軌道車輛空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能研究

潘鳴宇 霍天樞

摘要：由于現(xiàn)階段城市軌道交通事業(yè)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，使得列車在設(shè)計(jì)過(guò)程中的要求進(jìn)一步提高。為了提供一個(gè)舒適安全的車輛環(huán)境，車輛已經(jīng)配備了空調(diào)設(shè)備，車輛的空調(diào)系統(tǒng)不僅為乘客提供了一個(gè)舒適的環(huán)境，還與車輛運(yùn)行的能耗息息相關(guān)。因此，在滿足車輛舒適性的基礎(chǔ)上，采用先進(jìn)的技術(shù)或?qū)嵤┯行У目照{(diào)節(jié)能控制措施，有效降低空調(diào)機(jī)組的能耗，是鐵路交通發(fā)展的重要問(wèn)題之一。

關(guān)鍵詞：軌道車輛 空調(diào) 節(jié)能

引言：軌道車輛在城市的發(fā)展中扮演了重要的角色，通過(guò)軌道車輛的大量使用，使得城市各個(gè)區(qū)域之間的交流變得異常便捷，同時(shí)也極大的降低了城市的交通壓力。但是隨著城市發(fā)展程度的提升，人們已經(jīng)不再滿足于簡(jiǎn)單的通行便捷，還對(duì)軌道交通的通行舒適性提出了更多的要求，因此就必須要重視軌道交通的舒適性問(wèn)題，尤其是通風(fēng)及溫度控制問(wèn)題，直接關(guān)系到乘坐軌道交通的舒適性。因此本文對(duì)軌道交通車輛的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行探討，并基于低碳和可持續(xù)發(fā)展理念。探討軌道交通車輛空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能問(wèn)題，通過(guò)這些分析，為今后更好的發(fā)展軌道交通事業(yè)提供支持。

—、車輛熱負(fù)荷的組成

目前，在空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用了以下幾種方法來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的。

（1）減少車身的傳熱系數(shù)，提高車身的隔熱性能，從而減少車身的傳熱和太陽(yáng)輻射熱，主要是將保溫材料粘在車身內(nèi)部，但是由于車身和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響，保溫材料的厚度受到限制。車身的傳熱系數(shù)受到限制。

（2）根據(jù)乘客數(shù)量，新風(fēng)量自動(dòng)調(diào)整，以確保乘客的舒適和健康。空調(diào)系統(tǒng)的最大新風(fēng)量是由車輛設(shè)定的，一般情況下，按照每人10m3/h的要求.傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)在車輛運(yùn)行過(guò)程中不能調(diào)節(jié)新風(fēng)量。當(dāng)車輛行駛時(shí)，乘客的數(shù)量不斷變化，不會(huì)滿載。當(dāng)旅客人數(shù)較少時(shí)，如果根據(jù)人員的負(fù)荷來(lái)設(shè)定數(shù)值，會(huì)造成新風(fēng)熱負(fù)荷的浪費(fèi)。因此。通過(guò)二氧化碳傳感器在單位或車輛的負(fù)載信號(hào)。它可以自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)量新風(fēng)來(lái)滿足需求的不同數(shù)量的乘客的新風(fēng)新風(fēng)荷載約占整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)熱負(fù)荷的1/3，降低新風(fēng)荷載對(duì)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能具有重要意義。采用新型風(fēng)調(diào)空調(diào)機(jī)組和非調(diào)機(jī)組對(duì)兩列軌道交通列車的正常運(yùn)行進(jìn)行了功率消耗、客艙內(nèi)外溫度和客流的測(cè)量與統(tǒng)計(jì)。經(jīng)過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和分析，可調(diào)新風(fēng)門機(jī)組的列車空調(diào)能量約為12-18%。

（3）目前，空調(diào)系統(tǒng)采用二級(jí)壓縮機(jī)和兩套制冷循環(huán)系統(tǒng)，主要通過(guò)啟動(dòng)和停止壓縮機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)制冷能力。但鐵路交通、車廂內(nèi)負(fù)荷、天氣、運(yùn)行路徑都會(huì)有較大的波動(dòng)，因此空調(diào)機(jī)組的冷需求也往往會(huì)發(fā)生變化。這就要求空調(diào)機(jī)組根據(jù)熱負(fù)荷的變化逐步控制壓縮機(jī)，機(jī)組的能量調(diào)節(jié)范圍更廣。采用卸荷功能。即所謂的非熱風(fēng)旁通等壓塑性機(jī)，在一定程度上保證了質(zhì)量的0%、35%、50%、70%、85%、100%的多級(jí)調(diào)整。然而，它仍然是一種不連續(xù)的調(diào)整形式。仍然不能避免壓縮機(jī)的開關(guān)損耗，不能滿足車輛負(fù)荷變化對(duì)冷卻能力的實(shí)際調(diào)節(jié)要求。與此同時(shí)，壓縮機(jī)的頻繁啟動(dòng)和停機(jī)引起了客房溫度的波動(dòng)。舒適性差。

（4）采用變頻空調(diào)和變頻調(diào)速變頻調(diào)速。可實(shí)現(xiàn)制冷能力10%-120%的無(wú)級(jí)功率輸出。根據(jù)乘客艙的熱負(fù)荷，壓縮機(jī)可以根據(jù)相應(yīng)的頻率自動(dòng)工作，當(dāng)負(fù)荷降低時(shí)，頻率降低，壓縮機(jī)在低頻工作，不停機(jī)。通過(guò)控制壓縮機(jī)的啟動(dòng)和停止來(lái)保持客艙溫度的方法與多壓縮機(jī)方案進(jìn)行了比較，避免了壓縮機(jī)頻繁的啟動(dòng)和停止損失，溫度控制更加準(zhǔn)確。同時(shí)，壓縮機(jī)啟動(dòng)頻率低，大大降低了啟動(dòng)脈沖電流，降低了功耗。當(dāng)壓縮機(jī)在低頻率運(yùn)行時(shí)，制冷劑的流量降低，換熱器面積增加，壓縮機(jī)體積效率提高，能源效率比提高。達(dá)到3.5以上。

（5）在春季和秋季，空調(diào)機(jī)組的新風(fēng)量應(yīng)該增加。即使是關(guān)閉的回氣閥也要關(guān)閉。在春秋兩季，新風(fēng)將以低溫運(yùn)行。此外，當(dāng)車廂內(nèi)人員需要更多的制冷時(shí)，當(dāng)環(huán)境溫度低于艙內(nèi)設(shè)定的溫度時(shí)，可以增加新風(fēng)量，新鮮空氣可以用來(lái)冷卻乘客車廂，達(dá)到節(jié)能的目的，同時(shí)提高車廂內(nèi)空氣的質(zhì)量。

二、壓縮機(jī)在并聯(lián)工作過(guò)程中的有效節(jié)能

對(duì)于壓縮機(jī)并聯(lián)技術(shù)，在一定程度上是指制冷系統(tǒng)中兩個(gè)或相對(duì)較小的冷壓縮機(jī)的并聯(lián)適應(yīng)性。將其應(yīng)用于壓縮機(jī)。可使壓縮機(jī)技術(shù)得到充分的應(yīng)用。在軌道車輛空調(diào)機(jī)組中，一般會(huì)有兩個(gè)獨(dú)立的制冷系統(tǒng)，兩個(gè)獨(dú)立的制冷系統(tǒng)可以配置為兩個(gè)壓縮機(jī)，可以并行應(yīng)用。

（1）為了有效降低空調(diào)機(jī)組的高度，我們需要盡量避免使用水平壓縮機(jī)。在整車尤其是地鐵車輛中，空調(diào)機(jī)組主要安裝在車頂上。如果采用立式旋渦壓縮機(jī)，則空調(diào)器的壓縮機(jī)組具有更高的尺寸。但由于車輛界限的限制，大量地鐵輕軌在空調(diào)機(jī)組設(shè)計(jì)中的直接結(jié)果被設(shè)計(jì)成薄效果。因此采用了臥式壓縮機(jī)機(jī)組。但對(duì)于這種臥式壓縮機(jī)，價(jià)格比較昂貴，可采用壓縮與并聯(lián)技術(shù)替代立式渦旋壓縮機(jī)。其目的不僅是為了降低空調(diào)機(jī)組本身的高度，而且也是為了降低空調(diào)機(jī)組的成本。

（2）隨著節(jié)能控制的充分實(shí)現(xiàn)，利用壓縮機(jī)并聯(lián)技術(shù)需要4臺(tái)壓縮機(jī)，需要合理控制壓縮機(jī)的工作數(shù)量。為了實(shí)現(xiàn)4級(jí)的冷卻能力調(diào)整，分別是：1是25%，2是50%，3是75%，4是100%，該方法的目的是確保機(jī)組以最經(jīng)濟(jì)有效的方式運(yùn)行，并有效地節(jié)約能源。

三、結(jié)語(yǔ)

上述節(jié)能方案并不是孤立的。通常根據(jù)運(yùn)行環(huán)境要求采用多種節(jié)能方法。與傳統(tǒng)的列車空調(diào)系統(tǒng)相比，上述節(jié)能方案具有效率高、能耗低、舒適性高的特點(diǎn)。它已在越來(lái)越多的工程設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用。具有良好的可行性和可靠性。