邢淑梅　姜旭龍　唐聞天

[摘要]針對(duì)大連3號(hào)線增購(gòu)車輛的結(jié)構(gòu)形式，充分研究了該車體結(jié)構(gòu)客室內(nèi)空氣流通狀況，概述了車廂內(nèi)空氣的形成原因、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的組成及對(duì)廢排系統(tǒng)的選型和排風(fēng)量的分析計(jì)算，保證選型及布置合理。

[關(guān)鍵詞]空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)；廢排裝置；排風(fēng)量計(jì)算；城軌車輛

0前言

對(duì)于大連3號(hào)線增購(gòu)車輛的通風(fēng)系統(tǒng)來(lái)說，主要由空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)及廢排系統(tǒng)組成，它的作用是將車外新鮮空氣吸入并與車內(nèi)再循環(huán)空氣混合，在濾清灰塵和雜質(zhì)后，再送入到車廂內(nèi)。同時(shí)排出車內(nèi)多余的污濁空氣，以保證車內(nèi)空氣的含氧量、潔凈度以及合理的流動(dòng)速度和氣流組織。空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)包括送風(fēng)、回風(fēng)、新風(fēng)，廢排系統(tǒng)包括排風(fēng)。系統(tǒng)循環(huán)工作，保證客室內(nèi)氣流的暢通，客室內(nèi)空氣的新鮮。為乘客提供一個(gè)舒適的乘車環(huán)境，

1通風(fēng)系統(tǒng)布置

大連3號(hào)線增購(gòu)車輛為四節(jié)車輛編組，編組形式為Tc-Mp-Mp-Tc，頂棚及空調(diào)機(jī)組平臺(tái)均由大型的中空擠壓型材拼焊而成，單元式空調(diào)機(jī)組分別安裝在每節(jié)車廂車頂兩端1/4和3/4所設(shè)置的空調(diào)平臺(tái)處，每節(jié)車選用35kw的空調(diào)機(jī)組兩臺(tái)。空調(diào)控制系統(tǒng)安裝在車輛的I位端或者Ⅱ位端的客室空調(diào)柜內(nèi)，每節(jié)車一個(gè)。風(fēng)道布置在車輛的內(nèi)裝頂棚上方，每節(jié)車一套，由兩段組成；廢排布置在車頂上。每車四個(gè)?？照{(diào)通風(fēng)及廢排系統(tǒng)的布置見圖1、圖2所示。

2空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)

空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)主要由空調(diào)機(jī)組、司機(jī)室送風(fēng)單元、空調(diào)控制系統(tǒng)、風(fēng)道等相關(guān)大部件組成?？照{(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)口作為車廂空氣流動(dòng)的動(dòng)力來(lái)源，對(duì)車廂內(nèi)空氣流場(chǎng)的分布有著非常重要的影響。

2.1空調(diào)機(jī)組

采用具有成熟應(yīng)用業(yè)績(jī)的薄型單元式空調(diào)機(jī)組，制冷能力為35kw，所有部件均安裝在不銹鋼殼體內(nèi)，具有耐振、抗沖擊等特點(diǎn)，能適應(yīng)風(fēng)吹、日曬、雨淋等露天環(huán)境?？照{(diào)機(jī)組出回風(fēng)方式為下出下回式，新風(fēng)從機(jī)組兩側(cè)導(dǎo)人，送風(fēng)經(jīng)由車上風(fēng)道朝兩邊均勻?qū)塑噧?nèi)。

2.2司機(jī)室送風(fēng)單元

司機(jī)室送風(fēng)單元通過安裝吊座吊掛在司機(jī)室內(nèi)裝頂棚上，端部通過風(fēng)道與客室風(fēng)道相連，空調(diào)機(jī)組內(nèi)吹出的經(jīng)過處理的空氣經(jīng)過客室風(fēng)道、過渡風(fēng)道送入司機(jī)室送風(fēng)單元，經(jīng)送風(fēng)單元內(nèi)的風(fēng)機(jī)吹入司機(jī)室內(nèi)。

司機(jī)室送風(fēng)單元的送風(fēng)量可四檔調(diào)節(jié)，送風(fēng)量分別為：0m³/h，240m³/h、450m³/h、645m³/h，送風(fēng)單元運(yùn)行在不同檔位時(shí)，能夠滿足不同的外界環(huán)境條件下司機(jī)室內(nèi)的制冷量需求。

2.3空調(diào)控制系統(tǒng)

與空調(diào)機(jī)組配套的電氣控制柜安裝在車內(nèi)，電氣控制柜通過連接器與空調(diào)機(jī)組相連。空調(diào)控制系統(tǒng)采用微機(jī)控制器作為核心控制單元，通過一系列的元件共同完成空調(diào)系統(tǒng)的控制、保護(hù)和故障診斷功能?？照{(diào)裝置設(shè)有5種工況：手動(dòng)、自動(dòng)、通風(fēng)、停止和間歇通風(fēng)，并可通過本車控制裝置對(duì)空調(diào)進(jìn)行控制，也可通過列車監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行控制和溫度設(shè)定。

2.4風(fēng)道

大連3號(hào)線增購(gòu)車輛風(fēng)道包括送風(fēng)風(fēng)道和回風(fēng)風(fēng)道，送風(fēng)風(fēng)道采用靜壓一體式結(jié)構(gòu)，回風(fēng)風(fēng)道采用直筒收口結(jié)構(gòu)，均安裝在車頂內(nèi)裝中頂上方，以保證出風(fēng)口送風(fēng)的均勻性和回風(fēng)的流暢性。其工作原理為將經(jīng)過空調(diào)機(jī)組過濾、冷卻的空氣經(jīng)過風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入送風(fēng)風(fēng)道，在沿送風(fēng)風(fēng)道推進(jìn)過程中進(jìn)入靜壓箱進(jìn)行靜壓平衡調(diào)節(jié)，使得送風(fēng)風(fēng)道在不同的截面上具有不同靜壓的空氣在靜壓箱中得到平衡，形成一定的靜壓值，將新鮮空氣送人客室?？褪覂?nèi)的一部分空氣通過回風(fēng)風(fēng)道進(jìn)入空調(diào)機(jī)組，與空調(diào)機(jī)組入的新鮮空氣混合，再送入客室，另一部分則通過廢排裝置，排出車外，實(shí)現(xiàn)客室內(nèi)的空氣交換。其通風(fēng)斷面圖如圖3所示。

3廢排系統(tǒng)

空調(diào)系統(tǒng)將車內(nèi)回風(fēng)和室外新風(fēng)以一定的比例混合，經(jīng)過濾、冷卻或加熱后送人主風(fēng)道，再通過各送風(fēng)口將處理后的空氣送入客室和其它用風(fēng)的地方，客室內(nèi)的一部分空氣經(jīng)廢排裝置排出車外，另一部分供循環(huán)使用。排風(fēng)系統(tǒng)是整個(gè)車輛空調(diào)系統(tǒng)的重要組成部分之一。主要有兩種形式，一種是通風(fēng)器（如排風(fēng)風(fēng)帽或廢排裝置）排風(fēng)系統(tǒng)，另一種是風(fēng)機(jī)與通風(fēng)器串聯(lián)工作的排風(fēng)系統(tǒng)。對(duì)于大連3號(hào)線增購(gòu)車輛來(lái)說，所選用的是機(jī)械式廢排裝置。

3.1機(jī)械式廢排裝置

機(jī)械式廢排裝置是利用調(diào)節(jié)風(fēng)門的開啟與閉合將客室內(nèi)氣體排出車外，不是強(qiáng)迫排風(fēng)，僅依靠車內(nèi)正壓排出多余空氣。當(dāng)客室內(nèi)沒有正壓時(shí)，調(diào)節(jié)風(fēng)門保持閉合狀態(tài)；當(dāng)客室內(nèi)有正壓時(shí)。調(diào)節(jié)風(fēng)門打開，并根據(jù)客室內(nèi)正壓的大小，調(diào)節(jié)風(fēng)門開放的角度。客室內(nèi)正壓越大，風(fēng)門的開度也越大。在火災(zāi)等特殊情況下，車內(nèi)新風(fēng)關(guān)閉，車內(nèi)正壓消失，此時(shí)，廢排裝置也處于關(guān)閉狀態(tài)。

3.2廢排裝置排風(fēng)量計(jì)算

按照大連3號(hào)線增購(gòu)車輛空調(diào)和采暖要求，空調(diào)機(jī)組正常工作時(shí)每輛車新風(fēng)量為2600m³/h，緊急通風(fēng)量為4000m³/h，而且在車門均關(guān)閉時(shí)，客室正壓為30～50Pa。廢排裝置排風(fēng)量的計(jì)算如下：

廢排風(fēng)門通風(fēng)面積為45×415×4=0，075m²，隔柵通風(fēng)面積為21×21×108×2=0.095m²。則在風(fēng)門全開時(shí)排風(fēng)沒有阻力，不受影響。且風(fēng)門減小后重量減輕，開度增大。

在20Pa時(shí)的開度為60%，排風(fēng)面積A₁=0.045m²。

則在20Pa時(shí)，每個(gè)廢排裝置的排風(fēng)量L₁：

在30Pa時(shí)的開度為70%，排風(fēng)面積A₂=0，0525m²。

在正常情況下的廢排風(fēng)速v₁：

則在30Pa時(shí)，每個(gè)廢排裝置的排風(fēng)量L₂：

保守起見，正常情況下每個(gè)廢排裝置排風(fēng)量取值到L₁=900m³/h。

在50Pa時(shí)的開度為大于90%，排風(fēng)面積A₃=0.0675m²。

在緊急通風(fēng)（50Pa時(shí)）情況下的廢排風(fēng)速v₃：

則在50Pa時(shí)，每個(gè)廢排裝置的排風(fēng)量L₃：

保守起見，緊急通風(fēng)時(shí)每個(gè)廢排裝置的廢排風(fēng)量取值到L₃=1800m³/h。

3.3廢排裝置的布置

在原有3號(hào)線車輛的基礎(chǔ)上適當(dāng)增大廢排量的同時(shí)，也充分考慮了整車的氣流狀況，合理布置了廢排裝置在整車上的位置。其中Tc布置4臺(tái)廢排裝置，Mp布置4臺(tái)廢排裝置，每列車共布置16臺(tái)廢排裝置，則整列車在正常狀況下總的排風(fēng)量為：16×900=14400m³/h，大于要求的排風(fēng)量：4×2600=10400m³/h；在緊急狀況下總的排風(fēng)量為：16×1800=28800m³/h，大于要求的排風(fēng)量：4×4000=16000m³/h。通過對(duì)廢排裝置排風(fēng)量的計(jì)算，合理設(shè)計(jì)布置廢排裝置的位置，大連3號(hào)線增購(gòu)車輛不會(huì)出現(xiàn)因客室內(nèi)正壓過高而導(dǎo)致塞拉門關(guān)不上的問題。

4結(jié)語(yǔ)

地鐵車輛上的通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)于乘客乘車環(huán)境的舒適性起到?jīng)Q定性作用，只有對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行合理的阻力設(shè)計(jì)與配比，對(duì)車輛內(nèi)風(fēng)道及廢排裝置的布置進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)布置，才能正確指導(dǎo)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選型。大連3號(hào)線增購(gòu)車輛整車聯(lián)調(diào)效果理想，送風(fēng)均勻，完全能夠起到置換客室內(nèi)空氣的作用，保證客室內(nèi)空氣的新鮮度，為乘客提供了一個(gè)舒適的乘車環(huán)境。

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