城市軌道交通車輛兩種不同型式空調機組的對比分析

姜宇 中車長春軌道客車股份有限公司 孟勝軍 畢研亮 山東朗進科技股份有限公司

一、空調機組結構型式

（一）單元式空調機組

將空調系統制冷、加熱和通風等部件集成在一個殼體內，組成一個單元。

此種結構集成性高，機組整體高度高，同時，需要通過車輛內部風道系統進行風量分配，需要車輛為空調系統留有足夠的高度空間。

（二）分體式空調機組

將空調系統壓縮機和冷凝風機、冷凝器等部件集成為冷凝單元；將空調系統空氣處理部分及蒸發器、通風機、加熱等部件集成為蒸發單元；冷凝單元和蒸發單元通過制冷管路連接后形成一個具有完整空調功能的系統。

此種結構冷凝單元和蒸發單元分開布置，每個單元尺寸較小，可通過合理布置兩個單元位置，簡化甚至取消風道布置，將整車空調系統集中布置調整為局部布置，提高車輛空間利用率。

二、空調機組安裝調試及檢修維護

（一）單元式空調機組

單元式空調機組通常安裝在車頂，機組安裝座與車頂鋼結構用緊固件連接，機組與車頂開口間一般采用周圈密封條壓縮密封。

安裝方式簡單，多數項目在車頂操作即可，有些項目電氣連接器和回風過濾網需要從車內打開頂板檢查門進行插拔和拆裝，有些項目需要對空調機組和車輛的排水管安裝接口進行拆卸和重新安裝。

空調機組在出廠前即可完成全套系統試驗，裝車后只需通電驗證功能即可。

空調機組整體可實現快速安裝和拆卸，故障不易查找和排除時可將空調機組整體拆下、換上備用機組，對故障機組進行詳細測試和故障排除，且基本不影響車輛正常上線。

空調管路維護方便，且發生泄漏時不會影響車輛內部；空調機組集成所有系統管路，若發生泄漏，壓縮機油及制冷劑不會通過空調進入車輛內部，且管路均可通過在車頂作業實現檢修維護。

單元式空調電控部分集成在空調內部，安裝在車輛頂部，有些故障查詢和維護需要登頂進行。

（二）分體式空調機組

就分體式空調機組來講，也是根據整車車頂、車內及車下設備布置來合理安裝蒸發單元和冷凝單元。采用分體式空調機組的項目，有幾種安裝結構：

1）冷凝單元安裝在車下，采用吊裝方式，需考慮二次防脫；蒸發單元安裝在車頂，采用嵌入式安裝，與車頂之間采用周圈密封；管路從車下穿過地板經側墻到車頂。

2）冷凝單元安裝在車下；蒸發單元安裝在車內，在客室單獨隔出一個空調機房，蒸發單元新風口設置在側墻，與機組新風口相連，需考慮新風口的防水密封結構以防止雨水進入客室或機組內部；管路從車下穿過地板經側墻到蒸發單元。

3）冷凝單元安裝在車內，在客室單獨隔出一個空調機房；蒸發單元安裝在車頂；管路從車內到車頂蒸發單元。因蒸冷凝單元安裝在車內，需要考慮冷凝風機和壓縮機的振動和噪聲向車內的傳遞，需要考慮冷凝換熱的防水密封結構防止雨水進入車內。

4）冷凝單元安裝在車頂，蒸發單元安裝在車內頂部；管路從車頂到車內蒸發單元，走管在內裝和車體之間。因冷凝單元安裝在車頂需要著重考慮管路與車體間的密封問題，避免因走管造成車內漏水。

因機組為分體結構，安裝復雜，比如制冷管路，按照常規項目每臺車設置兩臺空調機組、每臺空調機組有兩套制冷系統算，每臺車蒸發單元和冷凝單元之間有8根制冷系統管路，管路走向復雜，且需要在極其緊張的空間內尋找合適的位置進行固定；需要由專業人士對制冷管路進行動火焊接或使用快速接頭進行連接，之后進行抽真空、保壓、充注制冷劑及相關測試等工作，安裝調試周期長；安裝調試及使用過程發生管路泄漏可能性大；后續檢修時需要拆除如側墻等內裝很多設備，維修維護不便，工作量大。

空調系統故障不易查找和排除時無法將空調機組拆下、需要現車對故障機組進行詳細測試和故障排除，期間車輛無法正常上線。

分體式空調可以合理布置控制系統，將控制系統放置在車輛內部，日常維護和故障查找比較方便。

三、系統方案及其它

（一）單元式空調機組

占用一定的車輛高度空間；單元式空調機組因集成了所有的系統部件，故外形尺寸較大，對車頂安裝強度要求較高，但整個空調機組重量較小；空調機組集成了風機和壓縮機等振源和噪聲源，振動和噪聲較為集中，最終表現為空調機組安裝區域噪聲較大；機組長度長，機組對應區域風道高度小，不利于實現整車送風均勻性和溫度均勻性；除正常的排水管、過濾網等的檢查門外，無須為制冷管路設置額外的檢查門。

（二）分體式空調機組

節省車輛尤其是車頂高度空間；分體式空調機組因將系統分布在兩個箱體，重量和體積分散對安裝結構的強度要求較小，但也因多出一個箱體加之管路長度長，系統整體重量較大；當噪聲較大的冷凝單元單獨安裝在車外時，可減小傳入車內的噪聲，對空調系統車內噪聲的控制較為有利，且蒸發單元和冷凝單元的噪聲源分散，不會出現噪聲集中到一個較大的區域；另外相比單元式空調機組，蒸發單元占用區域小，此區域送風量需求小，車內整體送風均勻性和溫度均勻性有條件設計得更好；除正常的排水管、過濾網等的檢查門外，因制冷管路走向復雜，有接口處就需設置檢查門，故內裝為空調檢修設置檢查門較多。另外需解決好車下冷凝排風的換熱問題、車下冷凝單元的振動向地板的傳遞問題。

四、結語

綜上，單元式空調機組和分體式空調機組各有優缺點，頂置單元式空調機組以其集成性高、安裝結構簡單、檢修維護方便、空調送風和噪聲亦能滿足相關標準為絕大多數國內城市軌道交通項目車輛所采用，而分體式空調勝于節省車輛高度空間，而且在車內噪聲和送風均勻性方面表現更優，十分適合車頂高度限界非常小的項目。當然，綜合來看，如果可以接受分體式空調復雜的安裝結構和調試維護工作量的話，城鐵車輛也可以嘗試采用分體式空調機組來實現更低的車內噪聲和更好的車內送風均勻性和溫度均勻性。