城市軌道交通車輛空調(diào)系統(tǒng)研究

欒長雨

摘 要：本文以大連快軌空調(diào)系統(tǒng)作為研究對象，分析兩種不同結(jié)構(gòu)形式空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)，并提出未來我國城市軌道交通車輛空調(diào)系統(tǒng)發(fā)展的方向。

關(guān)鍵詞：出風(fēng)方式；空調(diào)系統(tǒng)

1 城軌車輛空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式

城軌車輛空調(diào)系統(tǒng)主要由單元式空調(diào)機(jī)組、風(fēng)道、送風(fēng)格柵、司機(jī)室送風(fēng)單元及控制裝置等組成。一般來講城市軌道交通車輛的空調(diào)系統(tǒng)是在車頂兩端設(shè)置2臺(tái)單元式空調(diào)機(jī)組，通過車頂風(fēng)道及風(fēng)口向車內(nèi)送風(fēng)。根據(jù)空調(diào)機(jī)組的出風(fēng)方式，一般可分為下出風(fēng)和側(cè)出風(fēng)兩種形式。

1.1 下出風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

根據(jù)車輛的總體布置，空調(diào)機(jī)組采用下出風(fēng)方式，同時(shí)將回風(fēng)口沿車長方向布置在車輛長度1/4處。以大連市3號(hào)線后續(xù)工程不銹鋼車輛為例，其空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。

在車頂兩端設(shè)2臺(tái)單元式空調(diào)機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組有6個(gè)安裝座，通過6個(gè)減振器固定在車頂凹處的平臺(tái)上，并加設(shè)防護(hù)罩（側(cè)罩板）以防灰塵和雨水。機(jī)組下面有出風(fēng)口兩處，回風(fēng)口一處，其周圍均設(shè)防風(fēng)防雨密封膠條、膠墊與車體密封。

風(fēng)道系統(tǒng)送風(fēng)經(jīng)連接風(fēng)道分為左、右兩路，進(jìn)入主風(fēng)道。主風(fēng)道采用均勻靜壓送風(fēng)，以保證出風(fēng)口送風(fēng)的均勻性?？照{(diào)機(jī)組送出的風(fēng)進(jìn)入車內(nèi)主風(fēng)道，并沿主風(fēng)道在推進(jìn)過程中進(jìn)入靜壓箱，進(jìn)行靜壓平衡調(diào)節(jié)，使沿車長方向的空氣在靜壓箱中靜壓相等，并形成一定的靜壓值，空氣通過靜壓箱上的開口將靜壓轉(zhuǎn)換成一定的動(dòng)壓噴射出去。從相鄰的空調(diào)機(jī)組主風(fēng)道引支風(fēng)管進(jìn)入司機(jī)室送風(fēng)機(jī)，經(jīng)過風(fēng)口調(diào)節(jié)后向司機(jī)室送風(fēng)。主風(fēng)道分前、中、后3部分貫通全車。主風(fēng)道材質(zhì)為2inin鋁板，外貼10inin厚隔熱吸聲材料，通過法蘭相互連接?？照{(diào)機(jī)組下面兩出風(fēng)口之間為回風(fēng)口。空調(diào)機(jī)組回風(fēng)口通過回風(fēng)道與車頂?shù)幕仫L(fēng)口組成通路。

采用這種下出風(fēng)送風(fēng)方式有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）相對于側(cè)出風(fēng)空調(diào)的外露軟風(fēng)道連接，避免了外露軟風(fēng)道由于車體同空調(diào)機(jī)組振動(dòng)頻率不同而導(dǎo)致相對振動(dòng)及早期破損、老化，導(dǎo)致連接處密封損壞出現(xiàn)漏雨等問題。

（2）送風(fēng)分為4路，有利于降低風(fēng)機(jī)壓頭，同時(shí)降低噪聲。

（3）有利于向司機(jī)室內(nèi)送風(fēng)。

（4）風(fēng)量分配更均勻，氣流組織更合理，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)道對稱布置。

1.2 側(cè)出風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

以大連市3號(hào)線不銹鋼車輛為例，介紹其空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖1-2所示。

在車頂兩端設(shè)2臺(tái)單元式空調(diào)機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組靠6個(gè)安裝座及6個(gè)減振器固定于車頂凹處的平臺(tái)上。其兩側(cè)面均加防護(hù)罩板以遮塵土及雨水。機(jī)組端部為回風(fēng)口和出風(fēng)口。

空調(diào)機(jī)組端面有左、右兩處出風(fēng)口。送風(fēng)經(jīng)外露軟風(fēng)道進(jìn)入三通風(fēng)道，空氣在三通風(fēng)道內(nèi)分成3路，路進(jìn)入車體中部主風(fēng)道，另兩路左右回轉(zhuǎn)180。后再經(jīng)軟風(fēng)道進(jìn)入空調(diào)下兩側(cè)車體端部的風(fēng)道（分一、二位左右共4組）。中部主風(fēng)道采用均勻靜壓送風(fēng)風(fēng)道，風(fēng)道材質(zhì)為2inin鋁板，外貼10inin厚隔熱吸聲材料，全部用法蘭相互連接構(gòu)成送風(fēng)系統(tǒng)，中部主風(fēng)道下面開有順長風(fēng)口，通過密封座與車內(nèi)飾帶送風(fēng)口相通，并用發(fā)泡海綿橡膠密封，防止串風(fēng)?？照{(diào)下兩側(cè)車體端部的風(fēng)道采用玻璃鋼材質(zhì)，分段通過支風(fēng)道向空調(diào)下部送風(fēng)，整個(gè)空調(diào)機(jī)組下部作為回風(fēng)區(qū)，通過送風(fēng)的支風(fēng)道之間空隙作為回風(fēng)口，通過空調(diào)機(jī)組出風(fēng)口端部的回風(fēng)口回風(fēng)。

采用這種側(cè)出風(fēng)送風(fēng)方式有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1） 相對于下出風(fēng)式空調(diào)，沒有頂棚中部的回風(fēng)口，只有兩條風(fēng)柵，客室內(nèi)部比較整潔和美觀。

（2） 由于采用空調(diào)機(jī)組端部出風(fēng)、回風(fēng)，相對下出 風(fēng)空調(diào)整個(gè)空調(diào)機(jī)組安裝位置降低，可以同車體同斷面，因此，整個(gè)車輛外觀比較簡潔、美觀。

相對缺點(diǎn)如下：

（1） 由于采用外露軟風(fēng)道連接，車體同空調(diào)機(jī)組振 動(dòng)頻率不同而容易導(dǎo)致相對振動(dòng)及早期破損、老化，導(dǎo)致連接處密封損壞出現(xiàn)漏雨等問題。

（2）中部主風(fēng)道長，壓頭損失大，風(fēng)量分配不均勻，氣流組織不盡合理。

空調(diào)機(jī)組下部通過兩側(cè)支風(fēng)道送風(fēng)，壓頭損失大，出風(fēng)量不足。同時(shí)該部位又是回風(fēng)區(qū)，通過送風(fēng)的支風(fēng)道之間空隙作為回風(fēng)口，回風(fēng)量不足，回風(fēng)阻力大，相對噪音大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

2 城軌車輛空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展方向

2.1 現(xiàn)有城市軌道車輛空調(diào)器現(xiàn)狀

目前，我國采用的軌道車輛空調(diào)類型是傳統(tǒng)的單冷型，只作為制冷機(jī)，有些空調(diào)機(jī)組安裝有電加熱器，功率很?。?～12kW），僅僅作為預(yù)熱；分離式，獨(dú)立的空調(diào)機(jī)組和控制柜；定速型，電源采用輔助逆變器直供型。

單冷型設(shè)計(jì)使空調(diào)機(jī)組的利用率降低，空調(diào)機(jī)組的效能和功能沒有全部利用起來，造成浪費(fèi)；分離的控制柜占用車輛內(nèi)部空間，而且與空調(diào)機(jī)組間的線路連接復(fù)雜、繁多，不方便空調(diào)機(jī)組的安裝、維護(hù)、檢修等；定速壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流沖擊大，要求輔助逆變電源容量大，車廂冷熱負(fù)荷變化大，制冷能力不能迅速調(diào)節(jié)，使客室內(nèi)溫度不均勻。

2.2 空調(diào)系統(tǒng)發(fā)展的方向

變頻技術(shù)歷經(jīng)近3O年的發(fā)展，已經(jīng)日趨成熟，工業(yè)變頻器已經(jīng)成為各行各業(yè)的必備產(chǎn)品。變頻技術(shù)飛速發(fā)展帶來的契機(jī)，使變頻空調(diào)以其固有的節(jié)能、高效、舒適、提升低溫供熱能力、可靠等特點(diǎn)，必將成為城軌車輛空調(diào)機(jī)發(fā)展的方向。