試述地鐵車輛空調(diào)設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施

1、<p>　　試述地鐵車輛空調(diào)設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施</p><p>　　[摘 要] 本文結(jié)合國(guó)內(nèi)各城市地鐵車輛空調(diào)設(shè)計(jì)要求，提出了地鐵車輛空調(diào)通風(fēng)設(shè)計(jì)中節(jié)能、安全等方面應(yīng)考慮和關(guān)注的幾個(gè)技術(shù)問題。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞] 地鐵車輛；空調(diào)；通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化；節(jié)能；安全 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TE08 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p>

2、;<p>　　隨著城市人口的日益增長(zhǎng)，為緩解交通出行的壓力，地鐵在我國(guó)各大城市普遍使用，乘車舒適性也逐漸提到日程上來。而空調(diào)和機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng)裝置是提高舒適性的主要措施，因此對(duì)地鐵車輛空調(diào)系統(tǒng)的要求也越來越高，地鐵車輛空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)需具有出風(fēng)均勻，噪聲低等要求。地鐵車輛空調(diào)應(yīng)能根據(jù)車輛載客量實(shí)時(shí)控制新風(fēng)量，盡可能降低空調(diào)機(jī)組的能耗，達(dá)到節(jié)能運(yùn)營(yíng)的目的。 </p><p>　　1、地鐵車輛空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的構(gòu)成

3、 </p><p>　　為了使車廂內(nèi)的空氣的溫度、濕度、潔凈度和氣流速度控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，地鐵空調(diào)要隨時(shí)把經(jīng)過一定處理之后的空氣，用一定的流速送入車廂內(nèi)，同時(shí)將車內(nèi)的污濁空氣排至車外。地鐵空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)一般是指機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng)，由離心式通風(fēng)機(jī)、濾塵裝置、送風(fēng)風(fēng)道、回風(fēng)風(fēng)道等組成。它起著空氣過濾、空氣輸送及空氣分配等作用。車外的新鮮空氣通過機(jī)組的新風(fēng)口進(jìn)入機(jī)組內(nèi)部，在機(jī)組內(nèi)部的回風(fēng)口處與通過回風(fēng)風(fēng)道來自客室內(nèi)的再循環(huán)空

4、氣混合，經(jīng)過混合濾網(wǎng)的除塵與凈化后由離心式送風(fēng)機(jī)送入客室內(nèi)。同時(shí)由廢排單元裝置排出客室內(nèi)多余的污濁空氣，以保持客室內(nèi)空氣的潔凈度和空氣的流通。 </p><p>　　2、車內(nèi)舒適性及新風(fēng)量的合理確定 </p><p>　　地鐵列車的運(yùn)輸任務(wù)是單一的運(yùn)送短途乘客，這就要求客室內(nèi)要有干凈、整潔而且舒適的環(huán)境條件。根據(jù)人體舒適性的要求以及車內(nèi)的特點(diǎn)，可分析出影響車內(nèi)人體舒適性的主要因素有：客室內(nèi)

5、的空氣溫濕度；人體周圍空氣的流動(dòng)速度；客室內(nèi)空氣的潔凈度?？褪覂?nèi)人只要能夠使身體所產(chǎn)生的熱量和向外界發(fā)散出去的熱量保持平衡，人就會(huì)感到舒適。車內(nèi)空氣的相對(duì)濕度也是影響人體舒適的重要因素，人體最舒適的空氣相對(duì)濕度是45%～65%?？褪覂?nèi)的空氣的流速，同樣影響人體的散熱。車內(nèi)由于人的呼吸作用，二氧化碳含量將逐步增加，加之其它氣味等，當(dāng)增加到一定濃度后車內(nèi)空氣將變得污濁，就會(huì)影響人體健康。這就需要外界的新鮮空氣，對(duì)車內(nèi)的空氣進(jìn)行一定的更換。因

6、此，客室內(nèi)的溫度、相對(duì)濕度、流速、潔凈度等參數(shù)是影響乘客舒適性的重要因素。以北京地鐵13號(hào)線為例，我們根據(jù)北京地區(qū)的環(huán)境條件（如表1所示）確定了地鐵車輛客室內(nèi)夏季的空調(diào)參數(shù)為：客室內(nèi)的溫度：t=27℃；客室內(nèi)的相對(duì)濕度：φ=65％；客室內(nèi)空氣流速為：0.5～0.7m/s（在1.2m～1.7m 處）；新鮮空氣量：10m3/h·人（客室）；車內(nèi)空氣含塵量：≤0.5mg/m3；每輛車總的新風(fēng)量</p><p>

7、;<b>　　表1 </b></p><p>　　地鐵車輛內(nèi)參數(shù)的選定是根據(jù)本地區(qū)的地理位置和氣象條件所確定的；新風(fēng)量只取決于車內(nèi)定員，因此須結(jié)合定員來合理確定新風(fēng)量。 </p><p>　　3、通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì) </p><p>　　小型輕量化是地鐵車輛空調(diào)系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)。由于地鐵車輛一般比鐵路車輛小，高度低，運(yùn)載量大，而空調(diào)機(jī)組通常置于車

8、頂，這樣空調(diào)機(jī)組體積重量受到一定限制，較大程度限制了空調(diào)系統(tǒng)包括車內(nèi)風(fēng)道的設(shè)計(jì)尺寸。為保證送風(fēng)均勻，降低噪聲，必須對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 </p><p>　　3.1 溫度均勻性 </p><p>　　客室內(nèi)溫度均勻性主要取決于風(fēng)道送風(fēng)的均勻性，所以風(fēng)道的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。地鐵車輛空調(diào)多采用靜壓送風(fēng)風(fēng)道，保證冷熱空氣能夠均勻送出，使得車內(nèi)溫度均勻。設(shè)計(jì)中應(yīng)注意：在主風(fēng)道與靜壓箱隔板上粘貼隔音

9、隔熱性能良好的發(fā)泡海綿，以降低噪聲，既要耐燃又要環(huán)保，為兼顧靠近機(jī)組兩端風(fēng)道的送風(fēng)量，可在主風(fēng)道內(nèi)適當(dāng)加設(shè)擋風(fēng)板，其尺寸一般由試驗(yàn)確定。 </p><p><b>　　3.2 氣流組織 </b></p><p>　　影響車廂內(nèi)氣流組織效果的因素很多：送風(fēng)口、回風(fēng)口、廢排口的布置方式和位置，送風(fēng)格柵的角度等。送風(fēng)風(fēng)速過低，客室下方空氣熱量交換不充分，同時(shí)溫度較高；送風(fēng)風(fēng)

10、速過高，乘客頭部的吹風(fēng)感較強(qiáng)，兩者皆會(huì)影響舒適性。據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)送風(fēng)風(fēng)速在 2～2.5m/s 范圍內(nèi)，既能使車廂內(nèi)溫度均勻，又能控制好車內(nèi)微風(fēng)速。 </p><p><b>　　3.3 噪聲 </b></p><p>　　地鐵列車在隧道中運(yùn)行時(shí)，各種設(shè)備發(fā)出的噪聲難以減弱，故對(duì)車輛上設(shè)備的噪聲嚴(yán)格控制。空調(diào)機(jī)組為了降低整機(jī)噪音，一般會(huì)選用全封閉渦旋壓縮機(jī)，冷凝風(fēng)

11、機(jī)須選用低噪聲、低轉(zhuǎn)速、大流量的軸流風(fēng)機(jī)，盡可能降低噪聲。而空調(diào)通風(fēng)機(jī)和風(fēng)道內(nèi)的空氣流動(dòng)則是客室內(nèi)直接的噪聲源，一般通過選用低噪聲、多葉片的離心風(fēng)機(jī)和在風(fēng)道中黏貼吸音海綿來解決。 </p><p><b>　　4、提高空氣質(zhì)量 </b></p><p>　　空調(diào)系統(tǒng)除了要控制好車廂的溫濕度、風(fēng)速外，還要保證車廂空氣潔凈。地鐵列車長(zhǎng)期在隧道中運(yùn)行，受電弓碳滑板和制動(dòng)閘瓦

12、產(chǎn)生的大量碳粉和隧道中的積塵，會(huì)直接影響車廂的空氣潔凈度，所以要選用合適的過濾網(wǎng)。車頂空調(diào)的新風(fēng)口一般設(shè)在機(jī)組的兩側(cè)，其開度大小須滿足新風(fēng)量的要求，在新風(fēng)口處安裝氣水分離器，以防車輛運(yùn)行時(shí)雨雪進(jìn)入車廂內(nèi)，新風(fēng)口和回風(fēng)口設(shè)有風(fēng)量調(diào)節(jié)閥和過濾網(wǎng)，風(fēng)量調(diào)節(jié)閥動(dòng)作要靈敏、可靠，通過執(zhí)行器來控制風(fēng)閥的開度。新風(fēng)口多采用不銹鋼絲濾網(wǎng)，而回風(fēng)口則多采用錦綸濾網(wǎng)或無紡布濾網(wǎng)等。其濾網(wǎng)應(yīng)方便拆裝和清洗，建議定期清洗或更換，新風(fēng)濾網(wǎng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件來決定

13、清洗周期，一般可15天清洗一次。 </p><p><b>　　5、節(jié)能 </b></p><p>　　制冷壓縮機(jī)的耗電量占制冷裝置總耗電的60%以上, 因此在地鐵車輛空調(diào)制冷裝置中壓縮機(jī)的節(jié)能尤為重要 </p><p>　　節(jié)能措施從深圳地鐵3號(hào)線列車運(yùn)行能耗試驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，車輛空調(diào)夏季的能耗約占整列車總能耗的25%，故很有必要采用各種方式使列

14、車空調(diào)節(jié)能運(yùn)行，制冷壓縮機(jī)的耗電量占制冷裝置總耗電的60%以上, 因此在地鐵車輛空調(diào)制冷裝置中壓縮機(jī)的節(jié)能尤為重要。除了選用高效節(jié)能的壓縮機(jī)和確定合適的新風(fēng)量外，列車在無載客或少載客運(yùn)營(yíng)情況下，可關(guān)閉或關(guān)小空調(diào)機(jī)組所有的新風(fēng)口，使車廂溫度盡快達(dá)到設(shè)定值，減少不必要的能源浪費(fèi)。因此可以在客室中裝設(shè)檢測(cè)器，通過檢測(cè)CO2的濃度或客流量，利用新風(fēng)調(diào)節(jié)門自動(dòng)調(diào)整所需的新風(fēng)量大小，從而達(dá)到節(jié)能運(yùn)營(yíng)的目的。 </p><p>

15、;　　另外,可以采用空調(diào)變頻技術(shù), 改變壓縮機(jī)的供電頻率, 調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，我相信這點(diǎn)也是以后發(fā)展的一個(gè)大方向。依靠壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢達(dá)到控制室溫的目的, 室溫波動(dòng)小、電能消耗少,其舒適度也大大提高。 </p><p><b>　　6、安全性 </b></p><p>　　列車運(yùn)行中，對(duì)乘客的安全保障是相當(dāng)重要的。由于運(yùn)行中，列車是一個(gè)密閉的空間，因此，在列車正常供電

16、失效的情況下，空調(diào)系統(tǒng)將自動(dòng)轉(zhuǎn)為緊急通風(fēng)，通過空調(diào)緊急逆變器將列車蓄電池DC110V電源逆變成交流電，維持通風(fēng)機(jī)一定時(shí)間的緊急通風(fēng)。在緊急通風(fēng)期間，回風(fēng)口完全關(guān)閉，新風(fēng)口完全打開，其通風(fēng)量應(yīng)不低于超員載荷下每人10m3/h。保證緊急情況下，密閉車廂內(nèi)乘客所需的氧氣量。另外，萬一隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，司機(jī)還可以在司機(jī)室通過集控裝置關(guān)閉整車所有的吸排風(fēng)口，避免煙霧等對(duì)乘客的危害，便于盡快將列車開到安全區(qū)域。 </p><p&g

17、t;<b>　　結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　地鐵車輛空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)要求出風(fēng)均勻性，可適當(dāng)提高平均微風(fēng)速，同時(shí)要控制好主風(fēng)道的風(fēng)速，避免由此帶來的噪聲，故須優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)，并盡量提高車廂內(nèi)的空氣質(zhì)量，以提高列車乘坐的舒適性。地鐵車輛空調(diào)應(yīng)能根據(jù)車輛載客量實(shí)時(shí)控制新風(fēng)量，盡可能降低空調(diào)機(jī)組的能耗，達(dá)到節(jié)能運(yùn)營(yíng)的目的；同時(shí)為了保護(hù)乘客的人身安全和安全運(yùn)營(yíng)，車輛應(yīng)設(shè)有緊急通風(fēng)，隧道火災(zāi)時(shí)防煙等

18、措施。地鐵在設(shè)計(jì)及運(yùn)行過程中, 其節(jié)能潛力有極大的挖掘空間。因此, 在保證地鐵運(yùn)行安全及舒適性的前提下,采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念、科學(xué)的設(shè)計(jì)方法, 合理地進(jìn)行運(yùn)用, 必然可以達(dá)到良好的節(jié)能效果。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]《TB/T1804-2009鐵道客車空調(diào)機(jī)組》（標(biāo)準(zhǔn)） </p><p>　　[

19、2] ISO 3744-1995聲學(xué)-使用聲壓法測(cè)定噪聲源聲功率級(jí)：反射面上的自由場(chǎng)中的工程方法 </p><p>　　[3] UIC 553)2004客車通風(fēng)、采暖與空調(diào)[S]. </p><p>　　[4] 龍靜,王書傲.地鐵車輛空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)風(fēng)道分析[J].電力機(jī)車與城軌車輛,2004(4):40. </p><p>　　[5] 龍靜,王書傲.地鐵車輛空調(diào)設(shè)計(jì)問