地鐵車輛空調制冷系統的節能設計

吳云

【摘? 要】伴隨社會經濟的發展，科學技術的研究逐漸進步，現如今人們越來越重視綠色節能環保技術，更好的保護生態環境，在經濟發展的過程中也始終堅持與生態環境相互適應，從而促進經濟社會可持續發展。通過對制冷系統設備進行合理設計，選擇合適的參數便可以提高整體系統的制冷效果，降低能源的消耗，在獲得最佳經濟效益的基礎上保護生態環境。本文便主要講述了地鐵車輛空調制冷系統的節能設計，以此來供相關人士參考與交流。

【關鍵詞】地鐵車輛;空調制冷系統;節能設計

引言

現如今我國城市規模在不斷擴大，城市化進程正在不斷的加快。隨著社會節奏的加快，為了能夠更好的滿足人們對于出行的需求，城市軌道交通車輛尤其是地鐵車輛便得到了更加廣泛的應用。地鐵的運用能夠有效緩解城市的交通壓力?，F如今我國的地鐵建設正處于高速發展的時期，為了能夠更好的提高經濟收益，減少對于生態環境的破壞，實現經濟的可持續發展，必須要提高對于地鐵列車的設計要求。而為了能夠改善城市環境，為乘客提供越來越好的乘車體驗，必須要配備大功率的空調系統。通過配備車輛空調系統，提高了乘客的舒適度以及安全性，但同時也會影響投資以及運營成本。

1.車輛空調制冷機組的工作原理

1.1制冷循環中制冷劑的工質變化

在眾多不同制冷方法當中，最常使用的便是液體氣化制冷，在車輛空調機組當中主要采用的蒸發壓縮式制冷方法就屬于液體化制冷的范圍。制冷劑會在制冷回路當中循環的流動，并且會與外界不斷的進行能量的交換，通過不斷從被冷卻的對象當中吸取熱量，并且向環境介質排放熱量。為了能夠更好的實現制冷循環、達到制冷的效果，需要在此過程中消耗一定的能量。空調制冷系統的元件主要是由蒸發器、冷凝器和壓縮機等組成的，通過管路將每一個部件進行連接，在系統當中形成一個封閉的狀態。

液體制冷劑在制冷系統回路能夠不斷的循環產生并且在蒸發器中蒸發，蒸發的熱量來自于被冷卻空氣，吸收經過蒸發器表面被冷卻空氣的熱量之后轉變成蒸汽，再借用壓縮機不斷的將產生的蒸汽從蒸發器當中抽走，熱量的交換在此過程中發生。當制冷劑在被壓縮之后變成高溫高壓蒸汽，再通過冷凝器時會被周圍的空氣冷卻，凝結成高壓的液體，通過利用熱力膨脹閥能夠將高壓液體進行節流，之后，低溫高壓液體便會進入到蒸發器當中再次氣化，吸收蒸發器外部空氣的熱量使蒸發器冷卻，該過程是周而復始不斷進行的。

1.2空調機組的制冷過程

處于蒸汽狀態的制冷劑在壓縮機當中被壓縮，之后會形成高溫、高壓的氣體，再經過空調機組的兩路管路，進入兩側風冷冷凝器，軸流冷凝風機風扇轉動，吹出的風將冷凝器冷卻，而兩個制冷循環回路的設計可以強化對流作用，大大的增強節流的效率。并且通過利用控制壓力的開關對冷凝風機的運行數量和狀態進行有效控制，使經過冷凝器之后的制冷劑成為常溫或高壓的液體，產生的液體在封閉的管路中循環流動進入到貯液桶，再通過干燥過濾器以及流量顯示器之后再次被分為兩路。每一路都需要通過液體管路電磁閥并且到達膨脹閥，制冷劑會在膨脹閥當中被截留和減壓，變成低溫、低壓的氣液混合狀態。液體制冷劑在蒸發器當中吸收大量熱量，從原本的液態轉變為氣態，氣態制冷劑再次吸入到壓縮機當中，重新再次壓縮，由于壓縮機的不斷工作以及系統的往復循環，從而達到連續制冷的效果。

2.地鐵車輛空調制冷系統的節能設計

2.1選擇合適的制冷劑

為了使地鐵車輛空調制冷系統達到節能的效果，必須要靈活地選擇合適的空調制冷劑，選擇制冷劑的時候需要保證制冷劑滿足以下幾個要求。

首先，制冷劑需要滿足臨界溫度要高、凝固溫度要低的要求，這是性質的基本要求。當臨界溫度比較高的時候，能夠用于一般的冷卻水或者空氣，達到冷凝的效果。當冷凝的溫度比較低的時候，能夠避免制冷劑在蒸發的溫度下凝固，從而滿足在較低溫度下也能達到這種效果。

同時，低溫制冷也需要滿足在大氣壓力下蒸發溫度要低的條件。壓力需要適中以此更好地發揮制冷劑效果，蒸發的壓力需要與大氣壓力相近，也可以稍高于大氣的壓力，避免空氣滲入到制冷系統當中，保證制冷效果。

除此之外，制冷劑的壓力需要保持在一個合適的范圍之內，不能過高以避免對設備的安全性造成風險，同時減少能源的消耗，降低向低壓高壓系統滲入的可能性。此外，制冷劑的單位容積制冷量需要大一些，以此保證在質量一定時能夠減少制冷劑的循環量，從而縮小壓縮機的尺寸。

最后，制冷劑的導熱系數需要高，粘度和密度比要小，如此才能提高各換熱器的傳熱系數，降低在系統當中的能源消耗。

2.2壓縮機的選擇

為了能夠讓地鐵車輛空調制冷系統達到節能的目的，便可以選擇適合的壓縮機。壓縮機的種類非常豐富，主要形式有活塞式、離心式、螺桿式以及旋渦式等。不同的壓縮機形式會具有不同的優缺點。所以，選擇壓縮機時需充分考慮不同壓縮機的優點以及缺點，選擇適合車輛空調制冷系統的壓縮機。

活塞式壓縮機具有高速多缸以及能量可調、熱效率高的特點，當選擇多種制冷劑進行制冷的時候，便可以采用活塞式壓縮機。但是在采用活塞式壓縮機時也需要充分考慮，由于該壓縮機的結構比較復雜，機器部件容易損壞，平穩性比較差。

螺桿式壓縮機與活塞式壓縮機相比，結構更加簡單且部件不容易損壞，體積和重量都比較小，震動較輕，平穩性比較強，但是在使用該壓縮機進行制冷時會造成比較大的噪音，能量耗量也比較大。

離心式壓縮機的優點是轉速高，制冷量大，能夠減少機械磨損，部件維護方便，工作時間長，機械運行比較穩定。但是，在采用離心式壓縮機時需要保證所制冷的量不能太小，與活塞式壓縮機相比效率更低，并且使用離心式壓縮機會對所使用的制冷劑提出特殊的要求，在壓縮機使用時容易出現因操作不當而產生喘振現象的問題。

最后是渦旋式壓縮機，排量比較大，結構非常簡單，設計科學合理，減少噪音對環境的污染。通過對所有的壓縮機類型進行比較可以發現，為了能夠滿足地鐵車輛空調制冷系統的節能的要求，采取新型的全封閉渦旋式制冷變頻壓縮機是最好的選擇。由于地鐵線空調系統在運行時所要承載的熱負荷會隨著外界條件變化而變化，對此需要對壓縮機制冷量進行適當的調節。

3.結束語

現如今隨著社會經濟的不斷發展，人們對于出行的要求逐漸提高，想要在擁擠的交通中有效節約出行時間，地鐵已經成為人們出行的第一選擇?，F如今地鐵已經成為一個城市的標志性公共基礎設施，地鐵的運行能夠有效的緩解城市化進程當中的交通壓力，但為了在地鐵運行時提高人們出行的乘坐體驗，便要在地鐵車輛中安裝空調系統，而為了能夠節約空調系統的能源消耗，便需要對空調制冷系統進行集成設計，獲得最佳的經濟效果。

參考文獻

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