阿根廷布市薩緬托線與麥特線電動車組空調系統設計

■ 劉紹禹 張惠中

阿根廷布市薩緬托線與麥特線（簡稱阿根廷SM線）電動車組為用于薩緬托線的9編組列車和麥特線的6編組列車，在阿根廷布市城區地面上行駛，適用于短途快速客運交通，如通勤和觀光服務等。阿根廷SM線空調系統主要由空調機組、送風系統、回風系統、排氣裝置等組成。介紹阿根廷SM線空調系統的配置、部件技術方案及控制方案。

1 阿根廷SM線空調系統配置

1.1 車輛運用環境

布市處于南半球，屬于中緯度暖溫帶氣候，冬夏季溫差較大。年平均氣溫16.6 ℃，最熱月（1月）平均氣溫23.6 ℃，最冷月（6月）平均氣溫10.8 ℃；年平均降水量970 mm，且季節分配均勻；相對濕度在64%~79%，紫外線強度較低；海拔高度不超過1 200 m；風速≤33.3 m/s。

空調系統需滿足如下的溫度條件。

制冷工況：外部溫度35 ℃，相對濕度60%，室內溫度25 ℃，相對濕度不超過60%；

采暖工況：外部溫度0 ℃，室內溫度達到22 ℃。

經過整車熱工負荷計算，每輛車采用2臺制冷量為40 kW的空調機組能夠滿足上述要求。

1.2 空調系統主要組成

每輛車設2臺頂置單元式空調機組，布置在車體頂部中間位置；每輛車車頂端部設置自然式排氣裝置；每輛車客室頂板骨架上部設置靜壓式風道系統，保證整車送風均勻；空調機組內部設電加熱器，滿足客室采暖要求；每輛車設置1臺空調控制柜，控制本車的2臺空調機組。每個司機室配備1臺司機室通風單元；司機室內設電采暖裝置，滿足司機室采暖需求。空調系統的主要配置及氣流組織見圖1、圖2。

2 空調系統部件技術方案

2.1 空調機組

阿根廷SM線空調系統采用頂置單元式空調機組，采用下送風下回風的形式。空調機組主要由壓縮機、蒸發器、冷凝器、干燥過濾器、節流毛細管裝置、連接管路、蒸發風機、冷凝風機、高低壓力保護裝置等組成，每臺空調機組具有2個獨立的制冷回路。空調機組與車體之間通過減振器采用螺栓連接固定，能有效減少列車運行時的振動沖擊。空調機組外形及送回風口見圖3、圖4；主要技術參數見表1。

圖1 阿根廷SM線空調系統配置

圖2 阿根廷SM線空調系統氣流組織

圖3 空調機組外形

圖4 空調機組送回風口

2.2 送回風系統

送回風系統包含送風道和回風道。

回風道布置在空調機組回風口下方，在車內中頂板位置開回風格柵，將客室內的回風送到空調機組內，與空調機組吸入的新風混合后，由空調機組進行制冷/采暖處理后，通過空調機組送風口送出，滿足客室的空氣調節要求。

送風道與空調機組送風口對接，布置在客室頂板以上，在側頂板開送風格柵，將空調機組兩側送風口吹出的風送到客室內部。送風道采用靜壓式風道方案，分為主風道及靜壓腔2部分。其工作原理是空調機組送出的風進入車內主風道，沿主風道在推進過程中進入靜壓腔，進行靜壓平衡調節，使得在主風道的不同截面上，具有不同靜壓的空氣在靜壓腔中得到平衡，并形成一定的靜壓值，空氣通過在靜壓腔上的開口將靜壓轉換成一定的動壓噴射出去，從而達到均勻送風的目的。

送風道斷面氣流組織仿真計算結果見圖5。

2.3 排氣裝置

客室內廢氣通過設于側墻的排風口進入側墻與鋼結構間的排氣通道，通過車頂自然排風器排出車外。排風裝置采用自重調節式結構，當車內無正壓時，排風裝置的調節風門保持關閉狀態；當車內有正壓時，排風裝置的調節風門打開；根據車內正壓的大小，排風裝置的調節風門打開角度不同，正壓越大，開度也越大。排氣裝置的工作原理見圖6。

2.4 司機室送風單元

司機室頂板上方設置司機室通風單元，可以將客室空調機組處理后的空氣在調速風機的作用下經風道送入司機室。司機室送風單元由司機單獨操作，控制按鈕布置在操縱臺右側，具備三檔風量調節功能。司機室送風單元外形見圖7。

圖5 風道斷面氣流組織速度分布

圖6 排氣裝置工作原理

圖7 司機室送風單元外形

3 空調系統控制方案

3.1 概述

空調機組采用空調控制器進行控制的方式。每輛車配備1臺空調控制柜，可以控制本車的2臺客室空調機組。空調控制系統以微機控制單元（空調控制器）為核心，配合斷路器、接觸器、繼電器、傳感器等元件，實現滿足規范要求的控制功能。空調控制柜內設置“工作模式選擇開關”（簡稱SA），分集控、通風、半冷、全冷、全暖、半暖、停機7檔。可以實現本車控制要求。

司機室電氣柜設置空調功能選擇開關（簡稱SAAC），可以對整車空調系統進行控制，有網控、通風、停止3種指令。

3.2 運行模式

空調系統設集中控制和本車控制2種方式。控制客室空調系統的運行模式：各車廂控制柜內的SA置于“集控”位，空調機組的工作模式由司機室集中控制，為集中控制方式；當列車檢修或進行測試時，可通過SA的其他檔位對本車廂的2臺空調機組進行單獨控制，為本車控制方式。

3.3 空調系統控制保護及故障處理方式

空調控制系統對空調機組內部的蒸發風機和冷凝風機設有熱保護繼電器；壓縮機設有高低壓力保護繼電器、溫度保護繼電器、過流繼電器，對壓縮機有高低壓、溫度和過流保護；加熱器設有溫度保護繼電器，對加熱器有溫度保護，空調控制系統對供電電源具有過電壓、欠電壓和缺相保護等功能。

空調控制系統設置蒸發風機與冷凝風機、冷凝風機與壓縮機順序正聯鎖。各電機設啟動順序聯鎖保護。先開通風機，再開冷凝風機，最后開啟壓縮機。前級設備不啟動，后級設備不允許啟動。空調控制器記錄各風機及壓縮機的運行時間，以保證各部件的均衡運行。

空調控制器設置故障診斷功能，故障診斷是由空調控制器記錄特定的系統運行參數和所有系統故障，用于調試并查找故障。

3.4 通信

空調控制器與列車總線網絡進行通信，從而使司機可通過列車總線網絡對空調進行控制。設有設備維護接口，能通過便攜式測試裝置（PTU）讀取空調運行工況及故障記錄，以便對空調系統的故障部位進行快速診斷，及時處理空調系統出現的故障。

4 結束語

對阿根廷SM線空調系統的配置、設備組成及技術方案、空調控制等進行介紹。空調系統經過熱工計算后采用滿足熱負荷要求大冷量空調機組，空調系統的設計能夠滿足阿根廷布市當地的氣候條件及車輛的舒適性要求。

[1] 趙榮義. 簡明空調設計手冊[M]. 北京：中國建筑工業出版社， 1998.

[2] 王漢青. 通風工程[M]. 北京：機械工業出版社，2005.