一种空调系统、轨道车辆、除湿方法、除霜方法与流程 专利技术说明

铁路车辆辅助装置的制造及其改造技术1.本发明涉及空调设备技术领域，更具体地说，涉及一种空调系统。此外，本发明还涉及一种包括上述空调系统的轨道车辆以及一种适用于上述空调系统的除湿方法和除霜方法。背景技术：2.空调在夏季用于制冷时，空气中部分水蒸气在空调蒸发器上冷却结霜，并通过接水盘收集排到车外；在中低温、高湿天气，车辆制冷量需求降低，当车内温度降低至控制目标值时，压缩机低频工作或间歇运行，此时，蒸发器表面温度相对升高，蒸发器除湿量减少，导致车内湿度增大，乘坐舒适性下降。3.相关技术中，会在机组内设置电加热器，空调蒸发器将送风冷却到需求温度以下，以便更多送风中的水蒸气冷凝结露，然后用电加热将空气加热至适合的温度，满足车内温度需求。对于没有次暖需求的轨道车辆，空调如果想独立除湿，必须设置电加热器，电加热器的使用频率低、且能耗高，造成列车辅助电源容量增大，增加车辆成本。4.综上所述，如何提供一种成本较低的可独立除湿、除霜的空调系统，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。技术实现要素：5.有鉴于此，本发明的目的是提供一种空调系统，通过将第一能量转移装置与冷凝器并联，将第二能量转移装置与蒸发器并联，在不增加能耗的前提下实现了空调系统的除湿、除霜功能，降低了能耗，成本低。6.本发明的另一目的是提供一种包括上述空调系统的轨道车辆以及一种适用于上述空调系统的除湿方法和除霜方法。7.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：8.一种空调系统，包括新风阀、蒸发器、第一能量转移装置、通风机、送风口、压缩机、冷凝器、第二能量转移装置、四通阀、第一电磁阀以及第二电磁阀，所述第二能量转移装置与所述冷凝器相邻设置；9.气体由所述新风阀进入并依次流经所述蒸发器、所述第一能量转移装置、所述通风机、所述送风口进入客室；10.所述四通阀的四个接口分别连接所述压缩机的进口、所述压缩机的出口、所述冷凝器及所述蒸发器；11.所述第一能量转移装置与所述冷凝器并联，所述第一电磁阀用于控制由所述冷凝器流出的制冷剂是否进入所述第一能量转移装置；所述第二能量转移装置与所述蒸发器并联，所述第二电磁阀用于控制由所述蒸发器流出的制冷剂是否进入所述第二能量转移装置；12.所述冷凝器与所述蒸发器之间通过节流装置连接。13.可选地，所述第一能量转移装置为第一散热器，所述第二能量转移装置为第二散热器。14.可选地，所述第一能量转移装置为第一环路热管，所述第一环路热管的吸热端设置于连接所述冷凝器与所述节流装置的管路，所述第一环路热管的散热端设置于所述通风机的进风侧，气体依次流经所述蒸发器、所述第一环路热管的散热端、所述通风机、所述送风口进入客室；15.所述第二能量转移装置为第二环路热管，所述第二环路热管的吸热端设置于连接所述蒸发器与所述节流装置的管路，所述第二环路热管的散热端与所述冷凝器相邻设置。16.可选地，还包括第一阻力管和第二阻力管，所述第一阻力管与连接所述冷凝器和所述节流装置的管路并联，所述第二阻力管与连接所述蒸发器和所述节流装置的管路并联。17.可选地，还包括第一温度传感器、回风温度传感器、回风湿度传感器以及控制器，所述第一温度传感器用于检测所述冷凝器表面的温度，所述第一温度传感器、所述回风温度传感器和所述回风湿度传感器均与所述与控制器连接；所述回风温度传感器和所述回风湿度传感器均设置于所述客室的回风口处。18.可选地，所述新风阀的出口处设置有新风温度传感器和新风湿度传感器，所述新风温度传感器和所述新风湿度传感器均与所述控制器连接；19.和/或，还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器用于检测所述蒸发器表面的温度，所述第二温度传感器与所述控制器连接。20.可选地，还包括第一送风温度传感器和第二送风温度传感器，所述第一送风温度传感器设置于所述第一能量转移装置的进风口处，所述第二送风温度传感器设置于所述送风口处。21.一种轨道车辆，其特征在于，包括上述任一项所述的空调系统。22.一种除湿方法，适用于上述所述的空调系统；所述除湿方法包括：23.获取客室的湿度数据；24.判断所述湿度数据是否大于预设湿度值，若是，则控制压缩机提高工作频率或控制增加空调系统内工作的所述压缩机的数量；若否，则返回上一步。25.一种除霜方法，适用于上述所述的空调系统；所述除霜方法包括：26.获取冷凝器表面的温度数据；27.判断所述温度数据是否低于预设温度值，若是，则控制压缩机提高工作频率或控制增加空调系统内工作的所述压缩机的数量；若否，则返回上一步。28.在使用本发明提供的空调系统的过程中，在制冷季，第二电磁阀处于常闭状态，当客室内湿度高于预设值时，压缩机工作频率升高或使更多的压缩机投入工作，使蒸发器表面温度降低，从而使更多的水蒸气流经蒸发器时结霜，通过接水盘收集排到车外。同时第一电磁阀打开，使由压缩机流出的高温高压的制冷剂流入冷凝器和第一能量转移装置，气体由新风阀进入车内，并依次流经蒸发器、第一能量转移装置、通风机、送风口进入客室，由于蒸发器表面温度较低，气体流经第一能量转移装置时被加热，实现除湿后的送风加热，确保车内温度在目标范围内。29.在制热季，第一电磁阀处于常闭状态，当冷凝器表面温度低于预设温度时，压缩机工作频率升高或使更多的压缩机投入工作，第二电磁阀打开，由压缩机流出的高温高压的制冷剂进入蒸发器和第二能量转移装置，由于第二能量转移装置与冷凝器相邻设置，可以实现对冷凝器的加热，使冷凝器表面温度升高，避免冷凝器结霜或实现除霜。30.相比于现有技术，本发明提供的空调系统在不增加能耗的前提下实现了空调系统的除湿、除霜功能，降低了能耗，成本低。31.此外，本发明还提供了一种包括上述空调系统的轨道车辆以及一种适用于上述空调系统的除湿方法和除霜方法。附图说明32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。33.图1为本发明所提供的空调系统的具体实施例一的除湿状态的示意图；34.图2为本发明所提供的空调系统的具体实施例一的除霜状态的示意图；35.图3为本发明所提供的空调系统的具体实施例二的除湿状态的示意图；36.图4为本发明所提供的空调系统的具体实施例二的除霜状态的示意图。37.图1-4中：38.1为控制器、2为新风阀、3为蒸发器、41为第一散热器、42为第一环路热管的吸热端、43为第一环路热管的散热端、5为通风机、6为送风口、7为压缩机、8为冷凝器、91为第二散热器、92为第二环路热管的吸热端、93为第二环路热管的散热端、10为第一电磁阀、11为第二电磁阀、12为第一阻力管、13为第二阻力管、14为第一温度传感器、15为新风温度传感器、16为新风湿度传感器、17为第二温度传感器、18为第一送风温度传感器、19为第二送风温度传感器、20为回风温度传感器、21为回风湿度传感器、22为空调机组、23为客室、24为回风口、25为四通阀、26为节流装置。具体实施方式39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。40.本发明的核心是提供一种空调系统，通过将第一能量转移装置与冷凝器并联，将第二能量转移装置与蒸发器并联，在不增加能耗的前提下实现了空调系统的除湿、除霜功能，降低了能耗，成本低。本发明的另一核心是提供一种包括上述包括上述空调系统的轨道车辆以及一种适用于上述空调系统的除湿方法和除霜方法。41.请参考图1至图4。42.本具体实施例公开了一种空调系统，包括新风阀2、蒸发器3、第一能量转移装置、通风机5、送风口6、压缩机7、冷凝器8、第二能量转移装置、四通阀25、第一电磁阀10以及第二电磁阀11，第二能量转移装置与冷凝器8相邻设置；气体由新风阀2进入并依次流经蒸发器3、第一能量转移装置、通风机5、送风口6进入客室23；四通阀25的四个接口分别连接压缩机7的进口、压缩机7的出口、冷凝器8及蒸发器3；第一能量转移装置与冷凝器8并联，第一电磁阀10用于控制由冷凝器8流出的制冷剂是否进入第一能量转移装置；第二能量转移装置与蒸发器3并联，第二电磁阀11用于控制由蒸发器3流出的制冷剂是否进入第二能量转移装置；冷凝器8与蒸发器3之间通过节流装置26连接。43.在使用本具体实施例提供的空调系统的过程中，在制冷季，第二电磁阀11处于常闭状态，当客室23内湿度高于预设值时，压缩机7工作频率升高或使更多的压缩机7投入工作，使蒸发器3表面温度降低，从而使更多的水蒸气流经蒸发器3时结霜，通过接水盘收集排到车外。同时第一电磁阀10打开，使由压缩机7流出的高温高压的制冷剂流入冷凝器8和第一能量转移装置，气体由新风阀2进入车内，并依次流经蒸发器3、第一能量转移装置、通风机5、送风口6进入客室23，由于蒸发器3表面温度较低，气体流经第一能量转移装置时被加热，实现除湿后的送风加热，确保车内温度在目标范围内。44.在制热季，第一电磁阀10处于常闭状态，当冷凝器8表面温度低于预设温度时，压缩机7工作频率升高或使更多的压缩机7投入工作，第二电磁阀11打开，由压缩机7流出的高温高压的制冷剂进入蒸发器3和第二能量转移装置，由于第二能量转移装置与冷凝器8相邻设置，可以实现对冷凝器8的加热，使冷凝器8表面温度升高，避免冷凝器8结霜或实现除霜。45.相比于现有技术，本具体实施例提供的空调系统在不增加能耗的前提下实现了空调系统的除湿、除霜功能，降低了能耗，成本低。46.在一具体实施例中，第一能量转移装置为第一散热器41，第二能量转移装置为第二散热器91，如图1所示，在制冷季，第二电磁阀11处于常闭状态，当客室23内湿度高于预设湿度值时，预设湿度值为预先设定的数值，可以是65％或其它满足要求的数值，为了达到除湿的效果，会提高压缩机7的工作频率或投入更多数量的压缩机7工作，使蒸发器3表面的温度降低，水蒸气流经蒸发器3时在蒸发器3表面结霜，同时，第一电磁阀10打开，由压缩机7流出的高温高压的制冷剂一部分进入冷凝器8、经节流装置26进入蒸发器3，并由蒸发器3回流至压缩机7，另一部分进入第一散热器41，在第一散热器41内与流经第一散热器41的气体进行热交换，对流经第一散热器41的气体进行加热，避免气体温度过低，实现除湿后气体的加热，确保客室23内温度在目标控制范围内。47.在制热季，如图2所示，第一电磁阀10处于常闭状态，当冷凝器8表面温度低于预设温度值时，预设温度值为预先设置的温度数值，具体可以是2℃，也可以是其它满足要求的数值，具体根据实际情况确定，在此不做赘述；第二电磁阀11打开，压缩机7流出的高温高压的制冷剂部分流入蒸发器3，并依次流经节流装置26、冷凝器8流回压缩机7，另外一部分制冷剂流入第二散热器91，并在第二散热器91内进行热量交换，由于第二散热器91与冷凝器8相邻设置，距离较近，第二散热器91对冷凝器8加热，使冷凝器8的温度升高，可有效避免冷凝器8结霜或使冷凝器8表面结的霜融化。48.在一具体实施例中，第一能量转移装置为第一环路热管，第一环路热管的吸热端42设置于连接冷凝器8与节流装置26的管路，第一环路热管的散热端43设置于通风机5的进风侧，气体依次流经蒸发器3、第一环路热管的散热端43、通风机5、送风口6进入客室23；第二能量转移装置为第二环路热管，第二环路热管的吸热端92设置于连接述蒸发器3与节流装置26的管路，第二环路热管的散热端93与冷凝器8相邻设置。49.具体的，可以设置第一阻力管12和第二阻力管13，第一阻力管12与连接冷凝器8和节流装置26的管路并联，第二阻力管13与连接蒸发器3和节流装置26的管路并联，以使在制冷季由压缩机7流出的高温高压的制冷剂可以流入连接冷凝器8与节流装置26、且与第一阻力管12所在管路并联的管路；在制热季由压缩机7流出的高温高压的制冷剂可以流入连接蒸发器3与节流装置26、且与第二阻力管13所在管路并联的管路。50.本具体实施例中，如图3所示，在制冷季，第二电磁阀11处于常闭状态，当客室23内湿度高于预设湿度值时，预设湿度值为预先设定的数值，可以是65％或其它满足要求的数值，为了达到除湿的效果，会提高压缩机7的工作频率或投入更多数量的压缩机7工作，使蒸发器3表面的温度降低，水蒸气流经蒸发器3时在蒸发器3表面结霜，同时，第一电磁阀10打开，由压缩机7流出的高温高压的制冷剂进入冷凝器8、经节流装置26进入蒸发器3，并由蒸发器3回流至压缩机7，由于第一环路热管的吸热端42设置于连接冷凝器8与节流装置26的管路，制冷剂在流经连接冷凝器8与节流装置26的管路时会与第一环路热管的吸热端42进行热交换，使第一环路热管的吸热端42的温度升高，第一环路热管的散热端43的温度升高，并对流经第一环路热管的散热端43的气体加热，避免气体温度过低，实现除湿后气体的加热，确保客室23内温度在目标控制范围内。51.在制热季，如图4所示，第一电磁阀10处于常闭状态，当冷凝器8表面温度低于预设温度值时，预设温度值为预先设置的温度数值，具体可以是2℃，也可以是其它满足要求的数值，具体根据实际情况确定，在此不做赘述；第二电磁阀11打开，压缩机7流出的高温高压的制冷剂流入蒸发器3，并依次流经节流装置26、冷凝器8流回压缩机7，由于第二环路热管的吸热端92设置于连接述蒸发器3与节流装置26的管路，制冷剂在第二环路热管的吸热端92进行热交换，释放热量，使第二环路热管的吸热端92的温度升高，同时，第二环路热管的散热端93的温度升高，由于第二环路热管的散热端93与冷凝器8相邻设置，距离较近，第二环路热管的散热端93对冷凝器8加热，使冷凝器8的温度升高，可有效避免冷凝器8结霜或使冷凝器8表面结的霜融化。52.在一具体实施例中，包括第一温度传感器14、新风温度传感器15、新风湿度传感器16、第二温度传感器17、第一送风温度传感器18、第二送风温度传感器19、回风温度传感器20、回风湿度传感器21以及控制器1，其中第一温度传感器14、新风温度传感器15、新风湿度传感器16、第二温度传感器17、第一送风温度传感器18、第二送风温度传感器19、回风温度传感器20、回风湿度传感器21均与控制器1连接，第一温度传感器14用于检测冷凝器8表面的温度，新风温度传感器15用于检测新风阀2的出口处的温度，新风湿度传感器16用于检测新风阀2的出口处的湿度，第二温度传感器17用于检测蒸发器3表面的温度，第一送风温度传感器18用于检测第一能量转移装置的进风口处的温度，第二送风温度传感器19用于检测送风口6处的温度，回风温度传感器20用于检测客室23回风口24处的温度，回风湿度传感器21用于检测客室23回风口24处的湿度。53.在具体使用的过程中，制冷季，第二电磁阀11处于常闭状态，当回风湿度传感器21检测到客室23内湿度高于预设湿度值时，控制器1控制提高压缩机7的工作频率或投入更多数量的压缩机7工作，此时第二温度传感器17检测到蒸发器3表面的温度降低，第一送风温度传感器18检测到检测第一能量转移装置的进风口处的温度降低，水蒸气流经蒸发器3时在蒸发器3表面结霜，同时，第一电磁阀10打开，由压缩机7流出的高温高压的制冷剂进入冷凝器8、经节流装置26进入蒸发器3，由压缩机7流出的高温高压的制冷剂与第一能量转移装置进行热交换，第一能量转移装置吸收制冷剂的热量，并对流经第一能量转移装置的气体进行加热，第二送风温度传感器19检测到送风口6处的温度升高，避免气体温度过低，实现除湿后气体的加热，确保客室23内温度在目标控制范围内。54.回风温度传感器20用于检测客室23回风口24处的温度，回风湿度传感器21用于检测客室23回风口24处的湿度，以实时监测客室23内的温度和湿度，新风阀2出口处的新风温度传感器15用于检测新风阀2的出口处的温度，新风湿度传感器16用于检测新风阀2的出口处的湿度，以便根据进入的新风温度和湿度的变化及时作出调整。55.在制热季，第一电磁阀10处于常闭状态，当第一温度传感器14检测到冷凝器8表面的温度低于预设温度值时，第二电磁阀11打开，压缩机7流出的高温高压的制冷剂流入蒸发器3，并依次流经节流装置26、冷凝器8流回压缩机7，由于第二能量转移装置与蒸发器3并联，制冷剂与第二能量转移装置进行热交换，使第二能量转移装置的温度升高，第二能量转移装置将热量传递至冷凝器8，对冷凝器8进行加热，使冷凝器8的温度升高，可有效避免冷凝器8结霜或使冷凝器8表面结的霜融化。56.除了上述空调系统，本发明还提供一种包括上述实施例公开的空调系统的轨道车辆，该轨道车辆安装有上述空调系统的空调机组22，该轨道车辆的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。57.对于未设置加湿设备的车辆，车内含湿量计算公式如下：58.w＝w2+w3-w1，其中w为车内含湿量，g/h；w1为废排带走的湿量，g/h；w2为乘客的散湿量，g/h；w3为新风带入的湿量，g/h。59.此外，本发明还提供了一种除湿方法，适用于上述任一项所提到的空调系统，除湿方法包括：60.步骤s1，获取客室23的湿度数据；61.步骤s2，判断湿度数据是否大于预设湿度值，若是，则控制压缩机7提高工作频率或控制增加空调系统内工作的压缩机7的数量；若否，则返回步骤s1。62.本发明还提供了一种除霜方法，适用于上述任一项所提到的空调系统，除霜方法包括：63.步骤s01，获取冷凝器8表面的温度数据；64.步骤s02，判断温度数据是否低于预设温度值，若是，则控制压缩机7提高工作频率或控制增加空调系统内工作的压缩机7的数量；若否，则返回步骤s01。65.本技术文件中提到的第一散热器41和第二散热器91，第一电磁阀10和第二电磁阀11，第一阻力管12和第二阻力管13，第一温度传感器14和第二温度传感器17，第一送风温度传感器18和第二送风温度传感器19，第一环路热管的散热端43和第二环路热管的散热端93，第一环路热管的吸热端42和第二环路热管的吸热端92中的“第一”、“第二”仅仅是为了区分位置的不同，并没有先后顺序之分。66.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本发明所提供的所有实施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内，在此不做赘述。67.以上对本发明所提供的空调系统、轨道车辆、除湿方法、除霜方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。









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