[发明专利]轨道车辆用变频热泵空调机组

说明书

技术领域

本发明涉及轨道交通（地铁）车辆空调设计与制造技术领域，具体的说，是一种轨道车辆用变频热泵空调机组。

背景技术

在我国的大城市中，轨道交通（地铁）的建设已成为城市公共交通发展的趋势，因此，对轨道交通（地铁）车辆也提出了新的要求。现有轨道交通（地铁）车辆的空调机组都为单冷型定转速空调机组，空调系统采用单冷设计，压缩机采用传统的定转速压缩机；车厢内温度控制采用启停压缩机的方式，部分负荷时采用压缩机卸载、旁通或关闭多台压缩机中的若干台来进行冷量的控制。这些传统的车厢内温度控制的具有温度波动大、舒适性差、能耗大的不足，同时，单冷电加热空调机组在加热工况时能耗巨大。

近年来，变频热泵技术开始出现在轨道交通车辆的设计中，它虽还未得到市场的广泛认可，但可以确定的是，空调的变频技术将代表该领域技术的发展方向。但就目前来说，整体采用变频控制（所有的压缩机都采用变频控制）的空调机组会因为变频器功率大，谐波损失较大，在满负荷时其节能效果反而不佳，此外，采用变频控制与轨道机车的集成难度较大等都是亟待解决的问题。因此，在现阶段，轨道交通（地铁）车辆的空调机组存在的不足主要有：

（1）室内温度控制波动大。由于压缩机采用启停控制，在部分负荷状态下，压缩机通过频繁地启停来控制室内温度，冷量输出时而大时而小，造成车厢内温度波动较大，影响乘座的舒适性；

（2）能耗巨大。采用定速压缩机的空调机组由于频繁启动造成巨大的启动电流损失及系统能量损失；采用全变频的空调机组由于变频压缩机的效率比定速压缩机低以及变频器损耗等原因，能量损失也比较大；

（3）电加热能耗巨大。轨道交通（地铁）车辆传统的电加热形式的加热系统使其能耗巨大。

发明内容

本发明的目的是在于克服现有技术的不足，提供一种舒适、节能、采用热泵技术，温度控制稳定（变频加定频的控制）的轨道车辆用变频热泵空调机组。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种轨道车辆用变频热泵空调机组，含有室内侧风机、室内侧换热器、温度传感器、膨胀阀、控制系统、变频器、四通换向阀、电磁阀、变频调速压缩机、室外侧风机、室外侧换热器、定频压缩机，其特征是，采用双压缩机双系统结构，其中，一个压缩机采用变频调速压缩机，另一台采用定频压缩机，每个压缩机所在的系统包括一台独立的室外侧换热器，一个四通换向阀、一个双向的热力膨胀阀；空调机组内包括两台室内侧换热器，每台室内侧换热器设置的两套循环管路分别连接变频调速压缩机和定频压缩机；控制系统由一台用于为变频调速压缩机提供可调制电源的变频器、两台分别为室外侧风机和室内侧风机提供可调制电源的变频器以及主控制器及其他相应的电气部件组成。

所述的变频调速压缩机、定频压缩机、室外侧换热器、室内侧换热器、四通换向阀、电动部件连接全部设置在轨道车辆的顶置式结构内；控制系统及变频器置于顶置结构之外的控制箱内；顶置结构内的部件通过连接器与轨道车辆的主电源和控制箱连接。

可选的、所述的变频调速压缩机为变频涡旋压缩机。

可选的、所述的室内侧换热器和室外侧换热器为管片式换热器。

可选的、所述的室内侧风机为离心风机，电机采用三相异步电机。

可选的、所述的室外侧风机为轴流风机，电机采用三相异步电机。

本发明的轨道车辆用变频热泵空调机组启动后，温度传感器会将采集的相关温度信息提供给控制系统，控制系统依据温度信息及其他相关信息控制空调系统，使包括变频调速压缩机、定频压缩机、室内侧风机、室外侧风机、四通换向阀在内的整个系统正常工作。

本发明轨道车辆用变频热泵空调机组的积极的效果是：

（1）采用一台变频压缩机与一台定速压缩机的组合，实现制冷和制热的无极调节，克服了定速压缩机通过启停来调节温度而带来的能量损失，温度波动较小，温度控制更加稳定；

（2）利用定速压缩机能效比较高、变频压缩机能量调节更细的优势，实现满负荷和部分负荷都能明显节能的目的，同时减小了车辆集成的难度；

（3）采用了变频热泵技术，明显减小了冬季空调的能耗；

（4）因具有节能、舒适、温度控制更稳定、运营成本更低的优点而具有推广应用的前景。

附图说明

附图为本发明轨道车辆用变频热泵空调机组的结构示意图；

图中的标号分别为：

1、室内侧风机；       1-1、第I室内侧风机；     1-2、第II室内侧风机；