本實(shí)用新型涉及大巴空調(diào)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及電動(dòng)客車空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造，具體的是一種電動(dòng)客車的復(fù)疊式空調(diào)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有電動(dòng)客車的空調(diào)系統(tǒng)往往使用R407C作為制冷劑。它是通過(guò)氣體壓縮式壓縮機(jī)對(duì)低溫低壓的氣態(tài)制冷劑進(jìn)行壓縮，然后獲得高溫高壓的氣態(tài)制冷劑；隨后，高溫高壓的氣態(tài)制冷劑經(jīng)過(guò)冷凝器與車外空氣進(jìn)行換熱并冷凝成為高溫高壓的液態(tài)制冷劑；高溫高壓的液態(tài)制冷劑再經(jīng)過(guò)膨脹閥的節(jié)流，成為低溫低壓的氣液兩相制冷劑并送入蒸發(fā)器與車內(nèi)空氣進(jìn)行換熱；隨后，流出蒸發(fā)器的氣態(tài)制冷劑再返回到氣體壓縮式壓縮機(jī)中。經(jīng)過(guò)上述過(guò)程，R407C制冷劑對(duì)車內(nèi)空氣進(jìn)行冷卻。但是，要對(duì)車內(nèi)空氣進(jìn)行加熱時(shí)，需要通過(guò)四通換向閥的切換使制冷劑與上述過(guò)程逆向流動(dòng)，完成加熱過(guò)程。
雖然R407C制冷劑的制冷與制熱能效比能達(dá)到較為令人滿意的水平，但是，由于R407C制冷劑具有較高的溫室效應(yīng)指數(shù)（GWP=1980），因此，在人們?nèi)找孀⒅丨h(huán)境保護(hù)的今天，R407C制冷劑終究會(huì)被淘汰。反之，以CO2（溫室效應(yīng)指數(shù)GWP=1）、R290（又稱“丙烷”或“冷煤”，其溫室效應(yīng)指數(shù)GWP=20）為代表的自然制冷劑卻越來(lái)越受到人們的關(guān)注。與采用R407C制冷劑的空調(diào)系統(tǒng)類似，采用CO2制冷劑的空調(diào)系統(tǒng)也會(huì)用到壓縮機(jī)、蒸發(fā)器以及節(jié)流裝置。但是，由于CO2制冷劑具有較低的臨界溫度（32℃），因此常規(guī)的冷凝器在CO2跨臨界的空調(diào)系統(tǒng)中是無(wú)法應(yīng)用的，需要使用空氣冷卻器以及回?zé)崞?。同時(shí)，由于使用CO2制冷劑的空調(diào)系統(tǒng)的能效比比較低，比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)要低25%左右，因此，CO2制冷劑的空調(diào)系統(tǒng)往往需要使用膨脹機(jī)來(lái)替代膨脹閥進(jìn)行能效比的提升。而目前此類膨脹機(jī)的核心技術(shù)僅掌握在少數(shù)外企手中，而且體積龐大，價(jià)格昂貴。
反觀使用R290制冷劑的空調(diào)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)形式與使用R407C制冷劑的空調(diào)系統(tǒng)類似，也能取得不錯(cuò)的能效比，因此，它也具有一定的、應(yīng)用于電動(dòng)客車空調(diào)系統(tǒng)中的潛力。但是，由于“丙烷”具有可燃性，如果將之直接應(yīng)用于電動(dòng)客車空調(diào)系統(tǒng)的話會(huì)具有一定的危險(xiǎn)性，必須將之與乘客艙進(jìn)行有效的隔離。
綜上所述，現(xiàn)有電動(dòng)客車的空調(diào)系統(tǒng)具有以下不足：
（1）使用R407C制冷劑的空調(diào)系統(tǒng)因制冷劑具有較高的溫室效應(yīng)指數(shù)在被逐步淘汰。
（2）采用CO2制冷劑的空調(diào)系統(tǒng)能效比較低，且體積龐大，價(jià)格昂貴，膨脹機(jī)等核心技術(shù)又被少數(shù)外企掌握。
（3）使用R290制冷劑的空調(diào)系統(tǒng)雖然能效比較好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但由于具有可燃性，使用有風(fēng)險(xiǎn)，必須將之與乘客艙有效隔離。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足，提供一種電動(dòng)客車的復(fù)疊式空調(diào)系統(tǒng)，它采用R290或CO2制冷劑，將采用CO2制冷劑的空調(diào)系統(tǒng)作為復(fù)疊式空調(diào)系統(tǒng)的低壓級(jí)，將采用R290制冷劑的空調(diào)系統(tǒng)作為復(fù)疊式空調(diào)系統(tǒng)的高壓級(jí)，這樣，既能避免在采用CO2制冷劑的空調(diào)系統(tǒng)中使用跨臨界循環(huán)和膨脹機(jī)，又能將使用R290制冷劑的空調(diào)系統(tǒng)與乘客艙進(jìn)行有效的隔離；使之能適應(yīng)目前人們對(duì)電動(dòng)客車空調(diào)系統(tǒng)的需求。
為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案。
一種電動(dòng)客車的復(fù)疊式空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，含有采用CO2制冷劑的低壓級(jí)空調(diào)系統(tǒng)和采用R290制冷劑的高壓級(jí)空調(diào)系統(tǒng)；所述低壓級(jí)空調(diào)系統(tǒng)含有低壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)、低壓級(jí)四通換向閥、板式換熱器、低壓級(jí)膨脹閥和蒸發(fā)器：所述低壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)的一端通過(guò)低壓級(jí)四通換向閥與板式換熱器連接再通過(guò)所述板式換熱器與低壓級(jí)膨脹閥連接；所述低壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)的另一端通過(guò)低壓級(jí)四通換向閥與所述蒸發(fā)器連接，再通過(guò)所述蒸發(fā)器與所述低壓級(jí)膨脹閥連接；所述高壓級(jí)空調(diào)系統(tǒng)含有高壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)、高壓級(jí)四通換向閥、高壓級(jí)膨脹閥和板式換熱器：所述高壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)的一端通過(guò)高壓級(jí)四通換向閥與冷凝器連接再通過(guò)所述冷凝器與高壓級(jí)膨脹閥連接；所述高壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)的另一端通過(guò)高壓級(jí)四通換向閥與所述板式換熱器連接并再通過(guò)所述板式換熱器與所述高壓級(jí)膨脹閥連接；在所述高壓級(jí)空調(diào)系統(tǒng)與所述低壓級(jí)空調(diào)系統(tǒng)之間設(shè)有不銹鋼隔板并鋪設(shè)有防火材料。
進(jìn)一步，所述低壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)或者所述高壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)采用一臺(tái)或多臺(tái)壓縮機(jī)。
進(jìn)一步，所述低壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)或者所述高壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)為全封閉或半封閉型壓縮機(jī)，或立式或臥式壓縮機(jī)。
進(jìn)一步，所述高壓級(jí)膨脹閥或所述低壓級(jí)膨脹閥為膨脹閥或毛細(xì)管等效節(jié)流裝置、或多組節(jié)流裝置。
進(jìn)一步，所述板式換熱器為中間換熱器，能采用任何能起到中間換熱效果的換熱器。
進(jìn)一步，所述冷凝器和蒸發(fā)器采用管片式換熱器結(jié)構(gòu)或平行流式換熱器結(jié)構(gòu)，（具體換熱器的結(jié)構(gòu)形式和材質(zhì)不限）。
本實(shí)用新型電動(dòng)客車的復(fù)疊式空調(diào)系統(tǒng)的積極效果是：
（1）在電動(dòng)客車空調(diào)系統(tǒng)中設(shè)置了復(fù)疊式空調(diào)結(jié)構(gòu)，解決了電動(dòng)客車空調(diào)系統(tǒng)使用CO2制冷劑和R290制冷劑存在的問(wèn)題。
（2）由于復(fù)疊式空調(diào)結(jié)構(gòu)的壓比較低，降低了壓縮機(jī)的功耗，使得本實(shí)用新型的復(fù)疊式空調(diào)系統(tǒng)的能效比可達(dá)到2.0以上。
（3）為環(huán)保型制冷劑在電動(dòng)客車空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
附圖說(shuō)明
圖1為本實(shí)用新型電動(dòng)客車的復(fù)疊式空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中的標(biāo)號(hào)分別為：
1、低壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)； 2、低壓級(jí)四通換向閥；
3、高壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)； 4、高壓級(jí)四通換向閥；
5、冷凝器； 6、高壓級(jí)膨脹閥；
7、板式換熱器； 8、低壓級(jí)膨脹閥；
9、不銹鋼隔板； 10、蒸發(fā)器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖給出本實(shí)用新型電動(dòng)客車的復(fù)疊式空調(diào)系統(tǒng)的具體實(shí)施方式。但是應(yīng)該指出，本實(shí)用新型的實(shí)施不限于以下的實(shí)施方式。
參見(jiàn)圖1。一種電動(dòng)客車的復(fù)疊式空調(diào)系統(tǒng)，含有低壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)1、低壓級(jí)四通換向閥2、高壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)3、高壓級(jí)四通換向閥4、冷凝器5、高壓級(jí)膨脹閥6、板式換熱器7、低壓級(jí)膨脹閥8、不銹鋼隔板9和蒸發(fā)器10，其中，低壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)1、低壓級(jí)四通換向閥2、板式換熱器7、低壓級(jí)膨脹閥8和蒸發(fā)器10構(gòu)成采用CO2制冷劑的低壓級(jí)空調(diào)系統(tǒng)；高壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)3、高壓級(jí)四通換向閥4、高壓級(jí)膨脹閥6和板式換熱器7構(gòu)成采用R290制冷劑的高壓級(jí)空調(diào)系統(tǒng)。所述低壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)1或者所述高壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)3可采用一臺(tái)或多臺(tái)壓縮機(jī)，或采用全封閉或半封閉型壓縮機(jī)，或立式或臥式壓縮機(jī)。所述高壓級(jí)膨脹閥6或所述低壓級(jí)膨脹閥8可采用膨脹閥或毛細(xì)管等效節(jié)流裝置或多組節(jié)流裝置。所述板式換熱器7為中間換熱器，可采用任何能起到中間換熱效果的換熱器。所述冷凝器5和蒸發(fā)器10采用管片式換熱器結(jié)構(gòu)或平行流式換熱器結(jié)構(gòu)，具體換熱器的結(jié)構(gòu)形式和材質(zhì)沒(méi)有限制。
本實(shí)用新型電動(dòng)客車的復(fù)疊式空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理為：
在所述高壓級(jí)空調(diào)系統(tǒng)中，將高壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)3用于獲得高溫高壓氣態(tài)的制冷劑；將冷凝器5用于將高溫高壓氣態(tài)的制冷劑與車外空氣進(jìn)行換熱以獲得高溫高壓液態(tài)制冷劑；將高壓級(jí)膨脹閥6用于對(duì)高溫高壓液態(tài)制冷劑進(jìn)行節(jié)流以獲得低溫低壓氣液兩相制冷劑；將板式換熱器7用于將高壓級(jí)的低溫低壓氣液兩相制冷劑與低壓級(jí)的高溫高壓氣液制冷劑進(jìn)行換熱，從而使高壓級(jí)的低溫低壓氣液兩相制冷劑蒸發(fā)成為氣態(tài)制冷劑，使低壓級(jí)的高溫高壓氣態(tài)制冷劑冷凝成為液態(tài)制冷劑；而高壓級(jí)四通換向閥4則能使R290制冷劑逆向流動(dòng)以獲得制熱效果。
在所述低壓級(jí)空調(diào)系統(tǒng)中，所述低壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)1、低壓級(jí)四通換向閥2、板式換熱器7和低壓級(jí)膨脹閥8的作用基本同高壓級(jí)空調(diào)系統(tǒng)。所述蒸發(fā)器10則用于將低溫低壓的氣液兩相制冷劑與車內(nèi)空氣進(jìn)行換熱，從而冷卻車內(nèi)空氣。
所以在實(shí)施中的具體做法應(yīng)該是：
將所述低壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)1的一端通過(guò)低壓級(jí)四通換向閥2與板式換熱器7連接并再通過(guò)所述板式換熱器7與低壓級(jí)膨脹閥8連接；將所述低壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)1的另一端通過(guò)低壓級(jí)四通換向閥2與所述蒸發(fā)器10連接并再通過(guò)所述蒸發(fā)器10與所述低壓級(jí)膨脹閥8連接。
將所述高壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)3的一端通過(guò)高壓級(jí)四通換向閥4與冷凝器5連接并再通過(guò)所述冷凝器5與高壓級(jí)膨脹閥6連接；將所述高壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)3的另一端通過(guò)高壓級(jí)四通換向閥4與所述板式換熱器7連接并再通過(guò)所述板式換熱器7與所述高壓級(jí)膨脹閥6連接。
實(shí)施中，可將所述高壓級(jí)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置在空調(diào)機(jī)組的上層，將所述低壓級(jí)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置在空調(diào)機(jī)組的下層，在所述高壓級(jí)空調(diào)系統(tǒng)與所述低壓級(jí)空調(diào)系統(tǒng)之間設(shè)置不銹鋼隔板9并在所述不銹鋼隔板9與所述板式換熱器7之間鋪設(shè)防火材料。
本實(shí)用新型電動(dòng)客車的復(fù)疊式空調(diào)系統(tǒng)在制冷模式下的運(yùn)行為：
在所述高壓級(jí)空調(diào)系統(tǒng)中，在高壓級(jí)四通換向閥4的作用下，將來(lái)自高壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)3的高溫高壓的氣態(tài)制冷劑流向冷凝器5；隨后，高溫高壓的氣態(tài)制冷劑通過(guò)冷凝器5與車外空氣進(jìn)行換熱并冷凝成為高溫高壓的液態(tài)制冷劑；高溫高壓的液態(tài)制冷劑經(jīng)過(guò)高壓級(jí)膨脹閥6的節(jié)流，成為低溫低壓的氣液兩相制冷劑并送入板式換熱器7；在所述板式換熱器7中，高壓的低溫低壓氣液兩相制冷劑與低壓的高溫高壓氣液制冷劑進(jìn)行換熱；從而使高壓的低溫低壓氣液兩相制冷劑蒸發(fā)成為氣態(tài)制冷劑，使低壓級(jí)的高溫高壓氣態(tài)制冷劑冷凝成為液態(tài)制冷劑；隨后，流出板式換熱器7的高壓氣態(tài)制冷劑再返回到高壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)3，完成制冷循環(huán)。
在所述低壓級(jí)空調(diào)系統(tǒng)中，在低壓級(jí)四通換向閥2的作用下，將來(lái)自低壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)1的高溫高壓的氣態(tài)制冷劑流向板式換熱器7，并在板式換熱器內(nèi)與來(lái)自高壓級(jí)的低溫低壓氣液兩相制冷劑進(jìn)行間壁式換熱，隨后冷凝成為高溫高壓的液態(tài)制冷劑；高溫高壓的液態(tài)制冷劑再經(jīng)過(guò)低壓級(jí)膨脹閥8的節(jié)流成為低溫低壓的氣液兩相制冷劑并送入蒸發(fā)器10中，在蒸發(fā)器10內(nèi)與車內(nèi)空氣進(jìn)行換熱；隨后，流出蒸發(fā)器10的低壓氣態(tài)制冷劑再返回到低壓級(jí)蒸汽壓縮式壓縮機(jī)1中，完成制冷循環(huán)。
通過(guò)上述制冷循環(huán)過(guò)程，本實(shí)用新型的復(fù)疊式空調(diào)系統(tǒng)能通過(guò)蒸發(fā)器10將車內(nèi)空氣的熱量通過(guò)板式換熱器7傳遞到高壓級(jí)中，并通過(guò)冷凝器5排入車外空氣中。
本實(shí)用新型電動(dòng)客車的復(fù)疊式空調(diào)系統(tǒng)在制熱模式下的運(yùn)行為：
將低壓級(jí)四通換向閥2及高壓級(jí)四通換向閥4分別調(diào)制為制冷模式的逆循環(huán)，就可將車外空氣中的熱量送入車內(nèi)空氣中來(lái)。
本實(shí)用新型通過(guò)復(fù)疊式空調(diào)結(jié)構(gòu)的設(shè)置，解決了電動(dòng)客車空調(diào)系統(tǒng)使用環(huán)保制冷劑存在的問(wèn)題，能降低壓縮機(jī)的功耗，使得本實(shí)用新型的復(fù)疊式空調(diào)系統(tǒng)的能效比可達(dá)到2.0以上，為環(huán)保型制冷劑在電動(dòng)客車空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。