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)展和進步，使得列車在設(shè)計過程中的要求進一步提高。為了提供一個舒適安全的車輛環(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舒適的環(huán)境，還與車輛運行的能耗息息相關(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)機組的能耗，是鐵路交通發(fā)展的重要問題之一。

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，通過軌道車輛的大量使用，使得城市各個區(qū)域之間的交流變得異常便捷，同時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)不再滿足于簡單的通行便捷，還對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題，尤其是通風(fēng)及溫度控制問題，直接關(guān)系到乘坐軌道交通的舒適性。因此本文對軌道交通車輛的空調(diào)系統(tǒng)進行探討，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)能問題，通過這些分析，為今后更好的發(fā)展軌道交通事業(yè)提供支持。

—、車輛熱負荷的組成

目前，在空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計中，采用了以下幾種方法來達到節(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)在車輛運行過程中不能調(diào)節(jié)新風(fēng)量。當車輛行駛時，乘客的數(shù)量不斷變化，不會滿載。當旅客人數(shù)較少時，如果根據(jù)人員的負荷來設(shè)定數(shù)值，會造成新風(fēng)熱負荷的浪費。因此。通過二氧化碳傳感器在單位或車輛的負載信號。它可以自動調(diào)節(jié)風(fēng)量新風(fēng)來滿足需求的不同數(shù)量的乘客的新風(fēng)新風(fēng)荷載約占整個空調(diào)系統(tǒng)熱負荷的1/3，降低新風(fēng)荷載對空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能具有重要意義。采用新型風(fēng)調(diào)空調(diào)機組和非調(diào)機組對兩列軌道交通列車的正常運行進行了功率消耗、客艙內(nèi)外溫度和客流的測量與統(tǒng)計。經(jīng)過對試驗數(shù)據(jù)的處理和分析，可調(diào)新風(fēng)門機組的列車空調(diào)能量約為12-18%。

（3）目前，空調(diào)系統(tǒng)采用二級壓縮機和兩套制冷循環(huán)系統(tǒng)，主要通過啟動和停止壓縮機來調(diào)節(jié)制冷能力。但鐵路交通、車廂內(nèi)負荷、天氣、運行路徑都會有較大的波動，因此空調(diào)機組的冷需求也往往會發(fā)生變化。這就要求空調(diào)機組根據(jù)熱負荷的變化逐步控制壓縮機，機組的能量調(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，在一定程度上保證了質(zhì)量的0%、35%、50%、70%、85%、100%的多級調(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的開關(guān)損耗，不能滿足車輛負荷變化對冷卻能力的實際調(diào)節(jié)要求。與此同時，壓縮機的頻繁啟動和停機引起了客房溫度的波動。舒適性差。

（4）采用變頻空調(diào)和變頻調(diào)速變頻調(diào)速?？蓪崿F(xiàn)制冷能力10%-120%的無級功率輸出。根據(jù)乘客艙的熱負荷，壓縮機可以根據(jù)相應(yīng)的頻率自動工作，當負荷降低時，頻率降低，壓縮機在低頻工作，不停機。通過控制壓縮機的啟動和停止來保持客艙溫度的方法與多壓縮機方案進行了比較，避免了壓縮機頻繁的啟動和停止損失，溫度控制更加準確。同時，壓縮機啟動頻率低，大大降低了啟動脈沖電流，降低了功耗。當壓縮機在低頻率運行時，制冷劑的流量降低，換熱器面積增加，壓縮機體積效率提高，能源效率比提高。達到3.5以上。

（5）在春季和秋季，空調(diào)機組的新風(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)將以低溫運行。此外，當車廂內(nèi)人員需要更多的制冷時，當環(huán)境溫度低于艙內(nèi)設(shè)定的溫度時，可以增加新風(fēng)量，新鮮空氣可以用來冷卻乘客車廂，達到節(jié)能的目的，同時提高車廂內(nèi)空氣的質(zhì)量。

二、壓縮機在并聯(lián)工作過程中的有效節(jié)能

對于壓縮機并聯(lián)技術(shù)，在一定程度上是指制冷系統(tǒng)中兩個或相對較小的冷壓縮機的并聯(lián)適應(yīng)性。將其應(yīng)用于壓縮機?？墒箟嚎s機技術(shù)得到充分的應(yīng)用。在軌道車輛空調(diào)機組中，一般會有兩個獨立的制冷系統(tǒng)，兩個獨立的制冷系統(tǒng)可以配置為兩個壓縮機，可以并行應(yīng)用。

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

（2）隨著節(jié)能控制的充分實現(xiàn)，利用壓縮機并聯(lián)技術(shù)需要4臺壓縮機，需要合理控制壓縮機的工作數(shù)量。為了實現(xiàn)4級的冷卻能力調(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組以最經(jīng)濟有效的方式運行，并有效地節(jié)約能源。

三、結(jié)語

上述節(jié)能方案并不是孤立的。通常根據(jù)運行環(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。它已在越來越多的工程設(shè)計中得到應(yīng)用。具有良好的可行性和可靠性。