城市軌道車輛空調(diào)系統(tǒng)

摘　要　通過對(duì)城市軌道交通運(yùn)輸特點(diǎn)的介紹,提出了一些可供其車輛空調(diào)系統(tǒng)參考的設(shè)計(jì)方法,以及車內(nèi)外夏季空氣參數(shù)的選取依據(jù)及計(jì)算實(shí)例,討論了車輛空調(diào)系統(tǒng)的空調(diào)機(jī)組及通風(fēng)系統(tǒng)的要求和特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞　城市軌道交通,車輛,空調(diào)系統(tǒng)
城市軌道交通車輛空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),除要考慮到城軌交通的一般特點(diǎn)(運(yùn)量大、快捷、安全、舒適、站點(diǎn)密集、上下車乘客交換頻繁、有一定的運(yùn)行時(shí)間段、車輛部件具備較高可靠性) 之外,還要考慮以下因素: ① 各城市間城軌車輛運(yùn)營(yíng)環(huán)境不同。我國(guó)幅員遼闊,即使目前規(guī)劃或在建城軌項(xiàng)目的各城市之間差別也很大,南到廣州,北到長(zhǎng)春,東到上海、青島,西到西安,氣候條件必須予以具體考慮,具體設(shè)計(jì),實(shí)施時(shí)要有側(cè)重。② 乘員多。城軌交通線路一般穿越城市中心及商業(yè)繁華地帶,客流密集。目前十多個(gè)城市旅游人口很多,因此除了上、下班時(shí)間乘座高峰期,其他時(shí)段乘客流量也很大。以下對(duì)車輛空調(diào)系統(tǒng)各部分分別加以分析。
1 　車內(nèi)、外空氣參數(shù)
1. 1 　車輛空調(diào)標(biāo)準(zhǔn)
目前我國(guó)還未制訂城市軌道交通車輛的空調(diào)標(biāo)準(zhǔn)。下面介紹的是我國(guó)現(xiàn)行國(guó)標(biāo)及鐵標(biāo)對(duì)鐵路客車舒適環(huán)境作的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值:
1. 《公共交通工具衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB9673 -1996 旅客列車車廂衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)值為:溫度,冬季18～ 20 ℃,夏天24～28 ℃;相對(duì)濕度,40 %～70 % , 垂直溫差, ≤3 ℃;微風(fēng)速, ≤0. 5 m/ s 。
2. 《客車空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)》TB1951 -87
北京以南地區(qū)干線鐵路選擇空調(diào)客車的外氣計(jì)算參數(shù)為:
a. 夏季外氣計(jì)算溫度35 ℃,相對(duì)濕度60 % ;
b. 冬季外氣計(jì)算溫度-14 ℃;
c. 夏季客室內(nèi)氣溫24～28 ℃,相對(duì)濕度40 % ～65 % , 最高不超過70 % ;
d. 冬季客室內(nèi)氣溫18～20 ℃,相對(duì)濕度不低于30 % ;
e. 客室內(nèi)同一水平面和同一鉛垂線的最大氣溫差均不超過3 ℃;
f . 客室內(nèi)微風(fēng)速,夏季≤0. 35 m/ s , 冬季≤0. 2 m/ s 。

城軌車輛與干線鐵路車輛結(jié)構(gòu)特征相似,但就其空調(diào)系統(tǒng)而言,因城軌交通的運(yùn)行特點(diǎn)而有其特殊性。從分析乘客在乘坐車輛的具體情況可看到, 上面的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的舒適值是基于人體在空調(diào)空間中長(zhǎng)時(shí)間停留的穩(wěn)定狀態(tài)得出的,人員在車輛中可適當(dāng)增減衣物,以達(dá)到個(gè)人的舒適要求。但在城軌車輛運(yùn)行中,乘員最長(zhǎng)的乘坐時(shí)間也不過半小時(shí), 絕大部分乘客只有幾分鐘乘坐時(shí)間。雖然在空調(diào)技術(shù)中以數(shù)值的方式規(guī)定了乘客舒適范圍,但舒適的感覺是人體生理及心理?xiàng)l件決定的。當(dāng)炎熱夏季從戶外進(jìn)入有空調(diào)或通風(fēng)的房間時(shí),健康人員的生理要求是散去身體表面熱量,蒸發(fā)掉汗液;心理要求是能盡快降溫或通風(fēng)達(dá)到生理的要求。這是一個(gè)瞬態(tài)人體條件變化中舒適概念。但人體的生理活動(dòng)變化是一個(gè)復(fù)雜過程,受心理活動(dòng)、環(huán)境變化等等因素制約,而且變化平緩,所以人員在環(huán)境條件變化時(shí),個(gè)人舒適感會(huì)有一個(gè)過渡期,在經(jīng)過過渡區(qū)后才達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。在乘客乘坐城軌車輛過程中,乘客基本處于典型的過渡過程中。夏季, 人們從戶外進(jìn)入候車廳(如果有的話),隨即進(jìn)入車內(nèi),生理及心理的舒適要求為能夠快速將身體表面熱量帶走以便獲得舒適感;但在實(shí)際乘車過程中, 往往乘員在沒有到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)或剛剛獲得了涼爽感覺時(shí)就已到站下車了。冬季里,人們穿著較厚的戶外冬裝,皮膚表面溫度低,即使在乘坐沒有采暖的普通車輛情況下,群集度較高時(shí)人們也會(huì)獲得溫暖感覺。當(dāng)有采暖時(shí),在人們乘車不能脫下外衣情況下,車內(nèi)溫度過高,乘員會(huì)產(chǎn)生悶熱感甚至?xí)龊?造成人體不舒適。故而冬季乘坐城軌車輛的生理及心理舒適度要求不如夏季乘車迫切,只要在車內(nèi)溫度高于外界溫度情況下,就會(huì)獲得舒適感,而且乘員很快會(huì)下車走入戶外。所以冬季車內(nèi)舒適情況也比較特殊。下面分別對(duì)車內(nèi)外空氣設(shè)計(jì)參數(shù)的制定作簡(jiǎn)單討論。
1. 2 　參數(shù)制定
1. 2. 1 　夏季外氣計(jì)算參數(shù)
在選擇外氣計(jì)算溫度時(shí),要依照當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件,根據(jù)累計(jì)氣象資料提出相應(yīng)的外界溫度要求。我國(guó)對(duì)全國(guó)大中城市氣象進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),推薦了外氣計(jì)算參數(shù)。因此各地可依此作參考。考慮氣候的變暖趨向,要提出最高外氣溫度,以便在最高外氣溫度條件下,空調(diào)系統(tǒng)尚能工作,車輛還能獲得一定的室內(nèi)外溫差,保證車輛舒適度。
1. 2. 2 　夏季車內(nèi)計(jì)算參數(shù)選取
影響人體舒適的因素一般有以下幾項(xiàng):空氣溫度、空氣流速、相對(duì)濕度、水平溫差、垂直溫差、輻射的均衡性、二氧化碳含量、含塵量等等。但是這些參數(shù)都滿足是很困難的。尤其是公共使用空間,一般著重控制的是空氣溫度和氣流速度兩項(xiàng)對(duì)舒適性最重要的參數(shù)。根據(jù)衛(wèi)生學(xué)觀點(diǎn)認(rèn)為:我國(guó)人民對(duì)夏季高溫適應(yīng)性為28 ℃ 。結(jié)合相對(duì)濕度的適應(yīng)性,當(dāng)人體周圍溫度在26. 7 ℃ 以下時(shí),濕度對(duì)人體影響不明顯;當(dāng)溫度在28 ℃ 以上時(shí),相對(duì)濕度對(duì)人體影響明顯;當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)到70 % 時(shí),就感覺不舒服了。在空調(diào)技術(shù)中,控制好一定溫度,相對(duì)濕度不大于70 % 時(shí),空氣的相對(duì)濕度對(duì)人體的影響很小。所以對(duì)于城軌車輛,在車內(nèi)達(dá)到基本的溫、濕參數(shù)情況下,主要起影響作用的還是氣流速度。在選取標(biāo)準(zhǔn)工況時(shí),目前大家普遍提出的溫度≤27 ℃,相對(duì)濕度≤65 % 的車內(nèi)溫、濕度條件是合適的。但由于城軌車輛的乘員經(jīng)常會(huì)有超員情況出現(xiàn),所以車輛在考慮夏季耗冷量計(jì)算時(shí)要校核在超員情況下車內(nèi)溫度,以確定合理的制冷量。目前有地鐵公司考慮車輛損耗、維護(hù)量等問題,以票價(jià)限定一定的乘員量,也是對(duì)車輛熱負(fù)荷限定的一個(gè)因素,可在運(yùn)營(yíng)時(shí)加以考慮。
保持一定的氣流速度是城軌車輛滿足乘員舒適性的必要條件。因?yàn)檐囕v的狹長(zhǎng)特征,處于車長(zhǎng)方向各個(gè)區(qū)段的回風(fēng)量是不同的,所以車輛內(nèi)部衡量乘客舒適的氣流速度以出風(fēng)吹到人體表面的微風(fēng)速為依據(jù)。這一點(diǎn)國(guó)內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)是一致的。關(guān)于氣流速度控制,一般認(rèn)為在27 ℃ 時(shí),氣流速度為0. 3～0. 35 m/ s 時(shí)能夠獲得較好的舒適感。但乘客停留區(qū)的氣流速度受空調(diào)機(jī)總風(fēng)量的限制,獲得較高的氣流速度時(shí)空調(diào)機(jī)總風(fēng)量要大,而擁有大風(fēng)量通常需要空調(diào)送風(fēng)機(jī)尺寸較大。由于城軌車輛提供給空調(diào)設(shè)備的使用空間較小,限制了空調(diào)機(jī)尺寸,如果要提供大風(fēng)量,可能要改變風(fēng)輪葉片角度、轉(zhuǎn)速等。這樣的話,車內(nèi)噪音可能會(huì)高。因此空氣流速是個(gè)綜合問題,在設(shè)計(jì)當(dāng)中需要綜合考慮。如,能否考慮將空調(diào)機(jī)置于車輛靠中間的位置,以縮短空調(diào)送風(fēng)距離,使送風(fēng)機(jī)在較低的壓頭下送出較高的風(fēng)量等措施。
1. 2. 3 　冬季外氣計(jì)算參數(shù)的選取
因?yàn)檐囕v空調(diào)系統(tǒng)引入了新風(fēng),對(duì)于冬季外氣溫度較低的城市,適當(dāng)增加空調(diào)供暖是必要的。冬季外氣最低溫度通常出現(xiàn)于1 :00～4 :00 之間。根據(jù)城軌車輛運(yùn)輸?shù)拈g歇性,冬季外氣計(jì)算溫度以本城市冬季通風(fēng)外氣溫度為好,以適應(yīng)城軌交通特點(diǎn),滿足乘員舒適性,同時(shí)可以避免因供熱量過大引起車內(nèi)溫度高,或供暖與通風(fēng)交替運(yùn)行時(shí)因通風(fēng)時(shí)間長(zhǎng),供暖時(shí)間短而增加車內(nèi)溫度的波動(dòng)。
1. 2. 4 　冬季車內(nèi)計(jì)算參數(shù)選擇
乘客的衣著對(duì)乘客有很大的影響。根據(jù)衣著對(duì)個(gè)人舒適感的影響,通常認(rèn)為衣著熱阻每增加0. 1clo (clo 表示衣著保暖程度所采用的熱阻單位, 1clo = 0. 155 m2 ·K/W) ,周圍溫度應(yīng)相對(duì)減少約0. 5 ℃ 才使人感到同樣的舒適。據(jù)此可確定車內(nèi)計(jì)算溫度。考慮城軌車輛運(yùn)行特點(diǎn),當(dāng)冬季人們穿著戶外冬裝乘座車輛時(shí),車內(nèi)溫度應(yīng)參照采暖標(biāo)準(zhǔn)適當(dāng)降低溫度,以提高車內(nèi)舒適感。
1. 2. 5 　算例
以南京地鐵車輛冬季簡(jiǎn)要計(jì)算為例,來說明冬季車內(nèi)溫度的確定及空調(diào)加熱量的確定。
(1) 冬季外氣計(jì)算溫度
根據(jù)《采暖空調(diào)制冷手冊(cè)》,南京冬季通風(fēng)計(jì)算溫度是2 ℃ 。以此可作為外氣計(jì)算溫度。
(2) 冬季車內(nèi)空氣參數(shù)
根據(jù)我國(guó)冬季鐵路車輛采暖標(biāo)準(zhǔn),室內(nèi)空氣溫度為18～20 ℃ 。以成年男性為計(jì)算依據(jù),在南京戶外活動(dòng)時(shí),正常室內(nèi)冬裝要加一件長(zhǎng)夾衣或厚短外衣,此時(shí),衣著增加的熱阻約為0. 49～ 0. 53clo 之間。這樣,對(duì)于地鐵車輛,車內(nèi)計(jì)算溫度可定為: 18 -0. 5 ×5 = 15. 5( ℃) 。
(3) 空調(diào)加熱量計(jì)算
計(jì)算參數(shù)確定為:車外溫度( tH) 為2 ℃;車內(nèi)溫度( tB) 15 ℃(根據(jù)車內(nèi)舒適溫度計(jì)算,暫定在車輛半負(fù)載情況下車內(nèi)溫度為15 ℃); 新鮮空氣量( VX) 為3 200 m3/h ; 通風(fēng)量( V0) 為10 000 m3/h ; 車內(nèi)定員( n) 320 人;車體傳熱面積( F) 為242. 81 m2 ;車體傳熱系數(shù)( K),靜止時(shí)為2. 4 W/ (m2 ·h) , 車速為40 km/ h 時(shí)為3. 192 W/ (m2 ·h) ;
車輛熱平衡計(jì)算為: Q2+ Q3+ Q5= Q1+ Q6 式中:Q1 為車體傳熱;Q6 為新風(fēng)負(fù)荷;Q2 為空調(diào)加熱量; Q3 為旅客散熱; Q5 為車內(nèi)設(shè)備散熱(1 500 W) 。
其中:Q1 = KF(tB -tH)= 10 076 W
Q6 =VX/3 600 ×ρX CpX (tB -tH) × 103 = 14 939 W(ρX 為空氣高度,CpX 為
定壓比熱) Q3 = nq = 13 600 W 則有: Q2 = 9 915 W 根據(jù)電熱功率整數(shù)分配方法,可確定空調(diào)機(jī)供熱量為12 kW(兩臺(tái)空調(diào)每臺(tái)為6 kW) 。
(4) 校核車輛滿負(fù)荷時(shí)車內(nèi)溫度狀況
當(dāng)全部電熱運(yùn)行時(shí),Q3 = 27 200 W ,設(shè)車內(nèi)溫度為tB1 ;根據(jù)熱平衡方程算得tB1 = 23.1 ℃ 。此時(shí),室內(nèi)外溫差為21 ℃ 。
當(dāng)半電熱運(yùn)行時(shí),設(shè)車內(nèi)溫度為tB2 。根據(jù)熱平衡方程算得tB2 =20 ℃ 。此時(shí),室內(nèi)外溫差為18 ℃ 。計(jì)算此時(shí)在空調(diào)機(jī)加熱器前空氣混合溫度(tN):
在壓力不變,且無相變的條件下,空氣內(nèi)能為體積與溫度的函數(shù)。根據(jù)混合規(guī)律,
tN = [(V0 -VX)tB2 + VX tH ]/ V0 = 14.2 ℃
計(jì)算出風(fēng)溫度(tC):
50 %Q2 = V0/3 600 ×ρN cpN (tC -tN) ×103 ,
則tC = 16 ℃ 。
此時(shí)車內(nèi)出風(fēng)溫度不算太高,乘客在此狀態(tài)下不致產(chǎn)生悶熱感覺,而且可通過空調(diào)控制通風(fēng)與電熱交替運(yùn)行來控制車內(nèi)溫度。適當(dāng)?shù)臒嵊嗔靠蓱?yīng)付車輛停站開門熱量損失。所以空調(diào)供熱量定為12 kW 是可行的。
2 　空調(diào)機(jī)組
2. 1 　簡(jiǎn)述
我國(guó)目前在干線鐵路上車輛空調(diào)已完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,且產(chǎn)品質(zhì)量過硬,并已隨車出口到其它國(guó)家。因此,軌道車輛空調(diào)系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化不存在任何技術(shù)問題。
目前,我國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第一列地鐵車輛已經(jīng)開始由南京浦鎮(zhèn)廠、長(zhǎng)客廠聯(lián)合制造。第一臺(tái)國(guó)產(chǎn)化空調(diào)系統(tǒng)已由石家莊國(guó)祥制冷設(shè)備有限公司制造完畢并已做完相應(yīng)地面試驗(yàn),表明我國(guó)完全具備地鐵輕軌車輛空調(diào)系統(tǒng)完全國(guó)產(chǎn)化的能力。
上海、廣州進(jìn)口地鐵車輛的空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行期間表露了一些問題。其實(shí)問題的發(fā)生主要還是空調(diào)系統(tǒng)不適合中國(guó)國(guó)情。我們知道,在西歐、北歐國(guó)家,夏季氣溫一般較低,高過32 ℃ 已經(jīng)算難以忍受;而且在發(fā)達(dá)國(guó)家的乘員較少,乘坐率較低。這和我國(guó)人口眾多、氣溫較高有很大差別。在空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上,就必須考慮這點(diǎn),否則空調(diào)系統(tǒng)難以正常運(yùn)行。
2. 2 　空調(diào)機(jī)
車輛空調(diào)系統(tǒng),一般應(yīng)達(dá)到小型輕量化、耐振性、阻燃性、水密性、可維護(hù)性(免維護(hù)性) 、耐蝕性、電源協(xié)調(diào)使用等要求。歸納起來,城軌車輛空調(diào)系統(tǒng)要具備以下特點(diǎn): ① 小型輕量化; ② 可靠性高; ③ 免維護(hù)程度高。
2. 2. 1 　小型輕量化
小型輕量化是城軌車輛空調(diào)系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)。由于城軌車輛一般比鐵路車輛小,高度低,運(yùn)載量大,而空調(diào)機(jī)通常置于車頂部,這樣空調(diào)機(jī)體積重量受到一定限制。所以小型、輕量化是空調(diào)機(jī)要考慮的一個(gè)現(xiàn)實(shí)條件。近年來,石家莊國(guó)祥制冷設(shè)備有限公司連續(xù)采用一系列新技術(shù)來縮小空調(diào)機(jī)體積。如:采用臥式蝸旋式壓縮機(jī);換熱器采用內(nèi)螺紋管,增強(qiáng)換熱效果,減少換熱器體積;采用帶親水膜輕質(zhì)鋁翅片,降低換熱器質(zhì)量;引進(jìn)高效進(jìn)口風(fēng)機(jī)等,在保證流量、噪音等要求下降低了體積及重量。北京地鐵的第一臺(tái)擁有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)化地鐵空調(diào)機(jī)組充分采用了以上新技術(shù)。
2. 2. 2 　可靠性高
首先,車輛空調(diào)機(jī)的耐振性能要好。車輛在運(yùn)用過程中會(huì)產(chǎn)生較大振動(dòng),因此車輛空調(diào)系統(tǒng)要具備耐振性能。我國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)TB/ T2432 -93 對(duì)車輛空調(diào)設(shè)備做了抗振要求及試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)運(yùn)行條件好于鐵路車輛的城軌車輛空調(diào)系統(tǒng)來說,應(yīng)該是完全適用的。
其次,耐腐蝕性好。現(xiàn)在城市的污染程度較大,尤其是沿海城市的鹽霧影響,對(duì)暴露在大氣當(dāng)中的空調(diào)機(jī)的電機(jī)、換熱器殼體的耐腐蝕要求較高,因此空調(diào)機(jī)在設(shè)計(jì)、制造當(dāng)中要充分考慮到這點(diǎn)。如采用防護(hù)等級(jí)較高的電機(jī),并在電機(jī)外部配合處增加電機(jī)防護(hù)技術(shù)措施,在換熱器上采用耐酸、堿、鹽霧腐蝕的覆膜鋁翅片,并采用不銹鋼板材制造空調(diào)機(jī)殼體,可有效防止腐蝕發(fā)生,延長(zhǎng)空調(diào)機(jī)使用壽命。
此外,根據(jù)車輛運(yùn)行特點(diǎn),空調(diào)機(jī)組制冷系統(tǒng)盡量采用多系統(tǒng),避免使用單系統(tǒng)的空調(diào)機(jī)組。因?yàn)槿绮捎脝蜗到y(tǒng),當(dāng)制冷系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí),整個(gè)空調(diào)機(jī)組就不能為車輛提供冷量。而多系統(tǒng)的空調(diào)機(jī),當(dāng)某一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),另外的系統(tǒng)還可以工作,為車輛提供一定的冷量。以下是采用多系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn):
·制冷系統(tǒng)故障對(duì)雙系統(tǒng)或多系統(tǒng)的影響小;
·雙系統(tǒng)或多系統(tǒng)的空調(diào)機(jī)能使車內(nèi)達(dá)到較穩(wěn)定的溫度;
·由于雙系統(tǒng)或多系統(tǒng)的空調(diào)機(jī)壓縮機(jī)交替運(yùn)行,壓縮機(jī)磨損壽命長(zhǎng);
·由于雙系統(tǒng)或多系統(tǒng)的空調(diào)機(jī)壓縮機(jī)分步啟動(dòng),啟動(dòng)電流沖擊小。

2. 2. 3 　免維護(hù)程度高
安裝于車輛上的空調(diào)機(jī)并不能象地面制冷機(jī)組那樣,可以給檢修、維護(hù)人員一個(gè)易于檢視的環(huán)境和空間。根據(jù)干線鐵路車輛空調(diào)的使用經(jīng)驗(yàn),在條件允許的情況下空調(diào)制冷系統(tǒng)盡量使用單元式、全封閉式制冷循環(huán)系統(tǒng),并提高免維護(hù)的元件使用率,盡可能不采用分體式空調(diào)機(jī)。以下是全封閉制冷循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)特性:
·出廠前所有制冷系統(tǒng)部件均焊接,故系統(tǒng)密封性好;
·出廠前充入定量制冷劑因在性能試驗(yàn)后發(fā)貨,無泄漏,所以性能與質(zhì)量穩(wěn)定,可靠性高;
·由于可省掉儲(chǔ)液器、管路接頭,以及免充入過多的制冷劑,故重量輕;
·因?yàn)橄到y(tǒng)無泄漏,故制冷系統(tǒng)的維修周期長(zhǎng);
·因?yàn)楣苈吩?系統(tǒng)不泄漏,故制冷系統(tǒng)維護(hù)工作量少,適合車輛使用。
2. 3 　空調(diào)控制器
空調(diào)控制器控制空調(diào)機(jī)正常運(yùn)行,是空調(diào)機(jī)組的重要組成部分。它在車輛上的使用關(guān)鍵是可靠性、可觸及性、自動(dòng)化程度及電磁兼容性。
2. 3. 1 　可靠性
目前,車輛空調(diào)控制器的關(guān)鍵元件采用的是質(zhì)量較好的進(jìn)口元件或合資工廠生產(chǎn)的元件,降低了元件的故障率。電路設(shè)計(jì)經(jīng)過大量的實(shí)際運(yùn)行驗(yàn)證,可靠性較高。
2. 3. 2 　可觸及性
由于空調(diào)控制器元件動(dòng)作較頻繁,并有較多的空調(diào)機(jī)保護(hù)元件,對(duì)它的維護(hù)量在空調(diào)組中占的比重較大。而且在空調(diào)機(jī)檢修當(dāng)中,要觀察控制器整體的動(dòng)作情況,以便判明故障原因。因此空調(diào)控制器要盡可能布置在檢修人員易于觸及、易于觀察的地方,否則,空調(diào)機(jī)組的維護(hù)、檢修就會(huì)變得困難, 工作量會(huì)大大增加。
2. 3. 3 　自動(dòng)化程度
城軌車輛與鐵路車輛運(yùn)行情況及車輛配置人員不同。通常在城軌車輛運(yùn)行當(dāng)中不配制車輛設(shè)備巡檢員。這就要求城軌車輛空調(diào)系統(tǒng)有較高的自動(dòng)運(yùn)行能力,能夠在出現(xiàn)問題時(shí)自動(dòng)處理,對(duì)非故障問題有自我保護(hù)及自我恢復(fù)能力;同時(shí),對(duì)故障能夠自我診斷及自動(dòng)存貯,以便車輛進(jìn)站后,能夠及時(shí)修復(fù)。
石家莊國(guó)祥制冷設(shè)備有限公司為上海明珠線生產(chǎn)的司機(jī)室空調(diào)、大連有軌電車空調(diào)系統(tǒng)、北京地鐵空調(diào)系統(tǒng)、國(guó)產(chǎn)化地鐵空調(diào)系統(tǒng)等都采用了微處理器控制。該控制系統(tǒng)能夠?qū)ε及l(fā)性非故障現(xiàn)象進(jìn)行自我判斷,對(duì)于實(shí)際故障能夠診斷記錄,可通過手提電腦進(jìn)行手動(dòng)調(diào)試。該控制器還可以進(jìn)行通訊,實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的集中控制功能。
2. 3. 4 　電磁兼容性
車輛的自動(dòng)化程度越高,車輛設(shè)備及信號(hào)控制系統(tǒng)電磁環(huán)境越復(fù)雜,電子部件信號(hào)系統(tǒng)要適應(yīng)此電磁環(huán)境。因此空調(diào)自動(dòng)控制器要在預(yù)期的電磁環(huán)境中能正常工作,且無性能降低或故障,電磁兼容性是要預(yù)先考慮的。要遵照車輛運(yùn)行電磁環(huán)境進(jìn)行功能設(shè)計(jì)。
3 　通風(fēng)系統(tǒng)
空調(diào)車輛的通風(fēng)系統(tǒng)是車輛空氣調(diào)節(jié)的重要組成部分。經(jīng)空調(diào)機(jī)處理過的空氣只有通過通風(fēng)系統(tǒng)送往車內(nèi),才能保證車內(nèi)溫度均勻性。因此, 通風(fēng)系統(tǒng)可制約空調(diào)機(jī)在車輛中的性能發(fā)揮,目前,我國(guó)干線鐵路車輛普遍采用靜壓風(fēng)道。這種靜壓風(fēng)道能夠降低噪音,使送風(fēng)均勻。
3. 2 　氣流組織
通常車內(nèi)乘員較多,車輛內(nèi)部最好做到全面送風(fēng)。即使是空調(diào)機(jī)回風(fēng)口區(qū)域,也要設(shè)送風(fēng)口。否則氣流受擁擠人群擾動(dòng)、阻塞,回風(fēng)往往越過空調(diào)機(jī)回風(fēng)口區(qū)乘員頭頂回到空調(diào)機(jī)內(nèi),此處乘員感覺不到氣流;而且在超員的情況下,回風(fēng)溫度也較高, 不能帶給乘員相應(yīng)的涼爽感覺,滿足舒適需要。
目前地鐵車輛一般設(shè)廢排口。尤其在車輛乘員多的情況下,通過車門開閉不能完全置換車內(nèi)空氣,有必要設(shè)置廢排。這樣做有3 個(gè)好處: ①直接將擁擠人群下部散發(fā)的熱量通過廢排口排出,減少上涌熱氣流與空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)的有效空氣的干擾; ② 冬季有利于熱氣流下沉; ③使乘員氣味感受清新。
下面通過國(guó)產(chǎn)化地鐵通風(fēng)系統(tǒng)作簡(jiǎn)要陳述。
3. 3 　國(guó)產(chǎn)化地鐵車輛通風(fēng)系統(tǒng)
每輛車兩端分別安裝一臺(tái)車頂單元式空調(diào)機(jī), 每輛車設(shè)一臺(tái)空調(diào)控制器控制兩臺(tái)空調(diào)機(jī)的正常運(yùn)行。新風(fēng)吸入口設(shè)在空調(diào)機(jī)兩側(cè),并設(shè)有防水浸入和防塵過濾機(jī)構(gòu)。空調(diào)機(jī)前端設(shè)有兩出風(fēng)口,車內(nèi)頂部設(shè)送風(fēng)道與空調(diào)機(jī)出風(fēng)口連接。風(fēng)道型式為靜壓送風(fēng)道,保證冷熱空氣能夠均勻送出使得車內(nèi)溫度均勻(見圖1) 。機(jī)組底部設(shè)有回風(fēng)口。車內(nèi)空氣從車兩端空調(diào)機(jī)底部平頂板上回風(fēng)進(jìn)入機(jī)組。車內(nèi)排氣口設(shè)在兩側(cè)座椅下中,多余空氣通過排氣口進(jìn)入側(cè)墻板夾層到達(dá)車頂 由車頂排氣管裝置排出(見圖2) 。

圖1 　車內(nèi)頂部風(fēng)道示意圖　　
風(fēng)道是空調(diào)系統(tǒng)的重要組成部分,采用斷面為1 200 mm ×240 mm 的靜壓送風(fēng)道,材料為酚醛玻璃鋼。其保濕可采用聚氨酯夾層壓力發(fā)泡。該類型風(fēng)道具有以下特點(diǎn):送風(fēng)均勻,氣流平穩(wěn);整體剛性好,抗振性強(qiáng),降噪性能明顯;保溫性能高;其阻燃性能較高,氧指數(shù)高達(dá)50 %～ 80 % ,煙密度≤ 200 ,無毒。
在交流動(dòng)力電源失效的情況下,空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)入應(yīng)急通風(fēng)。應(yīng)急通風(fēng)用空調(diào)蒸發(fā)風(fēng)機(jī),由蓄電池提供DC 110 V 電源,通過逆變器供給風(fēng)機(jī)交流電源。該裝置提供45 min 應(yīng)急通風(fēng)。
圖2 　車內(nèi)廢氣流向示意圖

參　考　文　獻(xiàn)
1 　黃素逸,林秀慶,葉志瑾. 采暖空調(diào)制冷手冊(cè). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1995
2 　中原信生(日). 高層建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)和建筑優(yōu)化及故障檢測(cè)與室內(nèi)空氣品質(zhì)、節(jié)能和全球環(huán)境問題的協(xié)調(diào). 暖通空調(diào),1998 ,28 (2)
3 　滕兆武,王剛. 車輛制冷與空氣調(diào)節(jié). 北京:中國(guó)鐵道出版社,1993
4 　中國(guó)機(jī)車車輛工業(yè)總公司. 國(guó)產(chǎn)地鐵列車技術(shù)設(shè)計(jì)(討論稿) . 2000