[发明专利]一种基于CO2冷媒的跨临界循环轨道车辆空调系统

说明书

技术领域

本发明涉及轨道车辆用空调领域，更具体地，涉及一种基于CO₂冷媒的跨临界循环轨道车辆空调系统。

背景技术

轨道车辆的空调装置一般安装在车顶部，夏天制冷，春秋两季通风，冬季用于对室外新风进行预热。现有的空调装置几乎全部采用氟利昂为冷媒，由于氟利昂是世界公认的引起臭氧层破坏及全球变暖的主要因素。随着全球变暖效应的逐步显现，减缓温室效应和臭氧层破坏成为全球面临的首要问题。必须尽早采用对环境无危害的制冷剂，全球各国也在加速推进环保制冷剂替代高GWP 制冷剂的进程，自《蒙特利尔协定书》签订以来，以CFC和HCFC做制冷剂的空调逐步禁用，为了寻找合适制冷剂，全球开展了广泛研究，天然制冷剂引起了人们极大关注。由于绿色环保天然制冷剂CO₂以其无毒、对臭氧层无破坏，不会产生温室效应，以及其良好的热力学性质等优点，再次受到制冷行业的重视。

CO₂作为最具有潜力的自然工质是因为CO₂有着如下诸多优点：

1)自然工质，对环境无破坏作用，ODP＝0、GWP＝1；

2)单位体积制冷量大，与普通工质相比，CO₂设备体积小；

3)安全系数高，无毒不可燃，化学性质稳定；

4)粘度低，具有优良的流动性及传热性；

5)廉价容易获取。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于CO₂冷媒的跨临界循环轨道车辆空调系统，通过使用跨临界的CO₂冷媒，不仅对环境友好，而且在缩小设备体积和重量的同时保障制冷效率，满足苛刻的环保要求和轻量化的需求。

本发明的另一目的在于，进一步提高能效，节能减排。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于CO₂冷媒的跨临界循环轨道车辆空调系统，位于轨道车辆的车体顶部，包括蒸发腔和室外腔，所述室外腔内包括压缩机、室外换热器，所述蒸发腔内包括节流膨胀装置和室内换热器，所述室外换热器包括气体冷却器和冷却风机，所述冷却风机带动外界空气与所述气体冷却器进行换热，所述室内换热器包括蒸发器和蒸发风机，所述蒸发风机带动蒸发腔内空气与所述蒸发器进行换热，所述压缩机、气体冷却器、节流膨胀装置和蒸发器通过冷媒配管依次连接构成制冷循环回路，其特征在于，

所述制冷循环回路还包括中间换热器，所述中间换热器位于所述蒸发腔内或所述室外腔内，所述中间换热器的高温介质入口与所述气体冷却器的介质出口相连，所述中间换热器的高温介质出口与所述节流膨胀装置的介质入口相连，所述中间换热器的低温介质入口与所述蒸发器的介质出口相连，所述中间换热器的低温介质出口与所述压缩机的介质入口相连；

所述制冷循环回路中的冷媒为CO₂，制冷循环为跨临界循环；

所述压缩机为跨临界制冷压缩机。

优选地，经所述跨临界制冷压缩机压缩后的CO₂冷媒为温度范围在70℃～120℃间的超临界气体，经所述气体冷却器与外界空气换热后的CO₂冷媒为温度范围在30℃～50℃间的超临界气体，经所述节流膨胀装置作用后的CO₂冷媒为温度范围在6℃～18℃间的气液两相流体，经所述蒸发器与车内气体换热后的 CO₂冷媒为超临界气体。

优选地，在所述压缩机的介质入口端安装气液分离器。

优选地，在所述蒸发器的介质出口端安装吸气压力控制阀，在所述压缩机的介质出口端安装排气压力控制阀。

优选地，所述气体冷却器的管直径为5mm～8mm；所述蒸发器的管直径为 6mm～10mm。

优选地，所述节流膨胀装置为电子膨胀阀。

优选地，所述电子膨胀阀分别与蒸发器的介质出口端安装的压力传感器和温度传感器电相连。

优选地，所述压缩机为变频压缩机，所述冷却风机和所述蒸发风机为变频风机。

优选地，所述冷却风机带动外界空气与所述气体冷却器进行换热时，外界空气的流向为从车体顶部两侧上方进入，先经过所述气体冷却器，然后在所述冷却风机的带动下，由下向上出风，从车体顶部中间排出