軌道車輛空調的節(jié)能技術

金翠辰 馮琳

摘要：由于現(xiàn)階段城市軌道事業(yè)的不斷發(fā)展和進步，也進一步對列車在設計過程中的說以及要求進行提升，在一定車高度上對車內環(huán)境舒適性也提出了比較高的要求。為了能夠提供出一個舒適安全的乘車環(huán)境，車輛之中已經是配置了空調等設備，然而對于車輛的空調系統(tǒng)不僅僅能夠為乘客提供出一個舒適的環(huán)境，同時也是直接的關系到了車輛在運營之中的成本。所以對車輛舒適度進行滿足的基礎上，運用先進技術或者執(zhí)行有效的空調節(jié)能控制措施對空調裝置能耗進行有效的降低，已經是發(fā)展鐵路交通的重要課題之一。

關鍵詞：軌道車輛；空調；節(jié)能

由于科學技術的不斷發(fā)展，人們開始逐漸重視綠色節(jié)能環(huán)保，在城軌車輛的設計中，這一理念也已得到重視。對于空調裝置來說，它在一定程度上是目前城市軌道車輛中不可忽視的重要系統(tǒng)，其能耗能夠占車輛整體能耗的四分之一，怎樣對空調裝置中的能源消耗進行降低，是現(xiàn)階段技能減排中的主要課題。

1 車輛熱負荷的組成

空調裝置的熱負荷主要由車體隔熱壁的傳熱、太陽輻射熱、車內旅客散發(fā)的顯熱與潛熱、新風熱負荷及機電設備散發(fā)的熱量組成。目前，在空調系統(tǒng)的設計中，主要采取以下幾種途徑，達到節(jié)能降耗的目的。

1.1 降低車體傳熱系數，增強車體的隔熱性能，從而減少車體傳熱及太陽輻射熱

主要靠車體內貼保溫材料來實現(xiàn)，但是受車體及內裝結構空間影響，保溫材的厚度限制，車體傳熱系數降低空間有限。

1.2 根據載客量的多少，自動對新風量進行多檔調節(jié)

為了能夠對乘客自身的舒適度以及健康進行充分保證，空調系統(tǒng)在一定程度上是按照車輛定員進行設定的，般按照10m3/h每人設定，傳統(tǒng)空調系統(tǒng)在車輛運行過程中新風量不可調節(jié)，但乘客的人數是不斷變化的，不會一直滿載，在乘客人數較少時，如果按照定員載荷設定值，勢必造成新風熱負荷的浪費。通過機組內的二氧化碳傳感器或對車輛荷載的相關信號進行接受，進一步對新風量實施自動多檔風量調節(jié)，這樣做的目的能充分保證對不同數量乘客的新風量需求進行滿足，對新風節(jié)能這一作用進行充分的體現(xiàn)。

對于新風負荷來說，它在整個空調系統(tǒng)的熱負荷中大約能夠占三分之一，由于對新風負荷進行有效的降低能對空調系統(tǒng)節(jié)能發(fā)揮著不可忽視的作用，通過試驗可知，新風可調的空調機組以及不可調機組同時都在兩列城軌列車中，保證都在正常、穩(wěn)定運行的過程中，在一定程度上對能耗量以及客流量、耗電量等實施測量和統(tǒng)計，得出采用可調新風門空調機組的列車空調節(jié)能量約為1218%。

1.3 多級能量調節(jié)

目前空調系統(tǒng)較多采用2壓縮機兩套制冷回路系統(tǒng)，主要是通過了啟停壓縮機進行制冷量的調節(jié)。但是軌道交通，車廂內的負荷隨人流（上下班高峰期）、天氣（晴天、雨天）、運行過程中的路徑會存在相對來說比較大的波動，因此空調機組冷量需求也是經常變化的。這就需要空調機組根據熱負荷的變化進行壓縮機的分級控制，機組的能量調節(jié)的范圍更為寬廣。

采用可以進行卸載功能，也就是所謂的非熱氣旁通等壓塑機，能在一定程度上保證質量量分別為0%、35%、50%、70%、85%、100%的多級調節(jié)。但是依然是為一種不連續(xù)的調節(jié)形式，仍然不能避免壓縮機的開關損耗，無法可以取滿足車輛負荷變化方面對于制冷量的實際調節(jié)需求。同時壓縮機的頻繁啟停造成客室內溫度的波動范圍較大，舒適性較差。

1.4 預冷或預熱

車輛設置預冷和預熱功能。車輛準備投入載客運行前，由于車輛內沒有乘客，所以對新風進入可以進行不考慮，對新風閥門實施關閉，進一步打開所有的回風閥，是全回風進行運行，并且快速的去達到制冷或者是加熱的一個目的，達到設定目標溫度或設定時間自動轉入正常運行。

1.5 春、秋過度季節(jié)，適當加大空調機組的新風量甚至關閉回風閥全新風運行

在春、秋兩季環(huán)境溫度較低，且車廂內人員較多需要制冷的情況下，當環(huán)境溫度低于車廂內設定溫度時，可加大新風量運行，利用新風對客室降溫，達到節(jié)能的目的，同時還可提高車廂內空氣的品質。

1.6 不同季節(jié)的溫度設定

根據UIC553曲線設定自動調節(jié)客室內溫度，按照季節(jié)對設定溫度進行修正，不同的時間設定不同的目標溫度值，不僅僅提高舒適程度，也可以做到成本的節(jié)約。

1.7 冷凝器并聯(lián)

傳統(tǒng)的制冷回路中（假設此機組采用兩臺壓縮機），一個制冷回路采用一個冷凝器。而采用并聯(lián)冷凝器的方式，即1個壓縮機使用2個并聯(lián)的冷凝器，提高空調機組運行在半載制冷狀態(tài)下的制冷效率，以達到節(jié)能。

2 變頻壓縮機中的節(jié)能技術分析

所謂的變頻壓縮機而言，不僅僅存在著高效和節(jié)能等優(yōu)點，也是存在著控制精度高等優(yōu)點，在制冷空調中進行應用可以對變速控制更好的實現(xiàn)，從而保證制冷壓縮機技術的發(fā)展。變頻空調結合壓縮機自身的傳輸能夠更加有效的去進行調節(jié)和改變制冷量的供給需求。在變頻空調工作的時候，通常情況下將會進行大功率和風量的制冷，快速的去達到設定溫度，在達到設定溫度后，才能促進壓縮機達到低轉速以及能耗低等狀況。

如果空調在運行過程中對符合工況進行抵制的過程中，對于設定空調來說，是通過開停壓縮機的對其制冷的能力進行調節(jié)，對壓縮器頻繁的進行啟停，就會導致能耗出現(xiàn)增加現(xiàn)象。但是對于變頻空調而言，其自動化的調節(jié)能夠更好的去適應壓縮機運行中的頻率，從而可以達到不停機運轉的一個目的，同時也是可以更好的去實現(xiàn)節(jié)能。為了對年度能耗進行有效降低，能夠實現(xiàn)節(jié)能，需要高效控制壓縮機的實際運行，合理運用車輛空調控制器，在溫度傳感器的利用下對車內回風的溫度以及新風溫度等進行反饋，對“無極”調速進行有效實現(xiàn)，保證壓縮機在實際工作過程中一直處于良好狀態(tài)，對舒適度提高的基礎上，還能對實現(xiàn)節(jié)能。

3 壓縮機在并聯(lián)工作過程中的有效節(jié)能

對于壓縮機并聯(lián)技術來說，在一定程度上指的就是制冷系統(tǒng)中能夠把兩個或者相對比較多的小冷量壓縮機進行并聯(lián)適應，通過對其進行應用可以充分的去大體冷量壓縮機的技術。在軌道車輛空調機組之中，通常情況下將會存在著兩個獨立的制冷系統(tǒng)，并且這兩個獨立的制冷系統(tǒng)可以對兩臺壓縮機進行配置，同時還能將其進行并聯(lián)應用。

第一對空調機組高度進行有效的降低，需要在最大限度上去避免應用臥式壓縮機。在整個軌道車輛中，特別是地鐵軌道車輛，空調機組主要是在車輛頂部上進行相應的安裝，如果使用的是立式旋渦壓縮機，空調壓縮機組是存在著較高的一個尺寸，但是由于在車輛界限等方面存在限制，直接的導致了很多地鐵輕軌在設計空調機組中都是設計為一個薄型的結果，從而對臥式壓縮機組進行應用。但是對于對于這種臥式壓縮機而言，價格相對較為昂貴，可以應用壓縮并聯(lián)的技術可以讓立式渦旋壓縮機組進行替換，這樣做的目的不僅能對空調機組自身的高度尺度進行降低，有效的降低空調機組的成本。

第二對節(jié)能控制進行充分實現(xiàn)，通過利用壓縮機并聯(lián)技術而言，是需要四臺壓縮機，因此需要對壓縮機工作中的數量進行合理控制，從而去實現(xiàn)四級制冷量調節(jié)，一是為百分之二十五；二是百分之五十；三是百分之七十五；四是百分之百。這種做法的目的便是可以保證機組根據最經濟有效的方式運行，對能源進行有效的節(jié)約。

第三對系統(tǒng)運行過程中的可靠性進行加強，充分保證系統(tǒng)即使部分壓縮式機出現(xiàn)損壞，也不會受到任何影響，保持繼續(xù)工作狀態(tài)，不可以因為壓縮機存在著損耗便對空調機組帶來影響。在空調機組進行工作中需要對時間進行積極配合，保證其壓縮機可以進行周期性的重啟，促進壓縮機在實際工作過程中的壓力平衡，提高壓縮機工作中的安全性。在對壓縮機并聯(lián)使用的時候，需要對其實施分級啟動，對啟動電流進行有效的降低，對多級能量調整充分實現(xiàn)，對車廂內的溫度波動進行降低。保證兩臺壓縮機可以一同進行工作，并且還能在一定程度上結合負荷情況實施工作。

4 結論

總而言之，對空調機組在制冷過程中的能力進行調節(jié)，在一定程度上能加強車內溫度，同時還能對能源有效的節(jié)約，因為目前游客對于舒適程度提出了更高的要求，并且業(yè)主也提出節(jié)能方面需求，因為項目也是逐漸對節(jié)能技術產品進行應用，帶動軌道交通車輛可以不斷的應用節(jié)能空調，推動節(jié)能空調技術的不斷發(fā)展和完善。

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