动车组装备-第四章第1节.ppt

1 第四章动车组空调系统 2 本章主要介绍动车组车内空气环境控制系统的基本组成 工作原理 控制方式第一节动车组空调系统的总体构成和类型第二节动车组通风系统第三节动车组制冷系统第四节动车组供暖系统第五节动车组空调系统的运行控制第六节典型动车组空调系统第七节动车组空调系统的维护与检修 第四章动车组空调系统 3 制冷与空调的区别和联系 1 什么是制冷 用一定的方法使某物体或空间的温度低于周围环境介质的温度 并使其维持在某一低温范围内 这个过程称为 制冷 完成上述过程的技术称为 制冷技术 实现上述过程的设备称为 制冷机 制冷机中使用的工作介质称为 制冷剂 第四章动车组空调系统 4 制冷不同与冷却 冷却可以自发的进行 但制冷是非自发过程一般需要物体或空间的温度 环境温度 即需要将物体或空间的热量转移到环境中 要把物体或空间热量转移到环境中 这就需要负出代价即消耗功制冷的实质 就是热量转移 且将热量由低温物体向高温物体转移 第四章动车组空调系统 5 2 什么是空调空调就是把经过一定处理后的空气 以一定方式送入室内使室内空气的温度 相对湿度 气流速度 洁净度等控制在适当范围内的专门技术和装置 由定义 空调需要有冷却 加热 除湿 通风 洁净 控制系统 加氧 第四章动车组空调系统 6 空调应具备 四度 调节 空气的温度 相对湿度 气流速度 洁净度冷气开放 暖气开放是空调吗 都不能与空调等同 只是空调中一部分按照服务对象 空调有工艺性和舒适性两大类型 第四章动车组空调系统 7 工艺性空调工艺性空调是为了满足生产工艺过程要求 确保生产顺利进行和获得合格产品空调室内参数主要由生产工艺过程的需要确定通常用温度 湿度基数和允许波动范围两组指标例如 某空调房间指标为t 20 1 50 5 表示温度基数是20 湿度基数是50 温度允许波动范围是1 湿度允许波动范围是5 舒适性空调舒适性空调是为了保证室内人员处于舒适状态 提供良好的工作和生活条件 第四章动车组空调系统 8 3 制冷与空调的区别和联系 区别制冷空调研究对象不同温度空气温度范围不同低温常温 10至 40度 16至30度 联系 空调利用制冷技术处理空气温度 第四章动车组空调系统 9 1 HVACunit cab2 HVACunit passengerarea3 Airintake4 Exhaustair5 Exhaustairunit 1 2 3 5 Recirculatedair HVAC Exhaustair Outdoorair 动车组空气处理 10 第四章动车组空调系统 CRH2型动车组空调换气系统 11 第四章动车组空调系统 1 供暖 Heating 供暖技术一般用于冬季在寒冷地区运行的列车 客车在冬季运行的时候 外界温度比较低 车内外温差很大 经车体隔热壁的热损失较多 车内旅客散发出的热量不足以抵偿车体热损失 如果要保证车内达到规定的温度 空气在送入车内之前必须进行加热 在寒冷地区运行的空调客车上 冬季除了采用空气预热器外 通常还采用在车内两侧地板面上设置暖气设备来补偿车体的热损失 所以 客车空气调节的加热过程一般由两部分组成 一部分是对送入车内的空气进行预热 另一部分是对车体的热损失实施补偿 12 第四章动车组空调系统 空气的预热是使空气在空气处理室内流过空气预热器而实现的 对于集中供电的空调客车 大多采用电加热 通风与空气调节是控制车内热湿环境和空气品质的技术 同时也包含对系统本身所产生噪声的控制 通风和空气调节虽然同为人工环境的控制技术 但它们所控制的对象与功能有所不同 13 第四章动车组空调系统 2 通风 Ventilation 在工程上 将为保持室内环境中有害物质含量在一定卫生要求范围内的技术称为通风 通风是为改善生产和生活条件 采用自然或机械的方法 对某一空间进行换气 以形成安全 卫生等适宜空气环境的技术 换句话说 通风是利用室外空气 称新鲜空气或新风 来置换建筑物内的空气 简称室内空气 以改善室内空气品质 14 第四章动车组空调系统 通风的功能主要有 提供人呼吸所需要的氧气 稀释室内污染物或气味 排除室内生产过程产生的污染物 除去室内多余的热量 称余热 或湿量 称余湿 提供室内燃烧设备燃烧所需的空气 15 第四章动车组空调系统 通风系统一般由进 送 排风装置 风道以及空气净化设备几个主要部分组成 送风系统主要由空气处理装置 送风机 风管和送风口等组成 其中空气处理装置的功能是按要求把室外的空气处理到规定的状态 排风系统主要由排气口或排气罩 排风机 风管和风帽等组成 16 第四章动车组空调系统 3 空气调节 AirConditioning 是使房间或封闭空间的空气温度 湿度 洁净度和气体流动速度 俗称 四度 等参数达到给定要求的技术 空气调节简称空调 空调可以对室内热湿环境 空气品质进行全面调节与控制 它包含了通风的部分功能 以保证生产工艺和科学实验过程或人们对温度的舒适度需要 17 第四章动车组空调系统 空气调节的任务由空调系统来完成 空调系统一般由空气处理设备 冷热源 冷热介质输配系统 包括风机 水泵 风道 风口与水管等 自动控制系统和空调末端装置组成 空调系统形式多样 按空气处理设备的设置情况可分为集中系统 半集中系统和分散系统 18 第四章动车组空调系统 总之 空调与通风既有区别又有联系 它们的主要目的都是为了提供呼吸所需要的的新鲜空气 稀释受控空间的气味和污染物 除去余热和余湿等 不同的是后者比前者在系统上更复杂一些 对空气的处理功能更强一些 只有对空气能进行全面处理 即具有对空气进行加热 加湿 冷却 去湿和净化的技术才能称为空调 因此说空调是更高层次的通风 19 第四章动车组空调系统 第一节动车组空调系统的总体构成和类型一 动车组空调系统的总体构成动车组车内环境由多方面因素共同作用而构成 包括 车内空气环境 车内声环境 以及车内光环境 但本课程的内容将不涉及声 光环境 车内空气环境主要由热环境 湿环境和空气品质等部分构成 热环境好坏由空气温度的高低来判定 湿环境的优劣由空气的干湿度来表征 空气品质则由新风 新鲜空气 量的多少或空气的洁净度来区别 20 第四章动车组空调系统 为实现对车内环境的控制功能 列车空调系统主要由通风系统 制冷系统 空气加热系统 加湿系统和自动控制系统等五个基本部分组成 1 通风系统的作用是将车外新鲜空气吸入并与车内再循环空气混合 在滤清灰尘和杂质后 再压送分配到车内 同时排出车内多余的污浊空气 以保证车内空气的洁净度以及合理的流动速度和气流组织 通风系统通常由通风机组 空气过滤器 新风口 送风道 回风口 回风道以及排废气口等组成 21 第四章动车组空调系统 2 制冷系统一般采用蒸汽压缩式制冷设备的蒸发器作为空气冷却器 在夏季制冷设备工作时 由通风机吸入车内外的空气 经过空气冷却器冷却后送入客室内 以保证客室内空气温度达到指定的范围 同时 由于空气冷却器的表面温度低于空气的露点 因此 空气在通过空气冷却器冷却过程的同时也得到了减湿处理 从而保证了夏季客室内空气的湿度也在所要求的范围之内 22 第四章动车组空调系统 制冷系统除压缩机 蒸发器 冷凝器 节流装置四大件外 还配有贮液器 干燥过滤器和气液分离器等辅助设备 3 供暖系统的作用是在冬季对进入车内的空气进行预热和对车内的空气进行加热 以保证冬季车内空气的温度在规定的范围内 供暖系统通常由空气预热器和空气加热器组成 冬季 通风机将吸入的车内外空气经过空气预热器的预热后送入车内 同时 车内加热器对车内空气加热 以补偿车体和门窗的热损失 23 第四章动车组空调系统 4 空气加湿系统的作用是在冬季车内空气相对湿度较低时对空气加湿 以保证冬季车内空气的相对湿度在规定的范围内 加湿最简单的方法是采用电极加湿器 5 空调控制系统的作用是控制各系统按给定的方案协调地工作 以使车内的空气参数控制在规定的范围内 并同时对空调系统起自动保护作用 24 第四章动车组空调系统 二 动车组空调系统的类型动车组空气环境控制系统 通常也称为动车组空气调节系统 其主要目的是在任何气候和行驶条件下 通过强迫通风 人工制冷和采暖的方法 调节车内的温度 湿度 气流速度等参数指标 从而为旅客提供舒适的车内环境 空调系统与乘客的感受最为密切 只有具有了可靠的空调系统 乘客才能呼吸到清新的空气 才能享受到舒适的温度 25 动车组车内环境控制系统按空调系统的安装方式主要分为两类 一类为分体式空调系统 又称集中式空调系统 另一类为车顶单元式空调系统 又称独立式空调系统 两类系统均具有制冷系统 通风系统 供热系统和自动控制系统 分体式空调系统分成两个部分 一部分为在车内的空气冷 热处理和输送 分配单元 置于客车端部 空气通过送风道和送风口送入车内 一般上送风 下回风 从车端墙新风口引入新风 而另一部分为车下的压缩冷凝部分 第四章动车组空调系统 26 单元式空调系统常将压缩冷凝部分 空气冷却部分等组合在一起 并安装在车端顶部 故称车顶单元式空调系统 这种空调系统适用于铁路长途硬座车 硬卧车 软卧车等 一般每节客车车厢安装两台相同的单元式空调系统 第四章动车组空调系统 27 一 分体式空调系统分体式空调系统是指每节客车上只安装一套空调装置 且将制冷压缩机 冷凝器 冷凝风扇 贮液器集中装在一个箱中 并悬挂在车底架下 而将蒸发器 通风机 膨胀阀 空气预热器等安装在车顶内部 用铜管将制冷系统的各设备连接起来 组成封闭的循环系统 送风道布置在车内顶棚中央 其上均匀地设置送风口 这种形式使车辆重心降低 但因体积大 使拆装困难和检修不方便 而且制冷管路长 接头多 容易产生泄露 第四章动车组空调系统 28 分体式客车空调系统原理图1 通风机 2 渐扩风道 3 蒸发器 4 水分离器 5 电预热器 6 渐缩风道 7 主风道 8 回风道 9 送风口 10 回风口 11 排风扇 12 排风口 13 进风口 14 滤尘器 15 补偿电热器 16 冷凝器 17 冷凝风扇 18 压缩机 19 贮液器 29 二 单元式空调系统单元式空调系统是指将压缩机 冷凝器 节流装置 蒸发器 通风机 冷凝风机以及空气预热器等安装在一个箱内 组成一个完整的单元后安装在车顶 根据车型不同 每辆车上可安装一台或两台单元式空调系统 送风道布置在车内顶棚的中央或两侧 电气控制柜也是安装在乘务员室内 单元式空调系统多采用全封闭式压缩机 由于这种形式结构紧凑 制冷量大 重量轻 管路短 不易泄露 不占用车下空间 单元式空调系统的底边有圆弧底的和平底的 进风方向有前出风和下出风两种形式 第四章动车组空调系统 30 圆底下出风式空调系统结构图1 蒸发器 2 电预热器 3 通风机 4 温度传感器 31 平底前出风单元式空调系统结构示意图1 冷凝风扇 2 冷凝器 3 安装座 4 气液分离器 5 压力控制器 6 压缩机 7 通风机 8 蒸发器 9 电预热器 10 新风过滤器 32 第四章动车组空调系统 三 CRH系列动车组空调系统总体构成 1 CRH1动车组空调系统总体构成CRH1动车组客室空调系统是分体式空调系统 主要由空气处理单元和压缩机冷凝器单元以及有关的连接管道 送风风道 电气控制装置等组成 客室空气处理单元通过法兰上的螺钉固定 布置在车体顶棚中央位置 33 第四章动车组空调系统 压缩机冷凝器单元则布置安装在车体底架的设备仓内 管路通过法兰和垫片进行连接和密封 两个废排单元分别位于每辆车的两个端部 车顶棚和顶板之间 司机室有一个布置在车顶上的单元式空调系统 34 第四章动车组空调系统 2 CRH2动车组空调系统总体构成CRH2动车组空调系统是一种全新的列车空调系统 主要由空调装置 换气装置以及通风系统构成 头车还包括司机室空调 空调装置又由空调机组及车上配电柜内的空调显示设定器组成 客室制冷由空调制冷系统完成 客室供暖由内置于空调机组的电加热器实现 为了降低车体的重心 适应动车组高速运行 空调机组和通风系统的主要风道分别设置在地板下及地板中间 35 CRH2动车组头车空调系统 36 第四章动车组空调系统 四 车内环境控制技术和设备的发展趋势现代车内环境控制技术和设备的发展趋势是以高水准环境品质需求为背景 以可持续发展战略为指导原则 以高新科技应用为手段 以舒适 健康 安全 高效率为环境控制目标而开展研发工作 在环境控制设备的研究和开发方面 由于计算机与信息技术 高效传热技术 变频调速技术 以及人工神经网络与模糊控制等高新技术的应用 一些传统的供暖 通风及空气调节方式正在加速变革 大量兼具节能与环保效益的新型系统不断创生 设备升级换代的速度加快 并朝着机组化 多功能 智能型方向发展 37 第四章动车组空调系统 空调机组在逐步实现CFCs和HCFCs制冷工质的替换及不断提高机组运转性能的同时 压缩式制冷机容量范围不断向两极拓宽 小容量趋于以涡旋式取代往复式 大容量趋于发展多级压缩离心机组 电动热泵趋于发展热回收型及