室內(nèi)側(cè)換熱器(2)、四通換向閥(7)、電 動(dòng)部件連接全部設(shè)置在軌道車(chē)輛的頂置式結(jié)構(gòu)內(nèi)；控制系統(tǒng)(5)及變頻器(6)置于頂置結(jié) 構(gòu)之外的控制箱內(nèi)；頂置結(jié)構(gòu)內(nèi)的部件通過(guò)連接器與軌道車(chē)輛的主電源和控制箱連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軌道車(chē)輛用變頻熱泵空調(diào)機(jī)組，其特征在于，可選的、所 述的變頻調(diào)速壓縮機(jī)(9)為變頻渦旋壓縮機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軌道車(chē)輛用變頻熱泵空調(diào)機(jī)組，其特征在于，可選的、所 述的室內(nèi)側(cè)換熱器(2)和室外側(cè)換熱器(11)為管片式換熱器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軌道車(chē)輛用變頻熱泵空調(diào)機(jī)組，其特征在于，可選的、所 述的室內(nèi)側(cè)風(fēng)機(jī)(1)為離心風(fēng)機(jī)，電機(jī)采用三相異步電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軌道車(chē)輛用變頻熱泵空調(diào)機(jī)組，其特征在于，可選的、所 述的室外側(cè)風(fēng)機(jī)(10)為軸流風(fēng)機(jī)，電機(jī)采用三相異步電機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明軌道車(chē)輛用變頻熱泵空調(diào)機(jī)組，采用變頻調(diào)速壓縮機(jī)與定頻壓縮機(jī)的雙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)每個(gè)壓縮機(jī)所在的系統(tǒng)包括一臺(tái)獨(dú)立的室外側(cè)換熱器，一個(gè)四通換向閥、一個(gè)雙向的膨脹閥；空調(diào)機(jī)組內(nèi)包括兩臺(tái)室內(nèi)側(cè)換熱器，每臺(tái)室內(nèi)側(cè)換熱器設(shè)置的兩套循環(huán)管路分別連接變頻調(diào)速壓縮機(jī)和定頻壓縮機(jī)；控制系統(tǒng)由為變頻調(diào)速壓縮機(jī)提供可調(diào)制電源的變頻器、為室外側(cè)風(fēng)機(jī)和室內(nèi)側(cè)風(fēng)機(jī)提供可調(diào)制電源的變頻器、主控制器及相關(guān)電氣部件組成；空調(diào)機(jī)組的主要部件和電動(dòng)連接設(shè)置在軌道車(chē)輛的頂置式結(jié)構(gòu)內(nèi)，通過(guò)連接器與軌道車(chē)輛的主電源和控制箱連接；控制系統(tǒng)及變頻器置于頂置結(jié)構(gòu)之外的控制箱內(nèi)；本發(fā)明的積極的效果是車(chē)廂內(nèi)的溫度控制更穩(wěn)定，更舒適并且節(jié)能。
文檔編號(hào)F25B31/00GK102050125SQ20101060468
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者周生存, 李兵, 賈峰, 黃允東 申請(qǐng)人:上海加冷松芝汽車(chē)空調(diào)股份有限公司