轨道车辆空调的节能技术

金翠辰 冯琳

摘要：由于现阶段城市轨道事业的不断发展和进步，也进一步对列车在设计过程中的说以及要求进行提升，在一定车高度上对车内环境舒适性也提出了比较高的要求。为了能够提供出一个舒适安全的乘车环境，车辆之中已经是配置了空调等设备，然而对于车辆的空调系统不仅仅能够为乘客提供出一个舒适的环境，同时也是直接的关系到了车辆在运营之中的成本。所以对车辆舒适度进行满足的基础上，运用先进技术或者执行有效的空调节能控制措施对空调装置能耗进行有效的降低，已经是发展铁路交通的重要课题之一。

关键词：轨道车辆；空调；节能

由于科学技术的不断发展，人们开始逐渐重视绿色节能环保，在城轨车辆的设计中，这一理念也已得到重视。对于空调装置来说，它在一定程度上是目前城市轨道车辆中不可忽视的重要系统，其能耗能够占车辆整体能耗的四分之一，怎样对空调装置中的能源消耗进行降低，是现阶段技能减排中的主要课题。

1 车辆热负荷的组成

空调装置的热负荷主要由车体隔热壁的传热、太阳辐射热、车内旅客散发的显热与潜热、新风热负荷及机电设备散发的热量组成。目前，在空调系统的设计中，主要采取以下几种途径，达到节能降耗的目的。

1.1 降低车体传热系数，增强车体的隔热性能，从而减少车体传热及太阳辐射热

主要靠车体内贴保温材料来实现，但是受车体及内装结构空间影响，保温材的厚度限制，车体传热系数降低空间有限。

1.2 根据载客量的多少，自动对新风量进行多档调节

为了能够对乘客自身的舒适度以及健康进行充分保证，空调系统在一定程度上是按照车辆定员进行设定的，般按照10m3/h每人设定，传统空调系统在车辆运行过程中新风量不可调节，但乘客的人数是不断变化的，不会一直满载，在乘客人数较少时，如果按照定员载荷设定值，势必造成新风热负荷的浪费。通过机组内的二氧化碳传感器或对车辆荷载的相关信号进行接受，进一步对新风量实施自动多档风量调节，这样做的目的能充分保证对不同数量乘客的新风量需求进行满足，对新风节能这一作用进行充分的体现。

对于新风负荷来说，它在整个空调系统的热负荷中大约能够占三分之一，由于对新风负荷进行有效的降低能对空调系统节能发挥着不可忽视的作用，通过试验可知，新风可调的空调机组以及不可调机组同时都在两列城轨列车中，保证都在正常、稳定运行的过程中，在一定程度上对能耗量以及客流量、耗电量等实施测量和统计，得出采用可调新风门空调机组的列车空调节能量约为1218%。

1.3 多级能量调节

目前空调系统较多采用2压缩机两套制冷回路系统，主要是通过了启停压缩机进行制冷量的调节。但是轨道交通，车厢内的负荷随人流（上下班高峰期）、天气（晴天、雨天）、运行过程中的路径会存在相对来说比较大的波动，因此空调机组冷量需求也是经常变化的。这就需要空调机组根据热负荷的变化进行压缩机的分级控制，机组的能量调节的范围更为宽广。

采用可以进行卸载功能，也就是所谓的非热气旁通等压塑机，能在一定程度上保证质量量分别为0%、35%、50%、70%、85%、100%的多级调节。但是依然是为一种不连续的调节形式，仍然不能避免压缩机的开关损耗，无法可以取满足车辆负荷变化方面对于制冷量的实际调节需求。同时压缩机的频繁启停造成客室内温度的波动范围较大，舒适性较差。

1.4 预冷或预热

车辆设置預冷和预热功能。车辆准备投入载客运行前，由于车辆内没有乘客，所以对新风进入可以进行不考虑，对新风阀门实施关闭，进一步打开所有的回风阀，是全回风进行运行，并且快速的去达到制冷或者是加热的一个目的，达到设定目标温度或设定时间自动转入正常运行。

1.5 春、秋过度季节，适当加大空调机组的新风量甚至关闭回风阀全新风运行

在春、秋两季环境温度较低，且车厢内人员较多需要制冷的情况下，当环境温度低于车厢内设定温度时，可加大新风量运行，利用新风对客室降温，达到节能的目的，同时还可提高车厢内空气的品质。

1.6 不同季节的温度设定

根据UIC553曲线设定自动调节客室内温度，按照季节对设定温度进行修正，不同的时间设定不同的目标温度值，不仅仅提高舒适程度，也可以做到成本的节约。

1.7 冷凝器并联

传统的制冷回路中（假设此机组采用两台压缩机），一个制冷回路采用一个冷凝器。而采用并联冷凝器的方式，即1个压缩机使用2个并联的冷凝器，提高空调机组运行在半载制冷状态下的制冷效率，以达到节能。

2 变频压缩机中的节能技术分析

所谓的变频压缩机而言，不仅仅存在着高效和节能等优点，也是存在着控制精度高等优点，在制冷空调中进行应用可以对变速控制更好的实现，从而保证制冷压缩机技术的发展。变频空调结合压缩机自身的传输能够更加有效的去进行调节和改变制冷量的供给需求。在变频空调工作的时候，通常情况下将会进行大功率和风量的制冷，快速的去达到设定温度，在达到设定温度后，才能促进压缩机达到低转速以及能耗低等状况。

如果空调在运行过程中对符合工况进行抵制的过程中，对于设定空调来说，是通过开停压缩机的对其制冷的能力进行调节，对压缩器频繁的进行启停，就会导致能耗出现增加现象。但是对于變频空调而言，其自动化的调节能够更好的去适应压缩机运行中的频率，从而可以达到不停机运转的一个目的，同时也是可以更好的去实现节能。为了对年度能耗进行有效降低，能够实现节能，需要高效控制压缩机的实际运行，合理运用车辆空调控制器，在温度传感器的利用下对车内回风的温度以及新风温度等进行反馈，对“无极”调速进行有效实现，保证压缩机在实际工作过程中一直处于良好状态，对舒适度提高的基础上，还能对实现节能。

3 压缩机在并联工作过程中的有效节能

对于压缩机并联技术来说，在一定程度上指的就是制冷系统中能够把两个或者相对比较多的小冷量压缩机进行并联适应，通过对其进行应用可以充分的去大体冷量压缩机的技术。在轨道车辆空调机组之中，通常情况下将会存在着两个独立的制冷系统，并且这两个独立的制冷系统可以对两台压缩机进行配置，同时还能将其进行并联应用。

第一对空调机组高度进行有效的降低，需要在最大限度上去避免应用卧式压缩机。在整个轨道车辆中，特别是地铁轨道车辆，空调机组主要是在车辆顶部上进行相应的安装，如果使用的是立式旋涡压缩机，空调压缩机组是存在着较高的一个尺寸，但是由于在车辆界限等方面存在限制，直接的导致了很多地铁轻轨在设计空调机组中都是设计为一个薄型的结果，从而对卧式压缩机组进行应用。但是对于对于这种卧式压缩机而言，价格相对较为昂贵，可以应用压缩并联的技术可以让立式涡旋压缩机组进行替换，这样做的目的不仅能对空调机组自身的高度尺度进行降低，有效的降低空调机组的成本。

第二对节能控制进行充分实现，通过利用压缩机并联技术而言，是需要四台压缩机，因此需要对压缩机工作中的数量进行合理控制，从而去实现四级制冷量调节，一是为百分之二十五；二是百分之五十；三是百分之七十五；四是百分之百。这种做法的目的便是可以保证机组根据最经济有效的方式运行，对能源进行有效的节约。

第三对系统运行过程中的可靠性进行加强，充分保证系统即使部分压缩式机出现损坏，也不会受到任何影响，保持继续工作状态，不可以因为压缩机存在着损耗便对空调机组带来影响。在空调机组进行工作中需要对时间进行积极配合，保证其压缩机可以进行周期性的重启，促进压缩机在实际工作过程中的压力平衡，提高压缩机工作中的安全性。在对压缩机并联使用的时候，需要对其实施分级启动，对启动电流进行有效的降低，对多级能量调整充分实现，对车厢内的温度波动进行降低。保证两台压缩机可以一同进行工作，并且还能在一定程度上结合负荷情况实施工作。

4 结论

总而言之，对空调机组在制冷过程中的能力进行调节，在一定程度上能加强车内温度，同时还能对能源有效的节约，因为目前游客对于舒适程度提出了更高的要求，并且业主也提出节能方面需求，因为项目也是逐渐对节能技术产品进行应用，带动轨道交通车辆可以不断的应用节能空调，推动节能空調技术的不断发展和完善。

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