城市轨道交通车辆空调系统研究

城市轨道交通车辆空调系统研究 摘 要：本文以大连快轨空调系统作为研究对象，分析两种不同结构形式空调系统的特点，并提出未来我国城市轨道交通车辆空调系统发展的方向。 关键词：出风方式；空调系统 1 城轨车辆空调系统的结构形式 城轨车辆空调系统主要由单元式空调机组、风道、送风格栅、司机室送风单元及控制装置等组成。一般来讲城市轨道交通车辆的空调系统是在车顶两端设置2台单元式空调机组，通过车顶风道及风口向车内送风。根据空调机组的出风方式，一般可分为下出风和侧出风两种形式。 1.1 下出风空调系统 根据车辆的总体布置，空调机组采用下出风方式，同时将回风口沿车长方向布置在车辆长度1/4处。以大连市3号线后续工程不锈钢车辆为例，其空调系统结构如图1-1所示。 在车顶两端设2台单元式空调机组，每台机组有6个安装座，通过6个减振器固定在车顶凹处的平台上，并加设防护罩（侧罩板）以防灰尘和雨水。机组下面有出风口两处，回风口一处，其周围均设防风防雨密封胶条、胶垫与车体密封。 风道系统送风经连接风道分为左、右两路，进入主风道。主风道采用均匀静压送风，以保证出风口送风的均匀性。空调机组送出的风进入车内主风道，并沿主风道在推进过程中进入静压箱，进行静压平衡调节，使沿车长方向的空气在静压箱中静压相等，并形成一定的静压值，空气通过静压箱上的开口将静压转换成一定的动压喷射出去。从相邻的空调机组主风道引支风管进入司机室送风机，经过风口调节后向司机室送风。主风道分前、中、后3部分贯通全车。主风道材质为2inin铝板，外贴10inin厚隔热吸声材料，通过法兰相互连接。空调机组下面两出风口之间为回风口。空调机组回风口通过回风道与车顶的回风口组成通路。 采用这种下出风送风方式有以下优点： （1）相对于侧出风空调的外露软风道连接，避免了外露软风道由于车体同空调机组振动频率不同而导致相对振动及早期破损、老化，导致连接处密封损坏出现漏雨等问题。 （2）送风分为4路，有利于降低风机压头，同时降低噪声。 （3）有利于向司机室内送风。 （4）风量分配更均匀，气流组织更合理，同时可以实现风道对称布置。 1.2 侧出风空调系统 以大连市3号线不锈钢车辆为例，介绍其空调系统结构，如图1-2所示。 在车顶两端设2台单元式空调机组，每台机组靠6个安装座及6个减振器固定于车顶凹处的平台上。其两侧面均加防护罩板以遮尘土及雨水。机组端部为回风口和出风口。 空调机组端面有左、右两处出风口。送风经外露软风道进入三通风道，空气在三通风道内分成3路，路进入车体中部主风道，另两路左右回转180。后再经软风道进入空调下两侧车体端部的风道（分一、二位左右共4组）。中部主风道采用均匀静压送风风道，风道材质为2inin铝板，外贴10inin厚隔热吸声材料，全部用法兰相互连接构成送风系统，中部主风道下面开有顺长风口，通过密封座与车内饰带送风口相通，并用发泡海绵橡胶密封，防止串风。空调下两侧车体端部的风道采用玻璃钢材质，分段通过支风道向空调下部送风，整个空调机组下部作为回风区，通过送风的支风道之间空隙作为回风口，通过空调机组出风口端部的回风口回风。 采用这种侧出风送风方式有以下优点： （1） 相对于下出风式空调，没有顶棚中部的回风口，只有两条风栅，客室内部比较整洁和美观。 （2） 由于采用空调机组端部出风、回风，相对下出 风空调整个空调机组安装位置降低，可以同车体同断面，因此，整个车辆外观比较简洁、美观。 相对缺点如下： （1） 由于采用外露软风道连接，车体同空调机组振 动频率不同而容易导致相对振动及早期破损、老化，导致连接处密封损坏出现漏雨等问题。 （2）中部主风道长，压头损失大，风量分配不均匀，气流组织不尽合理。 空调机组下部通过两侧支风道送风，压头损失大，出风量不足。同时该部位又是回风区，通过送风的支风道之间空隙作为回风口，回风量不足，回风阻力大，相对噪音大，结构复杂。 2 城轨车辆空调系统的发展方向 2.1 现有城市轨道车辆空调器现状 目前，我国采用的轨道车辆空调类型是传统的单冷型，只作为制冷机，有些空调机组安装有电加热器，功率很小（912kW），仅仅作为预热；分离式，独立的空调机组和控制柜；定速型，电源采用辅助逆变器直供型。 单冷型设计使空调机组的利用率降低，空调机组的效能和功能没有全部利用起来，造成浪费；分离的控制柜占用车辆内部空间，而且与空调机组间的线路连接复杂、繁多，不方便空调机组的安装、维护、检修等；定速压缩机启动时电流冲击大，要求辅助逆变电源容量大，车厢冷热负荷变化大，制冷能力不能迅速调节，使客室内温度不均匀。 2.2 空调系统发展的方向 变频技术