轨道车辆空调机组及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种轨道车辆空调机组，包括空调箱体以及设置在所述空调箱体内的制冷剂回路系统，其特征在于：在所述空调箱体内设有室外腔、第一室内腔和第二室内腔；所述室外腔设置于所述空调箱体的中部，所述第一室内腔和所述第二室内腔分别设置于所述室外腔的两侧，在所述室外腔内设有室外风机；在所述第一室内腔和第二室内腔内均设有室内风机；所述制冷剂回路系统中的制冷剂为二氧化碳。此外，本发明专利技术还提供了一种轨道车辆空调机组的控制方法。本发明专利技术采用二氧化碳为制冷剂，环境友好，符合环保要求；制冷系统压力保护安全措施，确保系统在运行或静置状态均能控制系统内压力在设计压力以下，确保安全。确保安全。确保安全。

【技术实现步骤摘要】
轨道车辆空调机组及控制方法


[0001]本专利技术属于轨道车辆空调系统
，具体涉及一种轨道车辆空调机组。

技术介绍

[0002]针对目前广泛应用的CFCs和HCFCs制冷剂排放导致的臭氧层消耗和温室效应，相关禁限用的法律法规已开始实施；基于蒙特利尔协议框架下的基加利补充协议规定从2019年开始局部降低HFC制冷剂的使用，寻找并使用高效、绿色环保制冷剂来替代高GWP制冷剂势在必行；因此研制具有安全、环保、低能耗的轨道二氧化碳空调，突破轨道空调采用二氧化碳作为制冷剂的设计、制造、试验及安全监控等关键技术问题，满足轨道交通车辆空气调节需求，实现轨道交通装备空调环保新技术突破，实现轨道交通空调新的技术优势具有重大意义。二氧化碳作为自然工质，温室气体效应极低（GWP＝1），不破坏臭氧层（ODP＝0），并且具有无毒、不可燃、具有良好传热性能、较低流体阻力以及相当大的单位制冷量等优点；与传统制冷剂不同，由于二氧化碳临界温度较低（31.1℃），系统循环为跨临界循环，二氧化碳在超临界区，压力和温度是两个独立的变量，且同时决定着二氧化碳流体的焓值，在蒸发温度和气体冷却器出口温度保持不变的情况下，改变高压压力分别对制冷量和压缩功产生影响，系统运行存在最优高压压力，在此压力下系统效率最高。因此二氧化碳控制制冷循环特性区别于传统空调冷媒的亚临界循环，传统冷媒空调采用系统过热度控制方式不适用二氧化碳空调的系统控制。
[0003]采用二氧化碳作为制冷剂的空调系统压力较高，高压侧处在超临界区域，压力值在8～11MPa，是现用制冷剂的4～5倍，高压力对系统部件和系统安全性提出新的挑战；如超高温运行或系统发生堵塞或部件故障等问题发生时，制冷系统有超压爆破危险。如何设计空调机组的结构，确保空调机组安全运行，避免发生爆破危险，是需要重点考虑的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种轨道车辆空调机组，通过控制主电磁阀、支电磁阀和三通分液器等部件进行分液控制，根据具体工况的需求，控制制冷系统两端供液或单端供液，实现分液均匀性，同时通过压力传感器、温度传感器实时采集系统高压和低压，气冷器出口温度、压缩机吸气温度、环境温度等参数，控制压缩机和室外风机的运行数量和运行频率，同时相应控制电子膨胀阀的开度，实现空调制冷能力调节、最高效率及安全运行控制。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种轨道车辆空调机组，包括空调箱体以及设置在所述空调箱体内的制冷剂回路系统，其特征在于：在所述空调箱体内设有室外腔、第一室内腔和第二室内腔；所述室外腔设置于所述空调箱体的中部，所述第一室内腔和所述第二室内腔分别设置于所述室外腔的两侧，所述制冷剂回路系统包括设置在所述室外腔内的压缩机和室外热交换器、设置在所述第一室内腔内的第一室内热交换器、第一回热器和第一电子膨胀阀、设置在所述第二室内
腔内的第二室内热交换器、第二回热器和第二电子膨胀阀以及配套的管路；所述室外热交换器的出口借助分液三通以及配套的管路分别与所述第一回热器的入口和所述第二回热器的入口相连，在连接所述室外热交换器的出口和所述分液三通间的管路上设有主电磁阀，在连接所述分液三通和所述第二回热器的入口的管路上设有支电磁阀，所述第一回热器的出口和所述第二回热器的出口借助三通及配套的管路与所述压缩机的进口相连，在连接三通和所述压缩机进口的管路上设有气液分离器；在所述室外腔内设有室外风机；在所述第一室内腔和第二室内腔内均设有室内风机；所述制冷剂回路系统中的制冷剂为二氧化碳。
[0006]基于上述的空调机组，本专利技术还提供了一种轨道车辆空调机组的控制方法，包括以下步骤：步骤A、计算车辆热负荷需求；步骤B、根据车辆热负荷需求，计算并控制运行相应台数的压缩机及压缩机运行频率；步骤C、根据环境温度、压缩机频率，系统过热度计算并控制电子膨胀阀的开度；步骤D、根据室外热交换器的出口温度和系统高压压力控制室外风机运行的数量或频率：当室外热交换器的出口温度低于预设控制温度时，室外风机降频或减少运行数量，否则升频或增加运行数量；当系统高压压力高于预设控制压力时，室外风机升频运行；步骤E、根据环境温度、压缩机运行频率控制支电磁阀的开关。
[0007]本专利技术的有益效果是：1、采用天然环保制冷剂R744（二氧化碳），环境友好，符合环保要求；2、压缩机采用卧式变频压缩机，满足跨临界制冷循环设计需求，重量轻，体积小，可实现变容量控制；3、通过设计必要的管路电磁阀（主电磁阀和支电磁阀）、三通分液器实现空调装置两端送冷风，通过三通分液器及管路结构设计实现分液均匀性；通过控制支电磁阀的开关实现特殊工况或压缩机低频运行时单侧供液功能；4、通过对压力、温度等参数的实时检测，对制冷系统实施跨临界循环控制，提高系统效率，降低能耗；5、通过变频器控制，实现直流电源给交流电机直接供电进行油温加热控制功能；6、设计内部热交换器应用，提高系统COP，节能显著；7、制冷系统压力保护安全措施，确保系统在运行或静置状态均能控制系统内压力在设计压力以下，确保安全：系统运行时，通过压力传感器检测压力，软件控制；当压力异常过高或过低时，压力开关动作，系统采取压缩机降频或冷却风机升频或停机措施；8、节流装置采用电子膨胀阀，电子膨胀阀开度根据系统过热度、环境温度、压缩机频率等进行控制；9、管路电磁阀：系统设置主电磁阀和支电磁阀。停机时电磁阀关闭，避免大量制冷剂进入低压区，避免长期停机后，压缩机在低环境温度下带液启动导致损坏的风险；根据过热度、环境温度、压缩机频率等控制支电磁阀开关，实现空调安全运行及与车辆热负荷匹配控制，满足车辆室内舒适性控制需求；10、换热器采用小管径设计，符合相关标准对承压能力的要求；11、当制冷剂泄漏，检测到室内腔二氧化碳浓度达到设定阈值，压缩机、室内风机、废排风机（如果有）停止运行，单向旁通阀门打开，室外风机运行，将室内腔含高浓度二氧化碳的空气排出到室外大气中。
[0008]下面结合附图对本专利技术进行详细说明。
附图说明
[0009]图1是本专利技术轨道车辆空调机组的结构示意图；
图2是本专利技术轨道车辆空调机组中分液三通的结构示意图。
[0010]在附图中：10是室外腔，11是压缩机，12是室外热交换器，13是室外风机，14是支电磁阀，15是主电磁阀，16是气液分离器，17是分液三通，20是第一室内腔，21是第一室内热交换器，22是第一回热器，23是第一电子膨胀阀，30是第二室内腔，31是第二室内热交换器，32是第二回热器，33是第二电子膨胀阀，41是室内风机，42是单向旁通阀，43是二氧化碳浓度传感器。
具体实施方式
[0011]参见附图1，本专利技术提供了一种轨道车辆空调机组，包括空调箱体以及设置在空调箱体内的制冷剂回路系统，在空调箱体内设有室外腔10、第一室内腔20和第二室内腔30；室外腔10设置于空调箱体的中部，第一室内腔20和第二室内腔30分别设置于室外腔10的两侧。
[0012]制冷剂回路系统中的制冷剂为二氧化碳，系统包括设置在室外腔10内的压缩机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨道车辆空调机组，包括空调箱体以及设置在所述空调箱体内的制冷剂回路系统，其特征在于：在所述空调箱体内设有室外腔（10）、第一室内腔（20）和第二室内腔（30）；所述室外腔（10）设置于所述空调箱体的中部，所述第一室内腔（20）和所述第二室内腔（30）分别设置于所述室外腔（10）的两侧，所述制冷剂回路系统包括设置在所述室外腔（10）内的压缩机（11）和室外热交换器（12）、设置在所述第一室内腔（20）内的第一室内热交换器（21）、第一回热器（22）和第一电子膨胀阀（23）、设置在所述第二室内腔（30）内的第二室内热交换器（31）、第二回热器（32）和第二电子膨胀阀（33）以及配套的管路；所述室外热交换器（12）的出口借助分液三通（17）以及配套的管路分别与所述第一回热器（22）的入口和所述第二回热器（32）的入口相连，在连接所述室外热交换器（12）的出口和所述分液三通（17）间的管路上设有主电磁阀（15），在连接所述分液三通（17）和所述第二回热器（32）的入口的管路上设有支电磁阀（14），所述第一回热器（22）的出口和所述第二回热器（32）的出口借助三通及配套的管路与所述压缩机（11）的进口相连，在连接三通和所述压缩机（11）进口的管路上设有气液分离器（16）；在所述室外腔（10）内设有室外风机（13）；在所述第一室内腔（20）和第二室内腔（30）内均设有室内风机（41）；所述制冷剂回路系统中的制冷剂为二氧化碳。2.根据权利要求1所述的轨道车辆空调机组，其特征在于：在所述第一室内腔（20）和所述第二室内腔（30）均设有二氧化碳浓度传感器（43），在所述在第一室内腔（20）和所述室外腔（10）间、第二室内腔（30）和室外腔（10）间均设置有单向旁通阀（42）。3.根据权利要求1所述的轨道车辆空调机组，其特征在于：所述压缩机（...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨玉茹，孙亮，张婷，
申请(专利权)人：石家庄国祥运输设备有限公司，
类型：发明
国别省市：