試述地鐵車輛空調(diào)設計中的節(jié)能措施

1、<p>　　試述地鐵車輛空調(diào)設計中的節(jié)能措施</p><p>　　[摘 要] 本文結合國內(nèi)各城市地鐵車輛空調(diào)設計要求，提出了地鐵車輛空調(diào)通風設計中節(jié)能、安全等方面應考慮和關注的幾個技術問題。 </p><p>　　[關鍵詞] 地鐵車輛；空調(diào)；通風系統(tǒng)優(yōu)化；節(jié)能；安全 </p><p>　　中圖分類號：TE08 文獻標識碼：A 文章編號： </p>

2、;<p>　　隨著城市人口的日益增長，為緩解交通出行的壓力，地鐵在我國各大城市普遍使用，乘車舒適性也逐漸提到日程上來。而空調(diào)和機械強制通風裝置是提高舒適性的主要措施，因此對地鐵車輛空調(diào)系統(tǒng)的要求也越來越高，地鐵車輛空調(diào)通風系統(tǒng)需具有出風均勻，噪聲低等要求。地鐵車輛空調(diào)應能根據(jù)車輛載客量實時控制新風量，盡可能降低空調(diào)機組的能耗，達到節(jié)能運營的目的。 </p><p>　　1、地鐵車輛空調(diào)通風系統(tǒng)的構成

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?shù)姆秶鷥?nèi)，地鐵空調(diào)要隨時把經(jīng)過一定處理之后的空氣，用一定的流速送入車廂內(nèi)，同時將車內(nèi)的污濁空氣排至車外。地鐵空調(diào)通風系統(tǒng)一般是指機械強制通風，由離心式通風機、濾塵裝置、送風風道、回風風道等組成。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組的新風口進入機組內(nèi)部，在機組內(nèi)部的回風口處與通過回風風道來自客室內(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機送入客室內(nèi)。同時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)舒適性及新風量的合理確定 </p><p>　　地鐵列車的運輸任務是單一的運送短途乘客，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，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，人就會感到舒適。車內(nèi)空氣的相對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，當增加到一定濃度后車內(nèi)空氣將變得污濁，就會影響人體健康。這就需要外界的新鮮空氣，對車內(nèi)的空氣進行一定的更換。因

6、此，客室內(nèi)的溫度、相對濕度、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；新風量只取決于車內(nèi)定員，因此須結合定員來合理確定新風量。 </p><p>　　3、通風系統(tǒng)的優(yōu)化設計 </p><p>　　小型輕量化是地鐵車輛空調(diào)系統(tǒng)的顯著特點。由于地鐵車輛一般比鐵路車輛小，高度低，運載量大，而空調(diào)機組通常置于車

8、頂，這樣空調(diào)機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)風道的設計尺寸。為保證送風均勻，降低噪聲，必須對通風系統(tǒng)進行優(yōu)化設計。 </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道送風的均勻性，所以風道的設計至關重要。地鐵車輛空調(diào)多采用靜壓送風風道，保證冷熱空氣能夠均勻送出，使得車內(nèi)溫度均勻。設計中應注意：在主風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，為兼顧靠近機組兩端風道的送風量，可在主風道內(nèi)適當加設擋風板，其尺寸一般由試驗確定。 </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：送風口、回風口、廢排口的布置方式和位置，送風格柵的角度等。送風風速過低，客室下方空氣熱量交換不充分，同時溫度較高；送風風

10、速過高，乘客頭部的吹風感較強，兩者皆會影響舒適性。據(jù)相關研究數(shù)據(jù)，設計送風風速在 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)微風速。 </p><p><b>　　3.3 噪聲 </b></p><p>　　地鐵列車在隧道中運行時，各種設備發(fā)出的噪聲難以減弱，故對車輛上設備的噪聲嚴格控制?？照{(diào)機組為了降低整機噪音，一般會選用全封閉渦旋壓縮機，冷凝風

11、機須選用低噪聲、低轉(zhuǎn)速、大流量的軸流風機，盡可能降低噪聲。而空調(diào)通風機和風道內(nèi)的空氣流動則是客室內(nèi)直接的噪聲源，一般通過選用低噪聲、多葉片的離心風機和在風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、風速外，還要保證車廂空氣潔凈。地鐵列車長期在隧道中運行，受電弓碳滑板和制動閘瓦

12、產(chǎn)生的大量碳粉和隧道中的積塵，會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)的新風口一般設在機組的兩側(cè)，其開度大小須滿足新風量的要求，在新風口處安裝氣水分離器，以防車輛運行時雨雪進入車廂內(nèi)，新風口和回風口設有風量調(diào)節(jié)閥和過濾網(wǎng)，風量調(diào)節(jié)閥動作要靈敏、可靠，通過執(zhí)行器來控制風閥的開度。新風口多采用不銹鋼絲濾網(wǎng)，而回風口則多采用錦綸濾網(wǎng)或無紡布濾網(wǎng)等。其濾網(wǎng)應方便拆裝和清洗，建議定期清洗或更換，新風濾網(wǎng)根據(jù)當?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)制冷裝置中壓縮機的節(jié)能尤為重要 </p><p>　　節(jié)能措施從深圳地鐵3號線列車運行能耗試驗數(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)能運行，制冷壓縮機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)制冷裝置中壓縮機的節(jié)能尤為重要。除了選用高效節(jié)能的壓縮機和確定合適的新風量外，列車在無載客或少載客運營情況下，可關閉或關小空調(diào)機組所有的新風口，使車廂溫度盡快達到設定值，減少不必要的能源浪費。因此可以在客室中裝設檢測器，通過檢測CO2的濃度或客流量，利用新風調(diào)節(jié)門自動調(diào)整所需的新風量大小，從而達到節(jié)能運營的目的。 </p><p>

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

16、失效的情況下，空調(diào)系統(tǒng)將自動轉(zhuǎn)為緊急通風，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，維持通風機一定時間的緊急通風。在緊急通風期間，回風口完全關閉，新風口完全打開，其通風量應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，司機還可以在司機室通過集控裝置關閉整車所有的吸排風口，避免煙霧等對乘客的危害，便于盡快將列車開到安全區(qū)域。 </p><p&g

17、t;<b>　　結束語 </b></p><p>　　地鐵車輛空調(diào)通風系統(tǒng)要求出風均勻性，可適當提高平均微風速，同時要控制好主風道的風速，避免由此帶來的噪聲，故須優(yōu)化通風系統(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)應能根據(jù)車輛載客量實時控制新風量，盡可能降低空調(diào)機組的能耗，達到節(jié)能運營的目的；同時為了保護乘客的人身安全和安全運營，車輛應設有緊急通風，隧道火災時防煙等

18、措施。地鐵在設計及運行過程中, 其節(jié)能潛力有極大的挖掘空間。因此, 在保證地鐵運行安全及舒適性的前提下,采用先進的設計理念、科學的設計方法, 合理地進行運用, 必然可以達到良好的節(jié)能效果。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]《TB/T1804-2009鐵道客車空調(diào)機組》（標準） </p><p>　　[

19、2] ISO 3744-1995聲學-使用聲壓法測定噪聲源聲功率級：反射面上的自由場中的工程方法 </p><p>　　[3] UIC 553)2004客車通風、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)送風風道分析[J].電力機車與城軌車輛,2004(4):40. </p><p>　　[5] 龍靜,王書傲.地鐵車輛空調(diào)設計問