城市軌道交通車輛兩種不同型式空調(diào)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(diào)機組結(jié)構(gòu)型式

（一）單元式空調(diào)機組

將空調(diào)系統(tǒng)制冷、加熱和通風(fēng)等部件集成在一個殼體內(nèi)，組成一個單元。

此種結(jié)構(gòu)集成性高，機組整體高度高，同時，需要通過車輛內(nèi)部風(fēng)道系統(tǒng)進行風(fēng)量分配，需要車輛為空調(diào)系統(tǒng)留有足夠的高度空間。

（二）分體式空調(diào)機組

將空調(diào)系統(tǒng)壓縮機和冷凝風(fēng)機、冷凝器等部件集成為冷凝單元；將空調(diào)系統(tǒng)空氣處理部分及蒸發(fā)器、通風(fēng)機、加熱等部件集成為蒸發(fā)單元；冷凝單元和蒸發(fā)單元通過制冷管路連接后形成一個具有完整空調(diào)功能的系統(tǒng)。

此種結(jié)構(gòu)冷凝單元和蒸發(fā)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(fēng)道布置，將整車空調(diào)系統(tǒng)集中布置調(diào)整為局部布置，提高車輛空間利用率。

二、空調(diào)機組安裝調(diào)試及檢修維護

（一）單元式空調(diào)機組

單元式空調(diào)機組通常安裝在車頂，機組安裝座與車頂鋼結(jié)構(gòu)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(shù)項目在車頂操作即可，有些項目電氣連接器和回風(fēng)過濾網(wǎng)需要從車內(nèi)打開頂板檢查門進行插拔和拆裝，有些項目需要對空調(diào)機組和車輛的排水管安裝接口進行拆卸和重新安裝。

空調(diào)機組在出廠前即可完成全套系統(tǒng)試驗，裝車后只需通電驗證功能即可。

空調(diào)機組整體可實現(xiàn)快速安裝和拆卸，故障不易查找和排除時可將空調(diào)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(diào)管路維護方便，且發(fā)生泄漏時不會影響車輛內(nèi)部；空調(diào)機組集成所有系統(tǒng)管路，若發(fā)生泄漏，壓縮機油及制冷劑不會通過空調(diào)進入車輛內(nèi)部，且管路均可通過在車頂作業(yè)實現(xiàn)檢修維護。

單元式空調(diào)電控部分集成在空調(diào)內(nèi)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(diào)機組

就分體式空調(diào)機組來講，也是根據(jù)整車車頂、車內(nèi)及車下設(shè)備布置來合理安裝蒸發(fā)單元和冷凝單元。采用分體式空調(diào)機組的項目，有幾種安裝結(jié)構(gòu)：

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(fā)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(jīng)側(cè)墻到車頂。

2）冷凝單元安裝在車下；蒸發(fā)單元安裝在車內(nèi)，在客室單獨隔出一個空調(diào)機房，蒸發(fā)單元新風(fēng)口設(shè)置在側(cè)墻，與機組新風(fēng)口相連，需考慮新風(fēng)口的防水密封結(jié)構(gòu)以防止雨水進入客室或機組內(nèi)部；管路從車下穿過地板經(jīng)側(cè)墻到蒸發(fā)單元。

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

4）冷凝單元安裝在車頂，蒸發(fā)單元安裝在車內(nèi)頂部；管路從車頂?shù)杰噧?nèi)蒸發(fā)單元，走管在內(nèi)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(nèi)漏水。

因機組為分體結(jié)構(gòu)，安裝復(fù)雜，比如制冷管路，按照常規(guī)項目每臺車設(shè)置兩臺空調(diào)機組、每臺空調(diào)機組有兩套制冷系統(tǒng)算，每臺車蒸發(fā)單元和冷凝單元之間有8根制冷系統(tǒng)管路，管路走向復(fù)雜，且需要在極其緊張的空間內(nèi)尋找合適的位置進行固定；需要由專業(yè)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(guān)測試等工作，安裝調(diào)試周期長；安裝調(diào)試及使用過程發(fā)生管路泄漏可能性大；后續(xù)檢修時需要拆除如側(cè)墻等內(nèi)裝很多設(shè)備，維修維護不便，工作量大。

空調(diào)系統(tǒng)故障不易查找和排除時無法將空調(diào)機組拆下、需要現(xiàn)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(diào)可以合理布置控制系統(tǒng)，將控制系統(tǒng)放置在車輛內(nèi)部，日常維護和故障查找比較方便。

三、系統(tǒng)方案及其它

（一）單元式空調(diào)機組

占用一定的車輛高度空間；單元式空調(diào)機組因集成了所有的系統(tǒng)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(diào)機組重量較??；空調(diào)機組集成了風(fēng)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(xiàn)為空調(diào)機組安裝區(qū)域噪聲較大；機組長度長，機組對應(yīng)區(qū)域風(fēng)道高度小，不利于實現(xiàn)整車送風(fēng)均勻性和溫度均勻性；除正常的排水管、過濾網(wǎng)等的檢查門外，無須為制冷管路設(shè)置額外的檢查門。

（二）分體式空調(diào)機組

節(jié)省車輛尤其是車頂高度空間；分體式空調(diào)機組因?qū)⑾到y(tǒng)分布在兩個箱體，重量和體積分散對安裝結(jié)構(gòu)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(tǒng)整體重量較大；當(dāng)噪聲較大的冷凝單元單獨安裝在車外時，可減小傳入車內(nèi)的噪聲，對空調(diào)系統(tǒng)車內(nèi)噪聲的控制較為有利，且蒸發(fā)單元和冷凝單元的噪聲源分散，不會出現(xiàn)噪聲集中到一個較大的區(qū)域；另外相比單元式空調(diào)機組，蒸發(fā)單元占用區(qū)域小，此區(qū)域送風(fēng)量需求小，車內(nèi)整體送風(fēng)均勻性和溫度均勻性有條件設(shè)計得更好；除正常的排水管、過濾網(wǎng)等的檢查門外，因制冷管路走向復(fù)雜，有接口處就需設(shè)置檢查門，故內(nèi)裝為空調(diào)檢修設(shè)置檢查門較多。另外需解決好車下冷凝排風(fēng)的換熱問題、車下冷凝單元的振動向地板的傳遞問題。

四、結(jié)語

綜上，單元式空調(diào)機組和分體式空調(diào)機組各有優(yōu)缺點，頂置單元式空調(diào)機組以其集成性高、安裝結(jié)構(gòu)簡單、檢修維護方便、空調(diào)送風(fēng)和噪聲亦能滿足相關(guān)標準為絕大多數(shù)國內(nèi)城市軌道交通項目車輛所采用，而分體式空調(diào)勝于節(jié)省車輛高度空間，而且在車內(nèi)噪聲和送風(fēng)均勻性方面表現(xiàn)更優(yōu)，十分適合車頂高度限界非常小的項目。當(dāng)然，綜合來看，如果可以接受分體式空調(diào)復(fù)雜的安裝結(jié)構(gòu)和調(diào)試維護工作量的話，城鐵車輛也可以嘗試采用分體式空調(diào)機組來實現(xiàn)更低的車內(nèi)噪聲和更好的車內(nèi)送風(fēng)均勻性和溫度均勻性。