CN106740937B - 地铁车辆空调用复合式空气混合装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地铁车辆空调用复合式空气混合装置，包括壳体和过滤系统，壳体上设有新风口、回风口和出风口，过滤系统包括初级过滤段、二级过滤段、驻极体过滤段、静电过滤段，初级过滤段和二级过滤段设置于新风口处，驻极体过滤段设置于回风口处，静电过滤段设置于出风口处，壳体顶壁设置电源组件，壳体内设置颗粒物浓度探测器，颗粒物浓度探测器与电源组件电连接，且颗粒物浓度探测器位于驻极体过滤段与静电过滤段之间。本发明不仅能够高效过滤新风和回风中的细颗粒物，而且可以杀菌、消毒、除异味，切实保障车厢内乘客的身体健康，同时具有同步探测功能，优化电能分配，节约能源，并且还能保证空调机组的完整性，便于装配和使用。

Description

地铁车辆空调用复合式空气混合装置

技术领域

本发明涉及过滤装置技术领域，特别涉及一种地铁车辆空调用复合式空气混合装置。

背景技术

目前，国内地铁车辆机组的空气处理方式通常采用一次回风，即从车厢外吸入的新风与从车厢内吸入的回风，在空气混合室进行混合，混合风经过蒸发器冷却除湿后，再由通风机送入车厢内，吸收车内的余热余湿，而地铁车辆上的空调系统虽然能调节温湿度，却不能清除空气中的污染物。

地铁车厢相对封闭、载客量大，车厢内空气污染较为严重，既有车厢内装饰材料所散发的挥发性有机物，又有随新风而来的致病菌、微生物和可吸入颗粒物等。而现有的地铁车辆空调机组，其采用的空气过滤方式是以保护空调设备为目的，仅在新风口之后设置可以防雨雪杂物进入的新风格栅，以及在蒸发器之前设置混合空气过滤器，该混合空气过滤器只能过滤空气中的大颗粒物，并不能有效过滤对人体来说更具危害性的细颗粒物(如PM1和PM2.5)和致病微生物。其中细颗粒物一部分在风道里积聚成尘，不断生成对人体有害的细菌，另一部分则随气流进入车厢为人体所吸收；而致病微生物则在空调系统恒温、恒湿的环境中得到良好的繁殖条件，随送风气流进入车厢，又随回风进入空调系统，不断交叉污染；同时加上车厢内部产生的挥发性有机物和异味等得不到及时清除，使得原本就堪忧的车内空气品质更加雪上加霜。

国内调查研究表明，北京、广州、上海地铁线路，大部分地铁列车车厢内的峰值污染物水平，包括颗粒物浓度在内，均大大超过室内空气品质标准所规定的限值。国外调查研究发现，地铁颗粒物中含有大量的金属元素，包括Fe(铁)、Mn(锰)、Cu(铜)、Cr(铬)、Mo(钼)、Ba(钡)等，而这些金属元素使地铁颗粒物的毒性增加，其对DNA的损伤是街道大气颗粒物的8倍。具体的，地铁颗粒物中Fe含量是室外含量的8倍；Mn和Cr浓度为室外的2倍；Mo和Ba的浓度也比室外高一个数量级，其中Mo主要用于炼钢或铸铁，Ba是刹车闸皮中常见的元素，吸入后均对人体有害。由此可见，地铁列车运行过程中车轮和铁轨间的机械磨损，以及列车的制动过程都会产生大量可吸入颗粒物，而这些颗粒物就弥漫在行车轨道区域，活塞风只会将颗粒物从上一个聚集区带往下一个聚集区，就整体而言并不能完全消除，而列车只要还在营运时间，不管是在空调季节还是在非空调季节，则都需要引入足量的新风，对于地铁车辆而言，新风只会来源于带有大量颗粒物、致病菌和致病微生物的区间隧道空气。因此，如何高效过滤新风和回风中的细颗粒物，以及消除异味、致病菌和致病微生物显得尤为重要。

因此，急需提供一种不仅能够高效过滤新风和回风中的细颗粒物，而且可以杀菌、消毒、除异味，切实保障车厢内乘客的身体健康，同时还具有同步探测功能，优化电能分配，节约能源，且可保证空调机组的完整性，便于装配和使用的地铁车辆空调用复合式空气混合装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种地铁车辆空调用复合式空气混合装置，不仅能够高效过滤新风和回风中的细颗粒物，而且可以杀菌、消毒、除异味，切实保障车厢内乘客的身体健康，同时具有同步探测功能，优化电能分配，节约能源，并且还能保证空调机组的完整性，便于装配和使用。

本发明的地铁车辆空调用复合式空气混合装置，包括壳体和设置于壳体内的过滤系统，所述壳体上设有新风口、回风口和出风口，所述新风口和出风口分别位于壳体两相对的侧壁上，所述回风口位于与新风口或出风口所在侧壁相邻的一侧壁上，所述过滤系统包括用于对新风进行过滤的初级过滤段和二级过滤段、用于对回风进行过滤的驻极体过滤段、用于对壳体内混合空气进行过滤的静电过滤段，所述初级过滤段和二级过滤段设置于新风口处，且初级过滤段位于新风口与二级过滤段之间，所述驻极体过滤段设置于回风口处，所述静电过滤段设置于出风口处，所述壳体顶壁上设置有用于向静电过滤段供电的电源组件，所述壳体内设置有颗粒物浓度探测器，所述颗粒物浓度探测器与电源组件电连接，且颗粒物浓度探测器位于驻极体过滤段与静电过滤段之间。

进一步，所述壳体为长方体结构，所述新风口和出风口分别位于壳体长度方向的两侧侧壁上，所述回风口位于壳体宽度方向的侧壁上，所述颗粒物浓度探测器设置于与回风口所在侧壁相对的侧壁上。

进一步，所述壳体顶壁以可拆卸的方式固定于四周侧壁上。

进一步，所述壳体采用不锈钢材料制成，壳体的内表面包覆有隔热层。

进一步，所述初级过滤段为百叶窗式结构，该百叶窗式初级过滤段包括与壳体内壁连接的外框架I和两组并排设置在外框架I内的V型挡灰栅，两组V型挡灰栅的口端相向且交错设置，各V型挡灰栅的角度为60°，所述外框架I以可拆卸的方式固定于壳体内壁上；所述二级过滤段包括用于与外框架I连接的外框架II和多个并排设置在外框架II内的V型羊毛毡滤袋，各V型羊毛毡滤袋的口端朝向新风口方向，所述外框架II以可拆卸的方式与外框架I连接固定。

进一步，所述驻极体过滤段包括滤芯、用于夹紧固定滤芯的金属网以及用于固定金属网的外支撑架，所述外支撑架以可拆卸的方式固定于壳体内壁上，所述滤芯呈褶皱状排布在金属网上。

进一步，所述静电过滤段包括荷电区和收尘区，所述荷电区内设置有交叉分布的电晕线和金属板，所述电晕线和金属板分别与电源组件电连接；所述收尘区内设置有多个间隔排列的集尘板，所述集尘板的数量为偶数个，各集尘板之间的间距为10mm，所述电晕线和金属板分别与所对应的集尘板电连接，所述集尘板与电源组件电连接。

进一步，所述电源组件位于静电过滤段上方，电源组件包括直流电源、设置在直流电源两侧的信号接收模块和执行模块，所述信号接收模块的输入端与颗粒物浓度探测器连接，信号接收模块的输出端与执行模块的输入端连接，执行模块的输出端与直流电源连接，所述直流电源的阴极与电晕线和位于偶数位置的集尘板连接，直流电源的阳极与金属板和位于奇数位置的集尘板连接。

进一步，所述颗粒物浓度探测器上设置有用于探测PM1浓度的浓度测头I和用于探测PM2.5浓度的浓度测头II，所述执行模块内部预设有PM1和PM2.5的浓度限值，浓度测头I和浓度测头II将探测到的浓度值通过颗粒物浓度探测器发送给信号接收模块，信号接收模块接收颗粒物浓度探测器的信号并传递给执行模块，执行模块对比预设的浓度限值和探测到的浓度值，向直流电源发出执行命令。

进一步，所述直流电源为5～15kV的自动调节高压直流电源，所述直流电源顶部设有用于标明直流电源工作状态的指示灯。

本发明的有益效果：本发明的地铁车辆空调用复合式空气混合装置，通过设置初级过滤段、二级过滤段、驻极体过滤段、静电过滤段和电源组件，使新风自新风口进入壳体内时，可先通过初级过滤段进行初级过滤，将大部分灰尘和粗颗粒物等杂物过滤掉，再通过二级过滤段进行精滤，将大部分PM2.5及以上的细颗粒物滤清，并通过二级过滤段将新风中带有的细菌、病毒和异味等消除，最后进入壳体内等待与回风混合，自回风道而来的回风从回风口进入壳体内时，可通过驻极体过滤段进行过滤，将回风中的大部分颗粒物过滤掉，并清除异味，过滤后的回风和新风在壳体内混合形成混合空气，此时混合空气中还含有的颗粒物普遍为带有金属元素的细颗粒物，粒径尺寸为PM1至PM2.5等级，混合空气流经静电过滤段时，几乎所有的细颗粒均能被捕集，最后洁净的混合空气由出风口流出，以供车厢内乘客使用；通过设置颗粒物浓度探测器，可以实时探测混合空气中PM1和PM2.5的浓度，由于电源组件包括直流电源、信号接收模块和执行模块，信号接收模块的输入端与颗粒物浓度探测器连接，信号接收模块的输出端与执行模块的输入端连接，执行模块的输出端与直流电源连接，颗粒物浓度探测器上设置有浓度测头I和浓度测头II，执行模块内部预设有PM1和PM2.5的浓度限值，浓度测头I和浓度测头II将探测到的浓度值通过颗粒物浓度探测器发送给信号接收模块，信号接收模块接收颗粒物浓度探测器的信号并传递给执行模块，执行模块对比预设的浓度限值和探测到的浓度值，向直流电源发出执行命令，从而可通过实时感知混合空气中细颗粒物浓度的变化，来调节直流电源的输出电压，优化电能分配，延长使用寿命。因此，本发明不仅能够高效过滤新风和回风中的细颗粒物，而且可以杀菌、消毒、除异味，切实保障车厢内乘客的身体健康，同时具有同步探测功能，优化电能分配，节约能源，并且还能保证空调机组的完整性，便于装配和使用

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的轴测图；

图2为图1的后视图；

图3为图2的A-A向示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示：本实施例的地铁车辆空调用复合式空气混合装置，包括壳体1和设置于壳体1内的过滤系统，所述壳体1上设有新风口2、回风口3和出风口4，所述新风口2和出风口4分别位于壳体1两相对的侧壁上，所述回风口3位于与新风口2或出风口4所在侧壁相邻的一侧壁上，本实施中壳体1安装在地铁车辆空调机组的特定位置，回风口3的尺寸根据与其连接的回风道的尺寸而定，当回风道与回风口3之间位置有偏移时，两者之间可采用帆布软管连接，出风口4的尺寸根据与其装配的蒸发器的尺寸确定，以便于与地铁车辆的空调机组装配，从而保证空调机组的完整性，更贴合实现安装；所述过滤系统包括用于对新风进行过滤的初级过滤段5和二级过滤段6、用于对回风进行过滤的驻极体过滤段7、用于对壳体1内混合空气进行过滤的静电过滤段8，所述初级过滤段5和二级过滤段6设置于新风口2处，且初级过滤段5位于新风口2与二级过滤段6之间，所述驻极体过滤段7设置于回风口3处，所述静电过滤段8设置于出风口4处，使新风自新风口2进入壳体1内时，可先通过初级过滤段5进行初级过滤，将大部分灰尘和粗颗粒物等杂物过滤掉，再通过二级过滤段6进行精滤，将大部分PM2.5及以上的细颗粒物滤清，并通过二级过滤段6将新风中带有的细菌、病毒和异味等消除，最后进入壳体1内等待与回风混合，同时自回风道而来的回风从回风口3进入壳体1内时，可通过驻极体过滤段7进行过滤，将回风中的大部分颗粒物过滤掉，并清除异味，过滤后的回风和新风在壳体1内混合形成混合空气，此时混合空气中还含有的颗粒物普遍为带有金属元素的细颗粒物，粒径尺寸为PM1至PM2.5等级，混合空气流经静电过滤段8时，几乎所有的细颗粒均能被捕集，最后洁净的混合空气由出风口4流出，以供车厢内乘客使用；所述壳体1顶壁上设置有用于向静电过滤段8供电的电源组件，所述壳体1内设置有颗粒物浓度探测器9，所述颗粒物浓度探测器9与电源组件电连接，且颗粒物浓度探测器9位于驻极体过滤段7与静电过滤段8之间，通过设置颗粒物浓度探测器9，可以实时探测混合空气中PM1和PM2.5的浓度，从而使电源组件可根据浓度变化实现输出电压调节，优化电能分配，延长使用寿命。

本实施例中，所述壳体1为长方体结构，所述新风口2和出风口4分别位于壳体1长度方向的两侧侧壁上，所述回风口3位于壳体1宽度方向的侧壁上，所述颗粒物浓度探测器9设置于与回风口3所在侧壁相对的侧壁上，结构简单，布置合理。

本实施例中，所述壳体1顶壁以可拆卸的方式固定于四周侧壁上，既便于对壳体1内的过滤系统进行更换和清洗，又便于对壳体1内部角落进行除尘清灰以及对壳体1进行常规检修。

本实施例中，所述壳体1采用不锈钢材料制成，使壳体1具有良好的抗腐防锈能力；壳体1的内表面包覆有隔热层，本实施例的隔热层采用密胺泡沫材料制成，具有无毒、阻燃性能优良、隔热性能强等优点，使用安全可靠。

本实施例中，所述初级过滤段5为百叶窗式结构，该百叶窗式初级过滤段包括与壳体1内壁连接的外框架I(图中未示出)和两组并排设置在外框架I内的V型挡灰栅51，两组V型挡灰栅51的口端相向且交错设置，各V型挡灰栅51的角度为60°，所述外框架I以可拆卸的方式固定于壳体1内壁上，本实施例的V型挡灰栅51采用不锈钢材料制成，外框架I通过壳体1内设置的卡箍(图中未示出)固定于壳体1中，通过设置百叶窗式初级过滤段，能够有效阻挡雨雪、杂物和大颗粒物进入，与现有技术中的新风格栅相比，过滤作用更加显著；所述二级过滤段6包括用于与外框架I连接的外框架II(图中未示出)和多个并排设置在外框架II内的V型羊毛毡滤袋61，各V型羊毛毡滤袋61的口端朝向新风口2方向，本实施例的V型羊毛毡滤袋61为六个，V型羊毛毡滤袋61采用羊毛纤维滤料经过了纳米TiO2光催化整理，具有优异的杀菌、杀病毒、防霉和除异味功能，由于V型羊毛毡滤袋61使用较长时间后，会发生变形减小接触面积从而降低除尘效率，因此在V型羊毛毡滤袋61的上、中、下三个部位均内置棉线张紧固定形状，以保证V型羊毛毡滤袋61的使用效果，所述外框架II以可拆卸的方式与外框架I连接固定，本实施例的外框架I和外框架II均为采用铝合金材料制成的薄型外框，外框架I和外框架II之间通过螺丝固定连接，通过设置二级过滤段6，可保证具有高效过滤效果的同时，兼具杀菌、消毒、防霉和除异味的效果。

本实施例中，所述驻极体过滤段7包括滤芯71、用于夹紧固定滤芯71的金属网72以及用于固定金属网72的外支撑架73，所述外支撑架73以可拆卸的方式固定于壳体1内壁上，所述滤芯71呈褶皱状排布在金属网72上，本实施例的滤芯71采用聚丙烯无纺布制成，金属网72为铝网，外支撑架73为采用铝合金材料制成的薄型外框，外支撑架73通过壳体1内设置的卡箍(图中未示出)固定于壳体1中，通过设置驻极体过滤段7能够安全的、通过自然静电现象来过滤回风中的大部分颗粒物并清除异味，具有安全、高效、低阻的优点。

本实施例中，所述静电过滤段8包括荷电区和收尘区，所述荷电区内设置有交叉分布的电晕线81和金属板82，所述电晕线81和金属板82分别与电源组件电连接；所述收尘区内设置有多个间隔排列的集尘板83，所述集尘板83的数量为偶数个，各集尘板83之间的间距为10mm，所述电晕线81和金属板82分别与所对应的集尘板83电连接，所述集尘板83与电源组件电连接，本实施例的静电过滤段8内设置有采用绝缘体材料制成的具有柔性的边框(图中未示出)，荷电区和收尘区位于边框内。本实施例的电晕线81采用直径为2mm的不锈钢螺旋线，电晕线81和金属板82成对设置，集尘板83采用S型冷轧钢板，当地铁车辆空调机组原有空气混合室规模较小，需进行替换时，在保证电晕线81和金属板82成对设置和各集尘板83之间间距不变的情况下，可以根据现场需要适当减少电晕线81和金属板82的对数，以及集尘板83的数量。通过设置静电过滤段8，具有较高的除尘效率，基本能达到95％以上。

本实施例中，所述电源组件位于静电过滤段8上方，电源组件包括直流电源10、设置在直流电源10两侧的信号接收模块11和执行模块12，所述信号接收模块11的输入端与颗粒物浓度探测器9连接，信号接收模块11的输出端与执行模块12的输入端连接，执行模块12的输出端与直流电源10连接，本实施例的直流电源10、信号接收模块11、执行模块12的外部分别设置有方形镀锌钢板框，以对直流电源10、信号接收模块11、执行模块12进行保护；所述直流电源10的阴极与电晕线81和位于偶数位置的集尘板83连接，直流电源10的阳极与金属板82和位于奇数位置的集尘板83连接，本实施例的电晕线81与位于偶数位置的集尘板83之间通过边框一侧内设有的金属导线I并联在一起，金属导线I另一端与直流电源10阴极连接，金属板82与位于奇数位置的集尘板83之间通过边框另一侧内设置的金属导线II并联在一起，金属导线II另一端与直流电源10阳极连接。

本实施例中，所述颗粒物浓度探测器9上设置有用于探测PM1浓度的浓度测头I91和用于探测PM2.5浓度的浓度测头II92，所述执行模块12内部预设有PM1和PM2.5的浓度限值，浓度测头I91和浓度测头II92将探测到的浓度值通过颗粒物浓度探测器9发送给信号接收模块11，信号接收模块11接收颗粒物浓度探测器9的信号并传递给执行模块12，执行模块12对比预设的浓度限值和探测到的浓度值，向直流电源10发出执行命令，通过设置浓度测头I91和浓度测头II92，可以实时探测混合空气中PM1和PM2.5的浓度，并将信号及时传输给信号接收模块11，进而反馈给执行模块12，以调节直流电源10的输出电压节省电能，即当浓度测头I91和浓度测头II92探测到混合空气中PM1和PM2.5浓度大于浓度限值时，执行模块12发送指令增大直流电源10的输出电压；当浓度测头I91和浓度测头II92探测到混合空气中PM1和PM2.5浓度小于浓度限值时，执行模块12发送指令减小直流电源10的输出电压，实现直流电源10的输出电压调节，优化电能分配，节约能源。

本实施例中，所述直流电源10为5～15kV的自动调节高压直流电源，便于电压调节；所述直流电源10顶部设有用于标明直流电源10工作状态的指示灯13，以便于观察直流电源10工作状态，当直流电源10外置开关打开时，指示灯13持续久亮，当直流电源10外置开关关闭时，指示灯13熄灭。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种地铁车辆空调用复合式空气混合装置，包括壳体和设置于壳体内的过滤系统，所述壳体上设有新风口、回风口和出风口，其特征在于：所述新风口和出风口分别位于壳体两相对的侧壁上，所述回风口位于与新风口或出风口所在侧壁相邻的一侧壁上，所述过滤系统包括用于对新风进行过滤的初级过滤段和二级过滤段、用于对回风进行过滤的驻极体过滤段、用于对壳体内混合空气进行过滤的静电过滤段，所述初级过滤段和二级过滤段设置于新风口处，且初级过滤段位于新风口与二级过滤段之间，所述驻极体过滤段设置于回风口处，所述静电过滤段设置于出风口处，所述壳体顶壁上设置有用于向静电过滤段供电的电源组件，所述壳体内设置有颗粒物浓度探测器，所述颗粒物浓度探测器与电源组件电连接，且颗粒物浓度探测器位于驻极体过滤段与静电过滤段之间。

2.根据权利要求1所述的地铁车辆空调用复合式空气混合装置，其特征在于：所述壳体为长方体结构，所述新风口和出风口分别位于壳体长度方向的两侧侧壁上，所述回风口位于壳体宽度方向的侧壁上，所述颗粒物浓度探测器设置于与回风口所在侧壁相对的侧壁上。

3.根据权利要求2所述的地铁车辆空调用复合式空气混合装置，其特征在于：所述壳体顶壁以可拆卸的方式固定于四周侧壁上。

4.根据权利要求3所述的地铁车辆空调用复合式空气混合装置，其特征在于：所述壳体采用不锈钢材料制成，壳体的内表面包覆有隔热层。

5.根据权利要求1所述的地铁车辆空调用复合式空气混合装置，其特征在于：所述初级过滤段为百叶窗式结构，该百叶窗式初级过滤段包括与壳体内壁连接的外框架I和两组并排设置在外框架I内的V型挡灰栅，两组V型挡灰栅的口端相向且交错设置，各V型挡灰栅的角度为60°，所述外框架I以可拆卸的方式固定于壳体内壁上；所述二级过滤段包括用于与外框架I连接的外框架II和多个并排设置在外框架II内的V型羊毛毡滤袋，各V型羊毛毡滤袋的口端朝向新风口方向，所述外框架II以可拆卸的方式与外框架I连接固定。

6.根据权利要求1所述的地铁车辆空调用复合式空气混合装置，其特征在于：所述驻极体过滤段包括滤芯、用于夹紧固定滤芯的金属网以及用于固定金属网的外支撑架，所述外支撑架以可拆卸的方式固定于壳体内壁上，所述滤芯呈褶皱状排布在金属网上。

7.根据权利要求1所述的地铁车辆空调用复合式空气混合装置，其特征在于：所述静电过滤段包括荷电区和收尘区，所述荷电区内设置有交叉分布的电晕线和金属板，所述电晕线和金属板分别与电源组件电连接；所述收尘区内设置有多个间隔排列的集尘板，所述集尘板的数量为偶数个，各集尘板之间的间距为10mm，所述电晕线和金属板分别与所对应的集尘板电连接，所述集尘板与电源组件电连接。

8.根据权利要求7所述的地铁车辆空调用复合式空气混合装置，其特征在于：所述电源组件位于静电过滤段上方，电源组件包括直流电源、设置在直流电源两侧的信号接收模块和执行模块，所述信号接收模块的输入端与颗粒物浓度探测器连接，信号接收模块的输出端与执行模块的输入端连接，执行模块的输出端与直流电源连接，所述直流电源的阴极与电晕线和位于偶数位置的集尘板连接，直流电源的阳极与金属板和位于奇数位置的集尘板连接。

9.根据权利要求8所述的地铁车辆空调用复合式空气混合装置，其特征在于：所述颗粒物浓度探测器上设置有用于探测PM1浓度的浓度测头I和用于探测PM2.5浓度的浓度测头II，所述执行模块内部预设有PM1和PM2.5的浓度限值，浓度测头I和浓度测头II将探测到的浓度值通过颗粒物浓度探测器发送给信号接收模块，信号接收模块接收颗粒物浓度探测器的信号并传递给执行模块，执行模块对比预设的浓度限值和探测到的浓度值，向直流电源发出执行命令。

10.根据权利要求9所述的地铁车辆空调用复合式空气混合装置，其特征在于：所述直流电源为5～15kV的自动调节高压直流电源，所述直流电源顶部设有用于标明直流电源工作状态的指示灯。