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(jìn)步，也進(jìn)一步對(duì)列車在設(shè)計(jì)過(guò)程中的說(shuō)以及要求進(jìn)行提升，在一定車高度上對(duì)車內(nèi)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(gè)舒適安全的乘車環(huán)境，車輛之中已經(jīng)是配置了空調(diào)等設(shè)備，然而對(duì)于車輛的空調(diào)系統(tǒng)不僅僅能夠?yàn)槌丝吞峁┏鲆粋€(gè)舒適的環(huán)境，同時(shí)也是直接的關(guān)系到了車輛在運(yùn)營(yíng)之中的成本。所以對(duì)車輛舒適度進(jìn)行滿足的基礎(chǔ)上，運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)或者執(zhí)行有效的空調(diào)節(jié)能控制措施對(duì)空調(diào)裝置能耗進(jìn)行有效的降低，已經(jīng)是發(fā)展鐵路交通的重要課題之一。

關(guān)鍵詞：軌道車輛；空調(diào)；節(jié)能

由于科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們開(kāi)始逐漸重視綠色節(jié)能環(huán)保，在城軌車輛的設(shè)計(jì)中，這一理念也已得到重視。對(duì)于空調(diào)裝置來(lái)說(shuō)，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(duì)空調(diào)裝置中的能源消耗進(jìn)行降低，是現(xiàn)階段技能減排中的主要課題。

1 車輛熱負(fù)荷的組成

空調(diào)裝置的熱負(fù)荷主要由車體隔熱壁的傳熱、太陽(yáng)輻射熱、車內(nèi)旅客散發(fā)的顯熱與潛熱、新風(fēng)熱負(fù)荷及機(jī)電設(shè)備散發(fā)的熱量組成。目前，在空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，主要采取以下幾種途徑，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

1.1 降低車體傳熱系數(shù)，增強(qiáng)車體的隔熱性能，從而減少車體傳熱及太陽(yáng)輻射熱

主要靠車體內(nèi)貼保溫材料來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是受車體及內(nèi)裝結(jié)構(gòu)空間影響，保溫材的厚度限制，車體傳熱系數(shù)降低空間有限。

1.2 根據(jù)載客量的多少，自動(dòng)對(duì)新風(fēng)量進(jìn)行多檔調(diào)節(jié)

為了能夠?qū)Τ丝妥陨淼氖孢m度以及健康進(jìn)行充分保證，空調(diào)系統(tǒng)在一定程度上是按照車輛定員進(jìn)行設(shè)定的，般按照10m3/h每人設(shè)定，傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)在車輛運(yùn)行過(guò)程中新風(fēng)量不可調(diào)節(jié)，但乘客的人數(shù)是不斷變化的，不會(huì)一直滿載，在乘客人數(shù)較少時(shí)，如果按照定員載荷設(shè)定值，勢(shì)必造成新風(fēng)熱負(fù)荷的浪費(fèi)。通過(guò)機(jī)組內(nèi)的二氧化碳傳感器或?qū)囕v荷載的相關(guān)信號(hào)進(jìn)行接受，進(jìn)一步對(duì)新風(fēng)量實(shí)施自動(dòng)多檔風(fēng)量調(diào)節(jié)，這樣做的目的能充分保證對(duì)不同數(shù)量乘客的新風(fēng)量需求進(jìn)行滿足，對(duì)新風(fēng)節(jié)能這一作用進(jìn)行充分的體現(xiàn)。

對(duì)于新風(fēng)負(fù)荷來(lái)說(shuō)，它在整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的熱負(fù)荷中大約能夠占三分之一，由于對(duì)新風(fēng)負(fù)荷進(jìn)行有效的降低能對(duì)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能發(fā)揮著不可忽視的作用，通過(guò)試驗(yàn)可知，新風(fēng)可調(diào)的空調(diào)機(jī)組以及不可調(diào)機(jī)組同時(shí)都在兩列城軌列車中，保證都在正常、穩(wěn)定運(yùn)行的過(guò)程中，在一定程度上對(duì)能耗量以及客流量、耗電量等實(shí)施測(cè)量和統(tǒng)計(jì)，得出采用可調(diào)新風(fēng)門空調(diào)機(jī)組的列車空調(diào)節(jié)能量約為1218%。

1.3 多級(jí)能量調(diào)節(jié)

目前空調(diào)系統(tǒng)較多采用2壓縮機(jī)兩套制冷回路系統(tǒng)，主要是通過(guò)了啟停壓縮機(jī)進(jìn)行制冷量的調(diào)節(jié)。但是軌道交通，車廂內(nèi)的負(fù)荷隨人流（上下班高峰期）、天氣（晴天、雨天）、運(yùn)行過(guò)程中的路徑會(huì)存在相對(duì)來(lái)說(shuō)比較大的波動(dòng)，因此空調(diào)機(jī)組冷量需求也是經(jīng)常變化的。這就需要空調(diào)機(jī)組根據(jù)熱負(fù)荷的變化進(jìn)行壓縮機(jī)的分級(jí)控制，機(jī)組的能量調(diào)節(jié)的范圍更為寬廣。

采用可以進(jìn)行卸載功能，也就是所謂的非熱氣旁通等壓塑機(jī)，能在一定程度上保證質(zhì)量量分別為0%、35%、50%、70%、85%、100%的多級(jí)調(diào)節(jié)。但是依然是為一種不連續(xù)的調(diào)節(jié)形式，仍然不能避免壓縮機(jī)的開(kāi)關(guān)損耗，無(wú)法可以取滿足車輛負(fù)荷變化方面對(duì)于制冷量的實(shí)際調(diào)節(jié)需求。同時(shí)壓縮機(jī)的頻繁啟停造成客室內(nèi)溫度的波動(dòng)范圍較大，舒適性較差。

1.4 預(yù)冷或預(yù)熱

車輛設(shè)置預(yù)冷和預(yù)熱功能。車輛準(zhǔn)備投入載客運(yùn)行前，由于車輛內(nèi)沒(méi)有乘客，所以對(duì)新風(fēng)進(jìn)入可以進(jìn)行不考慮，對(duì)新風(fēng)閥門實(shí)施關(guān)閉，進(jìn)一步打開(kāi)所有的回風(fēng)閥，是全回風(fēng)進(jìn)行運(yùn)行，并且快速的去達(dá)到制冷或者是加熱的一個(gè)目的，達(dá)到設(shè)定目標(biāo)溫度或設(shè)定時(shí)間自動(dòng)轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。

1.5 春、秋過(guò)度季節(jié)，適當(dāng)加大空調(diào)機(jī)組的新風(fēng)量甚至關(guān)閉回風(fēng)閥全新風(fēng)運(yùn)行

在春、秋兩季環(huán)境溫度較低，且車廂內(nèi)人員較多需要制冷的情況下，當(dāng)環(huán)境溫度低于車廂內(nèi)設(shè)定溫度時(shí)，可加大新風(fēng)量運(yùn)行，利用新風(fēng)對(duì)客室降溫，達(dá)到節(jié)能的目的，同時(shí)還可提高車廂內(nèi)空氣的品質(zhì)。

1.6 不同季節(jié)的溫度設(shè)定

根據(jù)UIC553曲線設(shè)定自動(dòng)調(diào)節(jié)客室內(nèi)溫度，按照季節(jié)對(duì)設(shè)定溫度進(jìn)行修正，不同的時(shí)間設(shè)定不同的目標(biāo)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(shè)此機(jī)組采用兩臺(tái)壓縮機(jī)），一個(gè)制冷回路采用一個(gè)冷凝器。而采用并聯(lián)冷凝器的方式，即1個(gè)壓縮機(jī)使用2個(gè)并聯(lián)的冷凝器，提高空調(diào)機(jī)組運(yùn)行在半載制冷狀態(tài)下的制冷效率，以達(dá)到節(jié)能。

2 變頻壓縮機(jī)中的節(jié)能技術(shù)分析

所謂的變頻壓縮機(jī)而言，不僅僅存在著高效和節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，也是存在著控制精度高等優(yōu)點(diǎn)，在制冷空調(diào)中進(jìn)行應(yīng)用可以對(duì)變速控制更好的實(shí)現(xiàn)，從而保證制冷壓縮機(jī)技術(shù)的發(fā)展。變頻空調(diào)結(jié)合壓縮機(jī)自身的傳輸能夠更加有效的去進(jìn)行調(diào)節(jié)和改變制冷量的供給需求。在變頻空調(diào)工作的時(shí)候，通常情況下將會(huì)進(jìn)行大功率和風(fēng)量的制冷，快速的去達(dá)到設(shè)定溫度，在達(dá)到設(shè)定溫度后，才能促進(jìn)壓縮機(jī)達(dá)到低轉(zhuǎn)速以及能耗低等狀況。

如果空調(diào)在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)符合工況進(jìn)行抵制的過(guò)程中，對(duì)于設(shè)定空調(diào)來(lái)說(shuō)，是通過(guò)開(kāi)停壓縮機(jī)的對(duì)其制冷的能力進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)壓縮器頻繁的進(jìn)行啟停，就會(huì)導(dǎo)致能耗出現(xiàn)增加現(xiàn)象。但是對(duì)于變頻空調(diào)而言，其自動(dòng)化的調(diào)節(jié)能夠更好的去適應(yīng)壓縮機(jī)運(yùn)行中的頻率，從而可以達(dá)到不停機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)目的，同時(shí)也是可以更好的去實(shí)現(xiàn)節(jié)能。為了對(duì)年度能耗進(jìn)行有效降低，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能，需要高效控制壓縮機(jī)的實(shí)際運(yùn)行，合理運(yùn)用車輛空調(diào)控制器，在溫度傳感器的利用下對(duì)車內(nèi)回風(fēng)的溫度以及新風(fēng)溫度等進(jìn)行反饋，對(duì)“無(wú)極”調(diào)速進(jìn)行有效實(shí)現(xiàn)，保證壓縮機(jī)在實(shí)際工作過(guò)程中一直處于良好狀態(tài)，對(duì)舒適度提高的基礎(chǔ)上，還能對(duì)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

3 壓縮機(jī)在并聯(lián)工作過(guò)程中的有效節(jié)能

對(duì)于壓縮機(jī)并聯(lián)技術(shù)來(lái)說(shuō)，在一定程度上指的就是制冷系統(tǒng)中能夠把兩個(gè)或者相對(duì)比較多的小冷量壓縮機(jī)進(jìn)行并聯(lián)適應(yīng)，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用可以充分的去大體冷量壓縮機(jī)的技術(shù)。在軌道車輛空調(diào)機(jī)組之中，通常情況下將會(huì)存在著兩個(gè)獨(dú)立的制冷系統(tǒng)，并且這兩個(gè)獨(dú)立的制冷系統(tǒng)可以對(duì)兩臺(tái)壓縮機(jī)進(jìn)行配置，同時(shí)還能將其進(jìn)行并聯(lián)應(yīng)用。

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

第二對(duì)節(jié)能控制進(jìn)行充分實(shí)現(xiàn)，通過(guò)利用壓縮機(jī)并聯(lián)技術(shù)而言，是需要四臺(tái)壓縮機(jī)，因此需要對(duì)壓縮機(jī)工作中的數(shù)量進(jìn)行合理控制，從而去實(shí)現(xiàn)四級(jí)制冷量調(diào)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(jī)組根據(jù)最經(jīng)濟(jì)有效的方式運(yùn)行，對(duì)能源進(jìn)行有效的節(jié)約。

第三對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的可靠性進(jìn)行加強(qiáng)，充分保證系統(tǒng)即使部分壓縮式機(jī)出現(xiàn)損壞，也不會(huì)受到任何影響，保持繼續(xù)工作狀態(tài)，不可以因?yàn)閴嚎s機(jī)存在著損耗便對(duì)空調(diào)機(jī)組帶來(lái)影響。在空調(diào)機(jī)組進(jìn)行工作中需要對(duì)時(shí)間進(jìn)行積極配合，保證其壓縮機(jī)可以進(jìn)行周期性的重啟，促進(jìn)壓縮機(jī)在實(shí)際工作過(guò)程中的壓力平衡，提高壓縮機(jī)工作中的安全性。在對(duì)壓縮機(jī)并聯(lián)使用的時(shí)候，需要對(duì)其實(shí)施分級(jí)啟動(dòng)，對(duì)啟動(dòng)電流進(jìn)行有效的降低，對(duì)多級(jí)能量調(diào)整充分實(shí)現(xiàn)，對(duì)車廂內(nèi)的溫度波動(dòng)進(jìn)行降低。保證兩臺(tái)壓縮機(jī)可以一同進(jìn)行工作，并且還能在一定程度上結(jié)合負(fù)荷情況實(shí)施工作。

4 結(jié)論

總而言之，對(duì)空調(diào)機(jī)組在制冷過(guò)程中的能力進(jìn)行調(diào)節(jié)，在一定程度上能加強(qiáng)車內(nèi)溫度，同時(shí)還能對(duì)能源有效的節(jié)約，因?yàn)槟壳坝慰蛯?duì)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?yàn)轫?xiàng)目也是逐漸對(duì)節(jié)能技術(shù)產(chǎn)品進(jìn)行應(yīng)用，帶動(dòng)軌道交通車輛可以不斷的應(yīng)用節(jié)能空調(diào)，推動(dòng)節(jié)能空調(diào)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]張從慧，李劍，任廣強(qiáng)，高福學(xué).變頻多聯(lián)空調(diào)技術(shù)在軌道車輛應(yīng)用的試驗(yàn)研究[J].電力機(jī)車與城軌車輛，2016.

[2]李劍，劉美堂，高福學(xué).城市軌道交通車輛變頻空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能及舒適性分析[J].城市軌道交通研究，2015.

[3]郭山河.軌道交通地下車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用與推廣[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2015.

[4]馬文，程祖國(guó).上海軌道交通列車空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能方法探討[J].城市軌道交通研究，2014.

[5]袁琦，胡松濤.我國(guó)軌道交通車輛空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析[J].中國(guó)鐵路，2014.