探析轨道车辆空调的节能技术

探析轨道车辆空调的节能技术

陈如诗

青岛四方川崎车辆技术有限公司 山东青岛 266109

摘要：城市轨道事业在逐渐地发展中，列车设计要求也有有提升。列车内的环境舒适度也有所改善，列车为了给人们提供舒适安全的乘车环境，列车内配置了空调设备。空调设备在一定程度上增加了列车的运营成本，为人们提供舒适的乘车环境，同时要考虑到空调节能技术对空调装置能源消耗进行有效地降低。

关键词：轨道车辆；空调；节能技术；

随着科技的不断发展，人们地节能意识也有所增加。在轨道车辆设计中，要为人们提供舒适的乘车环境以外，还要把空调的能源消耗程度降到最低。众所周知，空调装置在轨道车辆中的能源消耗占据整体消耗的四分之一，因此，对空调装置的节能减排就尤为重要。

1. 空调热负荷的组成部分

空调装置热负荷是由通过车体隔热壁的传热、太阳辐射热、车内旅客散发显热和潜热、新风热负荷和机电设备散发热量组成的。在空调系统设计中，可以通过以下方法，来进行节能消耗^[1]。

（一）降低车内传热系数。对列车内的传热系数进行降低，对车体的隔热性能进行增加，以此来减少车内传热和太阳辐射热。这种方法主要是在列车内采取贴保温材料来达到目的，但是由于车体和内部装置结构和空间的影响，致使保温材料的厚度受到限制，降低车内传热系数，空间会受到限制。

（二）载客量和新风量成正比。列车要根据载客量自动对新风量进行多档的调节，列车要保证乘客的乘车舒适度，空调的档位要根据载客量进行调节。在传统的空调系统中，新风量是不具有调节功能的，只能一直是设置风量档位，但是乘客的数量却不是固定的，列车并不是一直是载客满额的情况。在乘客数量比较少的时候，新风量还是按照定员载荷进行设置值，这样就会出现新风量热负荷的浪费现象。目前，通过机组内的二氧化碳传感器或者是车辆载荷的信号接收，新风量可以进行自动多档的风量调节，面对不同数量的载客量法，新风量可以自动进行调节风量档位，实现新风量节能的目的。新风量负荷能占整个空调系统热负荷的三分之一左右，因此，对新风量热负荷进行降低可以有效地减少能源消耗，以此达到节能的目的。做一组实验，新风量可调的空调的列车和新风量不可调的空调列车在同一座城市的城轨列车里，要同时保证在正常稳定的运行，对这两辆列车进行能量消耗和客流量还有耗电量等方面进行统计，得出的对比结果是，新风量可调节的列车节能量大概在12-18％。

（三）进行多级能量调节。空调系统采用压缩机两套制冷回路的系统，这个系统是通过启停压缩机对制冷量进行调节。但是轨道车辆在运输时，车厢内的负荷量是随着上下班的高峰期，天气的变化和运行过程中的路径，这些因素都会引起负荷量的变化，因此，车辆空调机的风量需要随时进行变化，空调机组根据热负荷的相应变化对压缩机分级控制，这样才能使机组的能量范围调节会增加。还可以采用卸载的功能，这个功能是非热气旁通压缩机，在一定程度上进行质量的多级调节，但是还是不能进行连续的调节的方式，这样一来，对于压缩机的开关消耗还是不能有效避免的，这样就不能对车辆符合制冷量的调节需求进行满足，于此同时，压缩机频繁使用会对室内温度造成波动，且舒适性会比较差^[2]。

（四）预冷和预热。车辆可以设置预冷和预热的功能，在车辆运行前，车辆内是没有乘客的，不考虑新风量的进入，新风阀门是关闭状态的，打开所有的回风阀，是全回风运行，可以快速的达到制冷或是加热的目的，这样可以对设定目标温度或者是设定时间自动转入，这样才能使车辆正常运行^[3]。

（五）春秋过度季节。在春秋这种过度季节时，可以加大新风量，甚至可以对回风阀进行关闭。春秋季节环境温度是比较低的，车辆内的乘客大多是需要制冷。当环境温度比车厢温度低时，可以加大新风量，对新风量加以利用，可以使车辆温度降低，这样才能达到节能的目的，并能够提高车内的空气的品质。

（六）不同季节，温度不同。车辆的空调系统的使用是根据季节的不同而设定不同的温度，这样做是为了给乘客提供舒适的温度，在一定程度上节约了成本。

(七）冷凝器并联。传统的制冷回路中，一个制冷回路会有一个冷凝器。要采用并联的冷凝器方式，即一个压缩机使用两个并联的冷凝器，对空调机组运行过程中，半载制冷的情况下，制冷率会有所提高，从而达到节能的目的。

二、变频压缩机的节能技术分析

变频的压缩机具有高效率节能和高控制精准度的优点。在制冷空调中，应用变速控制，这样可以保证冷压缩机的作用能够很好的实现作用。变频空调和压缩机的传输对调节和改变制冷量的需求能更好的得到满足。在变频空调工作时将大功率风量和制冷快速的设置温度，达到设定温度，对压缩机有促进低转速和低耗能作用。为了使能耗降低，真正做到节能效果，要高效控制压缩机的运行情况，并对车内空调控制器合理的运用。在温度传感器作用下，要对车内回风温度和新风温度进行反馈说明，保证压缩机在实际应用中能一直保持良好状态，同时对舒适度进行提高，从而实现节能

^[4]。

三、压缩机工作的节能效果

压缩机并联技术是制冷系统将两个或者以上冷量压缩机进行并联，然后充分地利用大体冷量压缩机的相关技术。在轨道车辆空调机组中，一般情况下是将两个独立制冷系统对两台压缩机进行合理适应，于此同时进行并联的应用。

1. 降低空调机组高度。降低空调机组高度需要避免使用卧式压缩机，在地铁轨道车辆中，空调机组在车辆顶部安装。如果是使用立式旋涡压缩机，空调压缩机的机组的尺寸比较高，不过因为车辆界限有限制，这样就导致地铁轻轨在设计空调机组为一个薄型结果，以此对卧式压缩机的有效应用。但是卧式压缩机的价格非常贵，压缩并联的技术可以使立式旋涡压缩机进行替换应用，这样可以对空调机组的高度有所降低，并能够大幅度的对空调机组的成本进行降低。

2. 节能控制的实现。压缩机并联技术的应用是要四台压缩机，因此，要对压缩机工作的数量要合理的进行控制，这样才能实现四级制冷量的调节四级制冷量分别是：一是25%；二是50%；三是75%；四是100%。这种方法是能够保证机组以最经济有效的形式进行工作运行，从而对能源起到节约的作用。

3. 系统可靠性。在系统运行过程中，系统的可靠性要加强，充分保证系统的正常运行，系统运行中，压缩机有损坏的情况下，系统也不会影响正常的工作，不会因为压缩机有损坏而对空调机组有影响。空调机组正在工作中要对时间进行有效的配合，这样可以保证压缩机能够周期性的进行重新启动，以此来保证压缩机在工作过程中压力的平衡，在一定程度上使压缩机的工作安全性大大地有所提高。压缩机在并联使用的过程中，要对其进行充分地分级启动，对启动的电流要进行有效的降低，对多级的能量作出充分调整，这样才能使车厢内的温度降低。于此同时，要保证两台压缩机同时工作，并且能结合负荷情况而进行工作的实施^[5]。

结束语：

综上所述，空调机组在制冷过程中进行能力调节的作用，可以使车内的温度加强，于此同时，对能源消耗有效地进行降低，从而达到节能的目的。轨道车辆内的空调装置可以带给人们舒适的乘车环境，要对空调在节能方面进行研究，使得空调能带给舒适环境之外，还能有效的推动空调技术的发展，更能为节能作出积极的促进作用。

参考文献：

1. 王兴江. 轨道车辆空调的节能技术[J]. 机电工程技术, 2011, 40(8):3.

2. 朱文洋. 城轨车辆空调节能试验及节能技术研究[D]. 青岛理工大学, 2018.

3. 李科, 董伟, 王绍祥. 轨道交通高架站通风空调节能运行设计[J]. 市政技术, 2010(S2):3.

4. 齐峰. 城市轨道车辆变频空调技术应用[J]. 工程技术(文摘版):00313-00313.

5. 潘鸣宇, 霍天枢. 轨道车辆空调系统的节能研究[J]. 消费导刊, 2018.