一種用於客車的二氧化碳熱泵系統供暖裝置的製作方法
2023-12-09 10:11:36 1
本實用新型涉及客車空調技術領域，具體的說，是一種用於客車的二氧化碳熱泵系統供暖裝置。
背景技術：
目前，新能源汽車具有低汙染、低噪聲等優點，其已經成為城市交通的重要組成部分，而且電動汽車擁有廣闊的前景，但其也存在較多的不足。
對於常規客車來說，其動力主要來源於發動機，因此，通過使用冷卻發動機後溫度很高的冷卻液來進行制熱。但是，對於純電動客車來說，其動力主要來源於電池，因此，在冬季期間，只能通過空調本身來實現制熱。然而，在常規低溫環境下，空調運行效率低，特別在環境溫度-3℃以下，空調壓縮機的故障率容易大大升高，而且運行效率急劇下降，故，基本不採用空調熱泵來制熱。鑑於，目前市場上暫無較好的客車熱泵空調系統，因此，會使用空氣PTC加熱的方式來進行制熱。有些PTC會安裝於空調內部，熱風從車廂上部的風道吹出，熱風向上移動，造成車廂上下存在明顯溫差，影響整車舒適性，能耗也加大；而有些PTC會安裝於車廂內部的乘客座位下面，但是由於使用高壓電源，因此，存在安全隱患，且制熱效率低。另外，在市場上還存在使用燃油加熱器進行制熱的方式，這種制熱方式是使用石油燃燒將循環水進行加熱，加熱後的循環水通過車廂內的散熱器來提升車廂的溫度。由於該種制熱方式使用了石油燃料，因此，不僅會汙染環境，而且若車廂的密封性不佳，也會存在燃油味道的問題，以至影響整車舒適性。
對於純電動客車而言，電池作為其動力的主要來源，是影響客車整體性能的關鍵部件，但是電池必須在適宜的溫度區間內工作才能發揮出最佳性能。在冬季，環境溫度很低，電池活性會降低，有時無法充滿電量，甚至嚴重影響整車的行駛裡程，同時也會縮短電池的使用壽命。
因此，亟需提供一種用於客車的二氧化碳熱泵系統供暖裝置。
技術實現要素：
本實用新型的目的在於，提供一種用於客車的二氧化碳熱泵系統供暖裝置，其通過使用作為冷媒的二氧化碳來解決在低溫環境下空調熱泵效率低或甚至無法運行的問題，大大提高了制熱效率，節約能源，而且作為空調系統製冷劑(或稱冷媒)的二氧化碳為環保製冷劑。本裝置通過二氧化碳熱泵系統為客車乘員艙供熱。另外，也可以使用經加熱的熱水來給電池加熱，以解決電池在低溫環境下無法保持較高性能的問題，從而增加整車行駛裡程及使用壽命。
為實現上述目的，本實用新型採用以下技術方案。
本實用新型提供一種用於客車的二氧化碳熱泵系統供暖裝置，其包括壓縮機、冷凝器、中間換熱器、膨脹閥、蒸發器、蒸發風機、循環水泵、暖風芯體、暖風風機、膨脹水箱和第一電磁閥；所述壓縮機為二氧化碳專用壓縮機，用於將二氧化碳壓縮成第一媒體，並傳送至所述冷凝器，其中所述第一媒體為具有第一溫度和第一壓力的氣態媒體；所述冷凝器包括冷媒流道和循環水流道，所述第一媒體經過所述冷媒流道的冷卻處理後變為第二媒體，其中所述第二媒體為具有第二溫度和第二壓力的氣態媒體，所述第二溫度低於所述第一溫度；所述第二媒體經過所述中間換熱器的再次冷卻處理後形成第三媒體，其中所述第三媒體為具有第三溫度和第三壓力的氣液混合媒體，所述第三溫度低於所述第二溫度；所述第三媒體經過所述膨脹閥的降壓處理後形成第四媒體，其中所述第四媒體為具有第四溫度和第四壓力的氣液混合媒體，所述第四溫度低於所述第三溫度，所述第四壓力小於所述第三壓力；所述第四媒體被傳送至所述蒸發器中後，經過所述蒸發器和相應的所述蒸發風機的蒸發處理後形成第五媒體，其中所述第五媒體為具有第五溫度和第五壓力的氣態媒體；所述第五媒體被傳送至所述中間換熱器，與所述第二媒體進行熱交換，以形成一第一循環；同時，所述冷凝器與所述循環水泵相連，所述循環水泵用於給所述冷凝器的循環水流道內的循環水提供動力；所述循環水流道內的循環水經過加熱後被傳送至所述暖風芯體；所述暖風芯體和相應的所述暖風風機設置在車廂內，用於將經加熱後的循環水所產生的熱量傳送至車廂；所述暖風芯體所輸出的循環水經過第一電磁閥後返回至所述循環水泵，以形成一第二循環；所述膨脹水箱設置在所述第一電磁閥和所述循環水泵之間，用於給所述第二循環補充水和排氣。
在一實施例中，所述冷凝器為套管式換熱器或板式換熱器。
在一實施例中，進一步包括一動力電池包和第二電磁閥，所述動力電池包的輸入端與所述暖風芯體相連，所述動力電池包的輸出端與所述膨脹水箱相連；在所述動力電池包的輸入端和所述暖風芯體之間進一步設置所述第二電池閥。
在一實施例中，所述循環水為防凍防鏽液。
在一實施例中，所述暖風芯體和所述暖風風機的數量均為多個。
在一實施例中，所述膨脹閥為電子膨脹閥或毛細管。
在一實施例中，所述蒸發器為管片式蒸發器。
本實用新型的優點在於，本實用新型所述用於客車的二氧化碳熱泵系統供暖裝置解決了低溫環境下制熱效率下的問題，而且在環境溫度-3℃以下，空調仍有很高的制熱效率，大大降低了能耗，間接地提高整車的行駛裡程。另外，通過使用循環水系統以及在車廂內部設置暖風芯體和暖風風機，提高整車的舒適度。另外，通過使用循環水通入所述動力電池包，以對電池進行加熱，從而解決電池冬季性能下降的問題，尤其是低溫環境下電池無法充滿的情況，實現了電池在低溫環境下依然保持較高性能，從而增加整車的行駛裡程和使用壽命。
附圖說明
圖1是本實用新型一實施例的用於客車的二氧化碳熱泵系統供暖裝置的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本實用新型提供的用於客車的二氧化碳熱泵系統供暖裝置的具體實施方式做詳細說明。
參見圖1所示，本實用新型提供一種用於客車的二氧化碳熱泵系統供暖裝置，其包括壓縮機1、冷凝器2、中間換熱器3、膨脹閥4、蒸發器5、蒸發風機6、循環水泵7、暖風芯體8、暖風風機9、膨脹水箱11和第一電磁閥10。所述壓縮機1為二氧化碳專用壓縮機，用於將作為冷媒的二氧化碳壓縮成第一媒體，並傳送至所述冷凝器2，其中所述第一媒體為具有第一溫度和第一壓力的氣態媒體。此時，第一溫度和第一壓力為高溫高壓。所述冷凝器2包括冷媒流道和循環水流道，所述第一媒體經過所述冷媒流道的冷卻處理後變為第二媒體，其中所述第二媒體為具有第二溫度和第二壓力的氣態媒體，所述第二溫度低於所述第一溫度，所述第二壓力近似等於所述第一壓力。也就是說，第二媒體為降溫高壓的氣態媒體。所述第二媒體經過所述中間換熱器3的再次冷卻處理後形成第三媒體，其中所述第三媒體為具有第三溫度和第三壓力的氣液混合媒體，所述第三溫度低於所述第二溫度，所述第三壓力近似等於所述第二壓力。也就是說，第三媒體為降溫(相較於第二媒體)高壓的氣液混合的冷媒(所述冷媒為二氧化碳)。所述第三媒體經過所述膨脹閥4的降壓處理後形成第四媒體，其中所述第四媒體為具有第四溫度和第四壓力的氣液混合媒體，所述第四溫度低於所述第三溫度(例如，下降幾十度)，所述第四壓力小於所述第三壓力，亦即，所述第四媒體為低溫低壓的氣液混合的冷媒。所述第四媒體被傳送至所述蒸發器5(在本實施例中，所述蒸發器5為管片式蒸發器)中後，經過所述蒸發器5和相應的所述蒸發風機6的蒸發處理後形成第五媒體，其中所述第五媒體為具有第五溫度和第五壓力的氣態媒體，所述第五溫度略高於所述第四溫度(即溫度有點上升)，所述第五壓力近似等於所述第四壓力。也就是說，所述第五媒體為低溫低壓的氣態媒體。所述第五媒體被傳送至所述中間換熱器3，與所述第二媒體進行熱交換，以形成一第一循環。
與此同時，所述冷凝器2與所述循環水泵7相連，所述循環水泵7用於給所述冷凝器2的循環水流道內的循環水提供動力。所述循環水流道內的循環水經過加熱後被傳送至所述暖風芯體8，其中，在本實施例中，所述循環水為防凍防鏽液。所述暖風芯體8和相應的所述暖風風機9設置在車廂內，用於將經加熱後的循環水所產生的熱量傳送至車廂，從而為客車乘員艙供熱。所述暖風芯體8和所述暖風風機9的數量均為多個，可以根據客車的實際需求做相應調整。在本實施例中，所述暖風芯體8和所述暖風風機9的數量為兩個。所述暖風芯體8所輸出的循環水經過第一電磁閥10後返回至所述循環水泵7，以形成一第二循環。此處，所述第二循環可稱為循環水系統。所述膨脹水箱11設置在所述第一電磁閥10和所述循環水泵7之間，用於給所述第二循環補充水和排氣。
在本實施例中，所述冷凝器2為套管式換熱器。而在其他部分實施例中，所述冷凝器2為板式換熱器，且不限於此。
繼續參見圖1，所述裝置還包括一動力電池包12和第二電磁閥13，所述動力電池包12的輸入端與所述暖風芯體8相連，所述動力電池包12的輸出端與所述膨脹水箱11相連。在所述動力電池包12的輸入端和所述暖風芯體8之間進一步設置所述第二電池閥13，所述第二電池閥13用於控制循環水是否可以流入所述動力電池包12中。這樣，能夠實現對純電動客車電池包進行輔助加熱功能，使得電池在低溫環境下依然保持較高性能，從而增加整車的行駛裡程和使用壽命。
另外，本實施例中，所述膨脹閥4為電子膨脹閥，所述膨脹閥4的類型不限於此，例如毛細管。
本實用新型所述用於客車的二氧化碳熱泵系統供暖裝置解決了低溫環境下制熱效率下的問題，而且在環境溫度-3℃以下，空調仍有很高的制熱效率，大大降低了能耗，間接地提高整車的行駛裡程。另外，通過使用循環水系統以及在車廂內部設置暖風芯體和暖風風機，提高整車的舒適度。另外，通過使用循環水通入所述動力電池包，以對電池進行加熱，從而解決電池冬季性能下降的問題，尤其是低溫環境下電池無法充滿的情況，實現了電池在低溫環境下依然保持較高性能，從而增加整車的行駛裡程和使用壽命。
以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。