地鐵車輛空調(diào)制冷系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

吳云

【摘? 要】伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的研究逐漸進(jìn)步，現(xiàn)如今人們?cè)絹?lái)越重視綠色節(jié)能環(huán)保技術(shù)，更好的保護(hù)生態(tài)環(huán)境，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中也始終堅(jiān)持與生態(tài)環(huán)境相互適應(yīng)，從而促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。通過(guò)對(duì)制冷系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，選擇合適的參數(shù)便可以提高整體系統(tǒng)的制冷效果，降低能源的消耗，在獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上保護(hù)生態(tài)環(huán)境。本文便主要講述了地鐵車輛空調(diào)制冷系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，以此來(lái)供相關(guān)人士參考與交流。

【關(guān)鍵詞】地鐵車輛;空調(diào)制冷系統(tǒng);節(jié)能設(shè)計(jì)

引言

現(xiàn)如今我國(guó)城市規(guī)模在不斷擴(kuò)大，城市化進(jìn)程正在不斷的加快。隨著社會(huì)節(jié)奏的加快，為了能夠更好的滿足人們對(duì)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(yīng)用。地鐵的運(yùn)用能夠有效緩解城市的交通壓力?，F(xiàn)如今我國(guó)的地鐵建設(shè)正處于高速發(fā)展的時(shí)期，為了能夠更好的提高經(jīng)濟(jì)收益，減少對(duì)于生態(tài)環(huán)境的破壞，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，必須要提高對(duì)于地鐵列車的設(shè)計(jì)要求。而為了能夠改善城市環(huán)境，為乘客提供越來(lái)越好的乘車體驗(yàn)，必須要配備大功率的空調(diào)系統(tǒng)。通過(guò)配備車輛空調(diào)系統(tǒng)，提高了乘客的舒適度以及安全性，但同時(shí)也會(huì)影響投資以及運(yùn)營(yíng)成本。

1.車輛空調(diào)制冷機(jī)組的工作原理

1.1制冷循環(huán)中制冷劑的工質(zhì)變化

在眾多不同制冷方法當(dāng)中，最常使用的便是液體氣化制冷，在車輛空調(diào)機(jī)組當(dāng)中主要采用的蒸發(fā)壓縮式制冷方法就屬于液體化制冷的范圍。制冷劑會(huì)在制冷回路當(dāng)中循環(huán)的流動(dòng)，并且會(huì)與外界不斷的進(jìn)行能量的交換，通過(guò)不斷從被冷卻的對(duì)象當(dāng)中吸取熱量，并且向環(huán)境介質(zhì)排放熱量。為了能夠更好的實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)、達(dá)到制冷的效果，需要在此過(guò)程中消耗一定的能量。空調(diào)制冷系統(tǒng)的元件主要是由蒸發(fā)器、冷凝器和壓縮機(jī)等組成的，通過(guò)管路將每一個(gè)部件進(jìn)行連接，在系統(tǒng)當(dāng)中形成一個(gè)封閉的狀態(tài)。

液體制冷劑在制冷系統(tǒng)回路能夠不斷的循環(huán)產(chǎn)生并且在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，蒸發(fā)的熱量來(lái)自于被冷卻空氣，吸收經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器表面被冷卻空氣的熱量之后轉(zhuǎn)變成蒸汽，再借用壓縮機(jī)不斷的將產(chǎn)生的蒸汽從蒸發(fā)器當(dāng)中抽走，熱量的交換在此過(guò)程中發(fā)生。當(dāng)制冷劑在被壓縮之后變成高溫高壓蒸汽，再通過(guò)冷凝器時(shí)會(huì)被周圍的空氣冷卻，凝結(jié)成高壓的液體，通過(guò)利用熱力膨脹閥能夠?qū)⒏邏阂后w進(jìn)行節(jié)流，之后，低溫高壓液體便會(huì)進(jìn)入到蒸發(fā)器當(dāng)中再次氣化，吸收蒸發(fā)器外部空氣的熱量使蒸發(fā)器冷卻，該過(guò)程是周而復(fù)始不斷進(jìn)行的。

1.2空調(diào)機(jī)組的制冷過(guò)程

處于蒸汽狀態(tài)的制冷劑在壓縮機(jī)當(dāng)中被壓縮，之后會(huì)形成高溫、高壓的氣體，再經(jīng)過(guò)空調(diào)機(jī)組的兩路管路，進(jìn)入兩側(cè)風(fēng)冷冷凝器，軸流冷凝風(fēng)機(jī)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，吹出的風(fēng)將冷凝器冷卻，而兩個(gè)制冷循環(huán)回路的設(shè)計(jì)可以強(qiáng)化對(duì)流作用，大大的增強(qiáng)節(jié)流的效率。并且通過(guò)利用控制壓力的開關(guān)對(duì)冷凝風(fēng)機(jī)的運(yùn)行數(shù)量和狀態(tài)進(jìn)行有效控制，使經(jīng)過(guò)冷凝器之后的制冷劑成為常溫或高壓的液體，產(chǎn)生的液體在封閉的管路中循環(huán)流動(dòng)進(jìn)入到貯液桶，再通過(guò)干燥過(guò)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(guò)液體管路電磁閥并且到達(dá)膨脹閥，制冷劑會(huì)在膨脹閥當(dāng)中被截留和減壓，變成低溫、低壓的氣液混合狀態(tài)。液體制冷劑在蒸發(fā)器當(dāng)中吸收大量熱量，從原本的液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，氣態(tài)制冷劑再次吸入到壓縮機(jī)當(dāng)中，重新再次壓縮，由于壓縮機(jī)的不斷工作以及系統(tǒng)的往復(fù)循環(huán)，從而達(dá)到連續(xù)制冷的效果。

2.地鐵車輛空調(diào)制冷系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

2.1選擇合適的制冷劑

為了使地鐵車輛空調(diào)制冷系統(tǒng)達(dá)到節(jié)能的效果，必須要靈活地選擇合適的空調(diào)制冷劑，選擇制冷劑的時(shí)候需要保證制冷劑滿足以下幾個(gè)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(zhì)的基本要求。當(dāng)臨界溫度比較高的時(shí)候，能夠用于一般的冷卻水或者空氣，達(dá)到冷凝的效果。當(dāng)冷凝的溫度比較低的時(shí)候，能夠避免制冷劑在蒸發(fā)的溫度下凝固，從而滿足在較低溫度下也能達(dá)到這種效果。

同時(shí)，低溫制冷也需要滿足在大氣壓力下蒸發(fā)溫度要低的條件。壓力需要適中以此更好地發(fā)揮制冷劑效果，蒸發(fā)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(tǒng)當(dāng)中，保證制冷效果。

除此之外，制冷劑的壓力需要保持在一個(gè)合適的范圍之內(nèi)，不能過(guò)高以避免對(duì)設(shè)備的安全性造成風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)減少能源的消耗，降低向低壓高壓系統(tǒng)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(zhì)量一定時(shí)能夠減少制冷劑的循環(huán)量，從而縮小壓縮機(jī)的尺寸。

最后，制冷劑的導(dǎo)熱系數(shù)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(shù)，降低在系統(tǒng)當(dāng)中的能源消耗。

2.2壓縮機(jī)的選擇

為了能夠讓地鐵車輛空調(diào)制冷系統(tǒng)達(dá)到節(jié)能的目的，便可以選擇適合的壓縮機(jī)。壓縮機(jī)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(jī)形式會(huì)具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)。所以，選擇壓縮機(jī)時(shí)需充分考慮不同壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)以及缺點(diǎn)，選擇適合車輛空調(diào)制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)。

活塞式壓縮機(jī)具有高速多缸以及能量可調(diào)、熱效率高的特點(diǎn)，當(dāng)選擇多種制冷劑進(jìn)行制冷的時(shí)候，便可以采用活塞式壓縮機(jī)。但是在采用活塞式壓縮機(jī)時(shí)也需要充分考慮，由于該壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，機(jī)器部件容易損壞，平穩(wěn)性比較差。

螺桿式壓縮機(jī)與活塞式壓縮機(jī)相比，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單且部件不容易損壞，體積和重量都比較小，震動(dòng)較輕，平穩(wěn)性比較強(qiáng)，但是在使用該壓縮機(jī)進(jìn)行制冷時(shí)會(huì)造成比較大的噪音，能量耗量也比較大。

離心式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)速高，制冷量大，能夠減少機(jī)械磨損，部件維護(hù)方便，工作時(shí)間長(zhǎng)，機(jī)械運(yùn)行比較穩(wěn)定。但是，在采用離心式壓縮機(jī)時(shí)需要保證所制冷的量不能太小，與活塞式壓縮機(jī)相比效率更低，并且使用離心式壓縮機(jī)會(huì)對(duì)所使用的制冷劑提出特殊的要求，在壓縮機(jī)使用時(shí)容易出現(xiàn)因操作不當(dāng)而產(chǎn)生喘振現(xiàn)象的問(wèn)題。

最后是渦旋式壓縮機(jī)，排量比較大，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)科學(xué)合理，減少噪音對(duì)環(huán)境的污染。通過(guò)對(duì)所有的壓縮機(jī)類型進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn)，為了能夠滿足地鐵車輛空調(diào)制冷系統(tǒng)的節(jié)能的要求，采取新型的全封閉渦旋式制冷變頻壓縮機(jī)是最好的選擇。由于地鐵線空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)所要承載的熱負(fù)荷會(huì)隨著外界條件變化而變化，對(duì)此需要對(duì)壓縮機(jī)制冷量進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。

3.結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)如今隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)于出行的要求逐漸提高，想要在擁擠的交通中有效節(jié)約出行時(shí)間，地鐵已經(jīng)成為人們出行的第一選擇?，F(xiàn)如今地鐵已經(jīng)成為一個(gè)城市的標(biāo)志性公共基礎(chǔ)設(shè)施，地鐵的運(yùn)行能夠有效的緩解城市化進(jìn)程當(dāng)中的交通壓力，但為了在地鐵運(yùn)行時(shí)提高人們出行的乘坐體驗(yàn)，便要在地鐵車輛中安裝空調(diào)系統(tǒng)，而為了能夠節(jié)約空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗，便需要對(duì)空調(diào)制冷系統(tǒng)進(jìn)行集成設(shè)計(jì)，獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效果。

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