变制冷剂流量空调系统在列车软卧车厢中应用新概念

变制冷剂流量空调系统在列车软卧车厢中应用新概念摘要：本文提出列车上使用变制冷剂流量(VRF)空调系统这一新概念,阐述VRF空调系统的节能性和舒适性等优势，并根据列车软卧车厢的立面特点,做VRF空调系统管路设计分析。关键字：变制冷剂流量空调系统列车软卧车厢管路设计0前言我国经济的持续高速发展，客观上对交通和运输提出了更高的要求。铁路作为交通运输市场的传统主导，近年来却面临着高速公路和民航运输的巨大挑战。近期国家不仅规划建设跨省铁路项目沿海铁路（上海—宁波—深圳—香港快速铁路），以实现全国范围“四横四纵”铁路快速客运通道构想，而且正在积极筹建中巴铁路，实现我国新疆与巴基斯坦的陆上交通，以及建设中缅铁路—西南出海铁路大通道，架设南亚大陆桥以加快我国西部大开发。中国铁路网将在全球战略定位的基础上，具有新的战略意义。对于铁路客运市场来说，实现客车的高速化、舒适化显得尤为迫切。面对新的更高的要求，我国列车客车空调通风系统一方面需要有条件的吸收引进世界最新科技成果，一方面需要加强自主创新。目前我国现有使用的列车空调大部分采用单元式空调机组，这种列车空调的控制系统简单,仅能通过控制机组的开停对机组进行安全保护和对客车车厢内进行温度控制,难以满足极不稳定的列车空调运行工况,不能满足乘客对舒适性的要求。又由于空调通风机始终满负荷运转状态,不能根据热、湿负荷变化而调节,造成严重的能耗浪费。[2]变冷媒流量空调系统(VRF)，自1982年日本Dakin公司首先推出以来，二十几年中得到迅速发展和推广，已经在民用建筑上被广泛应用。VRF系统的特点可以有效解决现有列车单元式空调机组的不足。1VRF系统的特点（1）VRF系统根据系统负荷情况，通过变频控制器自动调整压缩机转速（变频范围50%~130%），使系统内冷媒的循环流量得以改变，进而对制冷量进行自动控制以符合使用要求，从而能保证在负荷变化范围内，压缩机以较高的效率运行。VRF空调系统在部分负荷时的能效比相当高，当部分负荷率在40%～60%之间变化时，VRF空调系统的能效比相对最高[4]。可见，列车在多变的气候条件下，大部分时间空调处于低负荷工况，VRF空调系统在低负荷状态下运行时能耗小，能效比更高，故可有效地节约能源。（2）VRF空调系统拥有一套方便、专用的微电子系统，能提供控制、检测、管理包括能量消耗等项目的各项功能，可以实现优越的控制功能：a．成组控制，通过遥控器连接机组；b．区域控制，将几组作为一个区域，通过集中遥控器上的操作按钮对其进行控制；c．组块控制，用集中检测面板控制整个系统，监控数据通过数据站、主站传送到集中检测面板上。灵活的控制系统尤其适用于列车卧铺车厢，可以分别独立的对各包厢单元进行调温、除湿、控制风速多功能控制，从而保证各卧铺包厢的舒适性。（3）VRF系统由一台室外机和数台室内机组成，因而又称为多联机空调系统。多台不同种类的室内机由一个冷媒管路连接，每一台室内机可以根据控制单元的要求，进行独立的制冷或制热的运转。目前变制冷剂流量最先进的空调技术，室内机数量可多达16台，并可进行独立的控制；由于VRF技术解决了回油运转问题，使室外机与室内机之间的冷媒管长度延至l00m，室内机与室外机之间的高低差增加至50m，各室内机之间高差可允许15m。2软卧车厢的立面特点和负荷特点（1）软卧车厢车体长25米，每节有10个包厢，依次排列相连接。各包厢尺寸相同、方位一致，包厢外是公共通道，没有可供休息桌椅，乘客主要在包厢内休息；（2）包厢尺寸：2.05×2×2.54（长×宽×高：米），每个包厢分上、下铺共4个铺位，包厢内立面空间小，乘客只能在铺位坐立和躺卧，其它活动区域很小；（3）整节车厢呈狭长形，车内定员为41人(包括1名乘务员)。车体6个表面均为散热面，车厢冷、热负荷大，各包厢冷、热负荷基本相同；（4）车厢内温度冬季应不低于22℃，夏季不高于26℃，应保持空气新鲜；（“铁标”规定）软卧车厢相对硬座、硬卧车厢车内人员少，新风负荷和新风量较小；包厢内舒适性要求高，各铺位空间温度场和微风速场应尽可能均匀稳定。根据软卧车厢的立面特点和负荷特点，VRF空调系统的多联机方式符合列车软卧紧凑包厢分隔的立面形式,适用于软卧车厢狭长空间的冷量输送。本文提出采用变冷媒流量空调通风系统替代单元式空调机组的新思路，对列车软卧车厢使用VRF空调系统做管路设计。3列车软卧车厢VRF空调系统管路设计3.1新风管路如图1，列车软卧车厢采用VRF空调送风系统,外部空气通过车体一侧新风口、新风吸入箱，经过滤网过滤后进入全热交换器，与车厢内排风热湿交换后，新风由新风管道送至每个卧铺包厢吊顶内的静压箱。新风与室内机处理后的回风在其中充分混合后送至各个软卧包厢中。老图损1及烟软卧车饿厢催VR踪F英系统送风示意曾图相3.2沸逐回风管路怜软卧包厢顶部某送风在室内循瘦环后，沿包厢震底部的出风格冰栅排出到包厢崇外的行人走廊妨。如栽图首2扭，在每个卧铺睁间吊顶上分别稍安装一台室内誉机组，室内机凭连接回风口设院置在卧铺间对樱面车窗以上，伤回风经由走廊征侧壁吸入回风馅口，再由回风抓管引入室内机蜓处理。这种送长回风方式，不杜同于列车单元定空调机组仅在扫车厢走道门外清吊顶处设置一永个的集中回风独口，防止集中关回风混杂的烟歼气在负压作用埋下又诱引入车抗厢卧铺间，从朴而有效避免空枯气二次污染。愁图洋2榜史软卧包厢送回茎、风示意图卫3.3怜现排风系统而VR殃F途空调系统的排棵风一部分由全咳热交换器与新危风热量交换后班排出。设计时刻，室内排风可级以从车厢内卧借铺包厢吊顶上铜接小段风管直斩接吸入，经过度换热机热交换担后连接由排风院管引至车厢底田部排出。另外墓部分废排气由竞废排风机通过箭车底的横向风导道与软卧车厢序包厢外走廊侧织壁的风道相连温，吸入废排气嫂至车体外，为欲保证车厢内正榜压，废排风机晚与压力保护阀守连接。高3.4亩谢冷凝水管管路筝设计袭VR杂F忙空调系统的每盲台室内机都引堪出一条冷凝水棋管，并由一条苗总冷凝管道顺夏次的按宏照覆1懒%练的坡度连接，暗一起排到列车鹿洗漱间或卫生堵间。冷凝水管俭直接从室内机雁的凝水盘底部汇引出，凝水盘犁不存水，可以昂减少滋生细菌轨现象发生。舰3.5倾违冷媒管路设计贤VR什F烛空调系统室外罪机与室内机冷储媒配管连接方毕式有三种：线枕性分流方式、谈端管分流方式费和组合方式。翠制冷压缩机吸钳气管路过长会睛引起制冷系统判的制冷能力降劲低和单位制冷胸量耗电量的增膛加，所以必须热综合考虑配管物与节能两方面柳的因素。软卧怠车厢上选用的味是线性分流方起式，如代图粒3疑所示。通过冷熄媒分歧管和管穴道接头将各室润内机顺次连接宜在一起，这种和配管方式特别培适用于列车车启厢这种纵深较设长的空间。因农每间包厢外形决尺寸相当，空株调负荷也相当慰，室内机选择茂同一型号，并锦且安装在各包比厢吊顶同一标骗高上，所以冷猫媒管路设计简走单，不需要分寒区。目前冷媒彩配管采用同径您化管道系统技巾术，只需冷媒教主管道管径相贤同就可以应用残。由于采用统译一管径，管道垂施工和管径选抖择大量简化，翠系统运行稳定驻并且易于维护派。可图恭3戚软卧车勿厢膊VR排F貌空调系统惭冷媒管路线性旱分布方式题根据车厢尺寸称和室内、外机斧的布置，设计际配管长度为记60m演。连VR限F直系统室内机以蚂冷另媒羞R2扫2附作为传热介质蚕，其传送的冷分量几乎是以等补流量水辟的设1臭0申倍、空气拒的猜2敲0模倍，所以列车烦车厢空调的冷探媒配管管径很洪小，（毯以边10H折P勿的室外机为例仪，对应冷媒管匀管幼径摩φ规28.6mm梁，外加不足惩10mm渠厚的高效的橡职塑保温材料。拆）无需如传统静的暗空调系统那样影占据大量的管大道空间。系统祸采用冷媒直接饶蒸发式供冷，哲省去了水系统究换热的能量传凭递环节，从而瓶减少了输送耗悼能及冷媒输送霜中的能量损失雅。4结论孕变制冷剂通风屋空调系统既能秧体现车厢内各恰包厢的立面和惜负荷一致性，宋又可以满足各爸包厢空调的独森立性控制和舒望适性调节要德求按,僚同时实现列车筒低负荷条件下刻的节能。通过肝管路设荒计慕,陡正说明软卧车厢盯使梳用虫VR专F付空调系统的可写行性。列车采痛用斤VR咳F作空调系统的舒姓适性和安全性盛需要进一步研新究和实验分析盖。参考文献旨1州.病彦启茅森书.怒论多联式空调飞机虹组阀.耗暖通空冈调虹,2002,秋32(5):够2雨～但4映2贵.栽刘希且女窑.主变频技术在列蚁车空调系统中萝应用的思商考