轨道车辆换热装置及轨道车辆的制作方法

本实用新型涉及轨道交通换气设备技术领域，尤其涉及一种轨道车辆换热装置及轨道车辆。

背景技术：

轨道交通车辆是人员密集场合，为了保证乘客呼吸的需要，轨道车辆需要通过空气调节系统将大量的新鲜空气引入车厢内,引入新风的同时，排出大约等量废气。在冬季外界温度较低时，需要为新风配置预热器，将低温的空气加热后再送入车厢(比如从-10℃加热到18℃)，从而避免乘客的不舒适；同理夏季也需要将外界温度较高的空气经过冷却后再送入车厢。轨道车辆现有的调温系统多采用电加热/制冷的方式进行调温工作。

但是，针对现有的电加热/制冷的方式，车内的废气外排时能量被白白排放，然后再对车外新气重新调温，进而造成能源浪费以及耗电较多。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种轨道车辆换热装置及轨道车辆，主要目的是解决现有轨道交通中换气设备需要对新风进行加热或冷却，耗费大量电能的问题。

为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案：

本实用新型实施例提供了一种轨道车辆换热装置，设置在轨道车辆顶部，其包括：

壳体，所述壳体具有容纳空间，所述容纳空间内设有换热装置，所述换热装置内具有相互隔开且相邻的新风通道和排风通道；

壳体，所述壳体具有容纳空间，所述容纳空间内设有换热装置，所述换热装置内具有相互隔开的新风通道和排风通道；

所述壳体上远离所述轨道车辆顶部一侧设有第一进风口和第一排风口，所述壳体上靠近所述轨道车辆顶部的一侧设有第二进风口和第二排风口，且所述第一进风口和所述第二进风口设置在所述新风通道的两端，所述第一排风口和所述第二排风口设置在所述排风通道的两端，所述第二进风口、所述第二排风口与所述轨道车辆车厢内相连通；

第一气流控制组件，所述第一气流控制组件设置在所述第一进风口，用于产生进入所述新风通道的气流；

第二气流控制组件，所述第二气流控制组件设置在所述第一排风口，用于排出所述排风通道的气流；

控制器，所述控制器与所述轨道车辆的总控信号连接，且所述控制器与所述第一气流控制组件、所述第二气流控制组件信号连接，用于控制所述气流大小。

可选地，前述的一种轨道车辆换热装置，其中所述换热装置包括安装外壳和换热芯，所述换热芯设置在所述安装外壳内；

所述安装外壳远离所述轨道车辆顶部的一侧设有第三进风口和第四排风口，所述安装外壳靠近所述轨道车辆顶部的一侧设有第三排风口和第四进风口，且所述第三进风口、第四进风口、所述第三排风口以及所述第四排风口在所述安装外壳周向依次间隔设置；

其中，所述第三进风口与所述壳体的第一进风口相连通，所述第三排风口与所述壳体的第二进风口相连通，形成外界到所述车厢内的新风通道；所述第四进风口与所述壳体的第二排风口相连通，所述第四排风口与所述壳体的第一排风口相连通，形成所述车厢内到外接的排风通道，且所述新风通道与所述排风通道相互交叉形成x形线路。

可选地，前述的一种轨道车辆换热装置，其中所述换热芯包括若干换热板；

所述换热板为多边形板状，其中部设置为均匀排列的波纹；

相邻所述换热板的波纹形状呈90度交叉排列，且相邻的换热板之间设有隔板，所述隔板的两侧分别形成一气流通道；

其中，所述气流通道的两侧开口分别连通所述第三进风口和所述第三排风口的为所述新风通道，所述气流通道中的两侧开口分别连通所述第四进风口和所述第四排风口的为所述排风通道，且所述换热芯内所述进风通风和所述新风通道相邻且交替排布。

可选地，前述的一种轨道车辆换热装置，还包括温度传感器以及调温装置；

所述温度传感器设置在所述第三排风口，所述温度传感器与所述控制器信号连接，用于检测新风通道内的气流是否达到预设进风温度；

所述调温装置设置在所述第三排风口与所述第二进风口之间，且所述调温装置与所述控制器信号连接；

其中，所述新风通道内气流未达到所述预设进风温度，所述控制器控制所述调温装置对所述新风通道内的气流进行二次调温。

可选地，前述的一种车辆换热装置，其中所述调温装置为电加热装置或冷却盘管。

可选地，前述的一种车辆换热装置，其中所述调温装置为所述电加热装置；

所述换热板为第一材质，所述换热装置具有较佳预热功能。

可选地，前述的一种车辆换热装置，其中所述调温装置为所述冷却盘管；

所述换热板为第二材质，所述换热装置具有较佳预冷功能。

可选地，前述的一种车辆换热装置，其中所述第二进风口处和所述第二排风口处均设有密封装置。

可选地，前述的一种车辆换热装置，其中所述壳体靠近所述轨道车辆顶部的一侧两端均设有安装座，用于与所述轨道车辆顶部配合安装。

另一方面，本实用新型实施例提供了一种轨道交通车辆，其包括：

多个前述任一所述的轨道车辆换热装置，每个所述轨道车辆换热装置设置在每节车厢的顶部。

本实用新型实施例提出的一种轨道车辆换热装置及轨道车辆，用于解决现有轨道交通中换气设备需要对新风进行加热或冷却，耗费大量电能的问题；在壳体的容纳空间内设置所述换热装置，所述控制器控制所述第一气流控制组件将外界新风通过所述新风通道引入车厢内，同时通过所述第二气流控制组件将车厢内的废气通过排风通道排出车厢外，新风与废气在所述换热装置内进行热量交换，使得新风通道内的新风利用废气的温度进行升温或降温，而后再投入车厢内，既满足了新风进入车厢前的调温操作，又将废气的温度加以利用，大大降低调温所消耗的电能。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种轨道车辆换热装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种轨道车辆换热装置中换热装置的换热芯的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种轨道车辆的结构示意图；

图中：壳体1、第一进风口11、第一排风口12、第二进风口13、第二排风口14、安装座15、换热装置2、安装外壳21、第三进风口211、第四进风口212、第三排风口213、第四排风口214、换热芯22、换热板221、隔板222第一气流控制组件3、第二气流控制组件4、车厢5、温度传感器6、调温装置7

具体实施方式

为了进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种轨道车辆换热装置及轨道车辆其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

本实用新型实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

实施例1

参考附图1，本实用新型提供一种轨道车辆换热装置，设置在轨道车辆顶部，其包括：壳体1、换热装置2、第一气流控制组件3、第二气流控制组件4以及控制器，所述壳体1具有容纳空间，所述容纳空间内设有换热装置2，所述换热装置2内具有相互隔开且相邻的新风通道和排风通道；所述壳体1上远离所述轨道车辆顶部一侧设有第一进风口11和第一排风口12，所述壳体1上靠近所述轨道车辆顶部的一侧设有第二进风口13和第二排风口14，且所述第一进风口11和所述第二进风口13设置在所述新风通道的两端，所述第一排风口12和所述第二排风口14设置在所述排风通道的两端，所述第二进风口13、所述第二排风口14与所述轨道车辆车厢5内相连通；所述第一气流控制组件3设置在所述第一进风口11，用于产生进入所述新风通道的气流；所述第二气流控制组件4设置在所述第一排风口12，用于排出所述排风通道的气流；

所述控制器与所述轨道车辆的总控信号连接，且所述控制器与所述第一气流控制组件3、所述第二气流控制组件4信号连接，用于控制所述气流大小。

具体的，为了解决现有轨道交通中换气设备在冬季或夏季需要对新风进行加热或冷却，耗费大量电能的问题，本实用新型的实施例中通过了一种轨道车辆换热装置，其在壳体1远离车辆顶部的一侧开设所述第一进风口11和所述第一排风口12，在靠近车辆顶部的一侧开设所述第二进风口13和所述第二排风口14，且在壳体1内设置具有相互隔开且相邻的新风通道和排风通道的所述换热装置2，进而使得外界新风通过所述第一进风口11经由所述新风通道、所述第二进风口13进入车厢5的过程中吸收所述排风通道中废气的能量进行调温，因为排风通道中的气流是车厢5内的废气经由所述第二排风口14、所述排风通道、所述第一排风口12排出外界的过程中在所述排风通道内将自身的能量(相比于外界温度的高温或低温)与新风通道内的新风进行换热，实现对新风通道内气流的调温。

其中，所述壳体1为具有容纳空间的结构，本实施例中可以将其设置为与轨道交通车辆相适配的且同等容纳空间条件下高度较小的多面体结构，例如：图1所示的上下顶面为面积不同的平面结构(可以理解是与车顶配合的面较大，远离车顶的面较小)，周向侧壁为斜面与立面结合的形式，从而降低侧面高度，避免与轨道内的线缆发生刮碰或缠绕；所述壳体1靠近所述轨道车辆顶部的一侧两端均设有安装座15(例如附图1中所示l形角铁)，用于与所述轨道车辆顶部配合安装，螺接或焊接在此不做过多限定，只要满足轨道交通行业有关耐受冲击和振动等要求(iec61373等)。

则所述第一风口11和所述第一排风口13则设置在所述壳体1倾斜部分的侧壁上，第二进风口13设置在靠近车辆顶部与所述第一进风口11相对的方向上，所述第二排风口13设置在靠近车辆顶部与所述第一排风口13相对的方向上，进而在所述壳体1上形成x形的流体通路；同时第一进风口11和第一排风口13处分别设置所述第一气流控制组件3和所述第二气流控制组件4，实现新风进风和废气外排，此处需要说明的是，传统的轨道车辆中排气口的数量设置较多，且部分车辆并未设置排气风机，利用的是车辆启动后车厢外相对车厢内为负压，进而自然的将车厢内的废气外排，但是本实用新型实施例中，需要利用车厢内废气的能量，进而需要将废气集中起来，因而本实施例中所述第一排风口13的数量对应每节车厢仅设置一或两个，但是第二排风口13数量减少后，单纯的利用负压则会降低废气外排的速率，因而本实施例中在所述第二排风口13处设置所述第二气流控制组件4，将废气通过动力设备外排；其中所述第一气流控制组件3和所述第二气流控制组件4为风扇、风机或气泵等，在此不做过多限定；同时所述第一气流控制组件3和所述第二气流控制组件4还可以通过所述控制器的控制以及人为手动的控制调节气流流速，若乘客较少，则流速减小，进一步的减少能源的消耗。

所述第一气流控制组件3和所述第二气流控制组件4受所述控制器控制，调节进风和出风的结构，保证出风量占比进风量的90％-95％；其中所述控制器为具有信号接收、发送、数据处理以及控制功能的具有可编程功能的plc控制器。

所述换热装置2为具有流体通道、以及多组进出口的换热结构，其内部具有相互隔开且相邻的新风通道和排风通道，使得新风与废气不会相互混合又可以互相传递热量；所述换热装置2为本领域技术人员熟知的冷热流体换热装置，详细结构现在下述内容中详细说明。

其中，为了保证车厢与所述第二进风口处13、所述第二排风口14之间的密封，防止水汽影响，本实施例中在所述第二进风口处13、所述第二排风口14处均设有密封装置，例如：橡胶胶条或三元乙丙橡胶(epdm)，用于防水密封，且同时保证一定的回弹性，使其具有客观的使用寿命及可靠性。

本实用新型实施例提供的轨道车辆换热装置为预先安装成型后，再以一体式结构安装在车厢5的顶部。

根据上述所列，本实用新型实施例提出的一种轨道车辆换热装置及轨道车辆，在壳体1的容纳空间内设置所述换热装置2，所述控制器控制所述第一气流控制组件3将外界新风通过所述新风通道引入车厢5内，同时通过所述第二气流控制组件4将车厢内的废气通过排风通道排出车厢外，新风与废气在所述换热装置2内进行热量交换，使得新风通道内的新风利用废气的温度进行升温或降温，而后再投入车厢5内，既满足了新风进入车厢5前的调温操作，又将废气的温度加以利用，大大降低调温所消耗的电能。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，具体的理解为：可以同时包含有a与b，可以单独存在a，也可以单独存在b，能够具备上述三种任一中情况；其中所述内外以实际安装中的内外为参考。

进一步地，参考附图1和附图2，本实用新型实施例提供一种轨道车辆换热装置，在具体实施中，所述换热装置2包括安装外壳21和换热芯22，所述换热芯22设置在所述安装外壳21内；

所述安装外壳21远离所述轨道车辆顶部的一侧设有第三进风口211和第四排风口214，所述安装外壳21靠近所述轨道车辆顶部的一侧设有第三排风口213和第四进风口212，且所述第三进风口211、第四进风口212、所述第三排风口213以及所述第四排风口214在所述安装外壳1周向依次间隔设置；

其中，所述第三进风口211与所述壳体1的第一进风口11相连通，所述第三排风口213与所述壳体1的第二进风口13相连通，形成外界到所述车厢5内的新风通道；所述第四进风口214与所述壳体1的第二排风口14相连通，所述第四排风口214与所述壳体1的第一排风口12相连通，形成所述车厢5内到外接的排风通道，且所述新风通道与所述排风通道相互交叉形成x形线路。

具体的，为了使新风在所述换热装置2的换热芯22内进行充分的热量吸收或释放，本实施例中将所述换热装置2的安装外壳21设置为截面为六边形的形式(六边形的有效换热面积较大)，进而保证新风通道和排风通道有效换热面积相同的情况下高度较小，避免占用所述壳体1的全部容纳空间；此时，参考附图1，所述六边形的安装外壳21上下为水平壁面，其中下侧的水平壁面与壳体1相连接安装，所述六边形的四个倾斜侧壁在周向方向上依次间隔设置第三进风口211、第四进风口212、第三排风口213、第四排风口214，使得所述第三进风口211和所述第三排风口213之间的新风通道、所述第四排风口214和所述第四进风口212之间的排风通道形成x形流体通路，且与壳体1上的x形流体通路相连通，具体的，所述第一进风口11与所述第三进风口211相连通，所述第二进风口13与所述第三排风口213相连通，形成图1中右上到左下的新风通道；所述第二排风口14与所述第四进风口212相连通，所述第四排风口214与所述第二排风口14相连通，形成图1中左上到右下的排风通道。

进一步地，参考附图3，本实用新型实施例提供一种轨道车辆换热装置，在具体实施中，所述换热芯22包括若干换热板221；所述换热板221为多边形板状，其中部设置为均匀排列的波纹；

相邻所述换热板的波纹形状呈90度交叉排列，且相邻的换热板221之间设有隔板222，所述隔板222的两侧分别形成一气流通道；

其中，所述气流通道的两侧开口分别连通所述第三进风口211和所述第三排风口213的为所述新风通道，所述气流通道中的两侧开口分别连通所述第四进风口212和所述第四排风口214的为所述排风通道，且所述换热芯22内所述进风通风和所述新风通道相邻且交替排布。

具体的，为了实现所述换热芯22的最大换热效率，本实施例中可将所述换热芯22设置即由多块波纹换热板221以及多块平面隔板22组成的；多块波纹换热板221沿新风通道的方向并排且间隔预设距离设置，二者之间设置两个所述隔板222，使得波纹换热板221之间形成第一流体通道①，在每两所述隔板22之前再设置一个波纹换热板221，该波纹换热板221的波纹朝向与上述的相互垂直，使得在垂直上述第一流体通道①的方向上形成第二流体通道②，第一流体通道①和第二流体通道②相邻、相互垂直且不会发生相互混合，进而保证新风与废气在内部进行充分的换热：例如：参考附图3，波纹换热板221与一个所述隔板222相邻设置，使得隔板222和所述波纹换热板221之间均形成第一流体通道①，所述隔板22背离所述波纹换热板221的一侧设置一不同波纹方向的波纹换热板221，使得隔板222与后者之前形成第二流体通道②，当第一流体通道①设置为附图1中的由上至左下，则第一流体通道①为新风通道，第二流体通道②则为左上至右下作为排风通道；该设置方式为本领域技术人员熟知的，通过波纹板上波纹的排列方向实现不同流体通道的隔离，在此不做过多赘述；其中，所述换热片221的选材取决于适用季节，如果是冬季使用，那么就需要将废气的高温传递给新风对其进行加热，此时可以将所述换热片221设置为热的良导体，例如：金属(降低整体重量则可以选用铝合金材质或内部多孔材质)；如果是夏季使用，那么就需要将废气中的低温传递给新风对其进行降温，此时可以选用阻燃纸，当然可以理解的是，无论冬季还是夏季，都可以采用同一种材质，上述举例仅是本实施例的优选方案，金属是热的良导体，在冬季可以取得较佳的导热效果，但是不代表金属换热片不可以用在夏季，同样是可以用在夏季的；阻燃纸也是同理，在此不做过多赘述；所述换热板221的材质选择均需要满足en45545-2等轨道交通行业相关的烟火标准。

进一步地，参考附图1，本实用新型实施例提供一种轨道车辆换热装置，还包括温度传感器6以及调温装置7；所述温度传感器6设置在所述第三排风口213，所述温度传感器6与所述控制器信号连接，用于检测新风通道内的气流是否达到预设进风温度；

所述调温装置7设置在所述第三排风口213与所述第二进风口13之间，且所述调温装置7与所述控制器信号连接；

其中，所述新风通道内气流未达到所述预设进风温度，所述控制器控制所述调温装置7对所述新风通道内的气流进行二次调温。

具体的，为了防止新风气流在所述换热装置2内调温无法达到预设进风温度，例如：冬季要求新风加热至18度才能投入车厢5内，但是经过所述换热装置2与废气热交换之后只能够达到15度，那么此时新风投入车厢5内，会使乘客感到不舒适；因而本实施例中在所述第三排风口213即所述换热装置2的新风出口处设置所述温度传感器6，若检测到排出新风温度小于18度，则向所述控制器发送新风温度未达标的信号，则所述控制器控制设置在所述第三排风口212和所述第二进风口13之间的调温装置7对15度的新风进行二次加热后再投入车厢5,此处调温装置7设置在所述第三排风口212和所述第二进风口13使得新风在最终投入车厢5之前还有一定的时间进行二次加热；其中，所述调温装置7可以是电加热器，通电加热，且可以通过温度差值调节电加热器的加热功率，例如：所述第三排风口213排出的新风温度距离预设进风温度差值较大，则所述控制器则控制所述电加热器快速加热新风，相反则较慢的加热即可，此处的温度差值可以根据实际情况在所述控制器中进行预设，在此不做过多赘述；同时所述电加热器中应设置多级保护电路，防止电加热器持续加热引发事故，例如：当所述电加热器加热至60度，则一级保护电路断开所述电加热器，直至温度降至室温，一级保护电路自动复位所述电加热器，但是如果一级保护电路出现故障，电加热器加热至130度，则二级保护电路断开所述电加热器，且必须手动复位才可以，该多级保护电路的设置方式为本领域技术人员熟知的，在此不做过多限定；

夏季则参照上述冬季的原理，区别是：所述换热芯片221由热的良导体换为阻燃纸，同时所述调温装置7换成冷却盘管；若新风通道内的新风未降温至预设新风温度，则所述控制器控制向所述冷却盘管中通入冷水或制冷剂对新风进行二次降温；注意此处的驱动装置为本领域公知的，必然需要驱动装置才可以将冷水或制冷剂引入所述冷却盘管，在此不过做多限定。

实施例2

参考附图1，本实用新型实施例提供一种轨道车辆，其包括：

多个实施例1所述的轨道车辆换热装置，每个所述轨道车辆换热装置设置在每节车厢的顶部。

具体的，本实施例中所述轨道车辆换热装置可以直接采用实施例1中所述的轨道车辆换热装置，具体的实现结构可参见上述实施例1中描述的相关内容，此处不再赘述。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

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