小议城市轨道车辆空调系统.doc

1、小议城市轨道车辆空调系统摘要：目前，我国各大城市大力推进城市轨道交通建设，城市轨道交通网络的逐步完善，不但提升了城市交通的运载能力，同时为旅客的出行带来了安全和便利，城市轨道的出现推动了现代化城市的发展建设，与此同时，人们对于轨道车辆运载环境的要求越来越高，人们更加强调车辆运输的舒适性，其中空调系统是在炎热夏日中提供和保障人们出行舒适度的一项重要组件，下面本文就城市轨道车辆空调系统的组成，制冷原理，以及工作方式进行阐述，并对未来发展进行展望。 关键词：城市轨道车辆；空调系统；制冷 中图分类号：U213 文献标识码： A 空调装置是轨道车辆系统的重要组成部分，在保证旅客舒适性方面具有重要作用，本

2、文对轨道车辆空调装置的组成，制冷原理，以及工作方式进行了阐述，并对其未来发展进行了展望。 一、城市轨道车辆空调装置的组成 车辆空调系统的作用就是使客室内的温度、相对湿度、空气流动速度及洁净度（主要指尘埃及二氧化碳含量）保持在规定的范围内，为乘客创造舒适的乘车环境。 一般车辆空调系统主要由通风系统、制冷系统、加热系统、加湿系统以及自动控制系统五大系统组成。考虑到实际运行区域的气候条件，有些车辆可不设专门的加热及加湿系统。 通风系统的作用是将车外新鲜空气吸入并与车内再循环空气混合，在滤清灰尘和杂质后，再输送和分配到车内各处，使车内获得合理的气流组织。同时将车内污浊的空气排除车外，使车内的空气参数满

3、足设计要求。 二、制冷原理 制冷作为一门科学是指用人工的方法在一定的时间和一定的空间内将某物体或流体冷却，使其温度降低到环境温度以下，并且保持这个低温。这里所说的“冷”是相对于环境而言的。灼热的铁放在空气中，通过辐射和对流向环境传热，逐渐冷却到环境温度；一桶开水置于自然环境中，逐渐变成常温水，类似这样的过程都是自发的传热降温，属于自然冷却，不是制冷。只有通过一定的方式将铁块或水冷却到环境温度一下，才可称为制冷。因此，制冷就是从被物体或流体中吸取热量，并将热量排放到环境介质中去，以产生低于环境温度的过程。 机械制冷中所需机器和设备的总合称为制冷机。 制冷机使用的工作介质称为制冷剂。制冷剂在制冷机

4、中循环流动，同时与外界发生能量交换，即不断地从被冷却对象中吸取热量，向外界排放热量。制冷剂一系列状态变化过程的综合为制冷循环。为了实现制冷循环，必须消耗能量。所消耗的能量形式可以是机械能、电能、热能、太阳能或其他可能的形式。 1、制冷系统的工作过程 由压缩机压缩成高温高压的工质蒸气，进入风冷冷凝器，经外界空气的强制冷却，冷凝成常温高压的液体，进入外平衡式膨胀阀节流降压，变成低温低压的气液混合工质，然后进入蒸发器，吸收流过蒸发器的空气热量，蒸发成低温低压的蒸气，然后被压缩机吸入，完成一个封闭的制冷循环。压缩机不断工作，达到连续制冷的效果。 车内的空气通过蒸发器时，空气中的水份冷凝成水滴，汇集至机

5、组内接水盘，由排水管将水引到车外而起除湿作用。 车内的循环空气及由新风口进入的新鲜空气，由机组的通风机吸入，在蒸发器前混合，通过蒸发器得到冷却，并由机组出风口送入车顶通风道各格栅，向车内吹出冷风。在制冷系统连续工作下使车内温度逐渐降低，并由温度调节器自动调节车内空气温度，可在一定的范围内调节车内空气温度。 2 制冷方式 制冷的方式很多，常见的有以下四种：液体汽化制冷、气体膨胀制冷、涡流管制冷和热电制冷。其中液体汽化制冷的应用最为广泛，它是利用液体汽化时的吸热效应而实现制冷的。液体汽化制冷循环由制冷剂低压下汽化、蒸汽升压、高压气液化和高压液体降压四个基本过程组成。蒸气压缩式、吸收式、蒸气喷射式和

6、吸附式都属于液体汽化制冷方式的一种。在实际使用中蒸气压缩式制冷机得到了最广泛的应用，因此它是本书的重点之一。 (蒸气压缩式制冷在一定的压力下，液体温度达到沸点（即饱和温度）就会沸腾。在制冷技术中，常把这个饱和温度称为蒸发温度。在同一压力下，不同的液体蒸发温度不同，所吸收的气化潜热也不同。例如，在一个大气压力下，水的蒸发温度是 100，气化潜热为2258kJ/kg，而 R12 的蒸发温度为-29.8，气化潜热为 167.3kJ/kg。 与吸热气化的过程相反，在冷凝温度下蒸气放热会凝结成液体。如果用环境介质（水或空气）来冷凝制冷剂蒸气，蒸气的冷凝温度就要比环境介质的温度稍高一些。我们知道压力较高的

7、蒸气其冷凝温度也较高，因此制冷剂蒸气只要用压缩机压缩到所需的冷凝温度相对应的饱和压力，就能用环境介质来冷却，使在被冷却对象中吸热而气化的制冷剂蒸气重新冷凝成液体，再让制冷剂液体在低温下又吸热气化，这样制冷剂在一个封闭的系统中，只消耗压缩机的功就能反复地实现制冷剂由液体变蒸气，再由蒸气变液体的相态变化，并通过这种相变将低温处的热量转移到高温处去。这就是蒸气压缩式制冷机的工作原理。 蒸气压缩制冷机主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四个部件组成，并用管道连接形成一个封闭的循环系统。其工作过程如下：制冷剂液体在蒸发器中吸收被冷却物体的热量而气化成低压低温的蒸气后被压缩机吸入。压缩机消耗一定的功率将制

8、冷剂蒸气压缩成压力、温度较高的蒸气并排入冷凝器。高压、高温的制冷剂蒸气在冷凝器内被环境空气（或水）冷却，制冷工质放出热量而被冷凝成液体。由于制冷剂液体的温度还高于环境介质温度，必须将其温度降到低于被冷却对象的温度送入蒸发器才能产生制冷效果。为此，先让高压、高温的液体制冷剂经过膨胀阀节流降压，同时温度也降低，然后再进入蒸发器。在蒸发器中，低压、低温的制冷剂又吸收被冷却物体的热量，蒸发成低压、低温的制冷剂蒸气，再被压缩机吸入，如此周而复始地循环。 这样，制冷剂在封闭的制冷系统中要经历压缩、冷凝、节流和蒸发等四个热力过程才完成一次制冷循环。在循环中，压缩机要消耗一定的功，才能将低温物体放出的热量转移

9、到高温的环境介质中去，以达到制冷的目的。 三、城市轨道交通空调系统发展展望 随着城市轨道交通网络面积的不断扩大，轨道车辆的生产水平与技术亦随之升高，同样作为重要的组成部分，空调系统也会随之发生改进，在未来轨道车辆空调系统的生产中会更加关注其经济节能与环保美观等特点。 1、 经济节能 传统的城市轨道车辆空调系统存在两大突出特点,一是占用面积和空间巨大,一般来说地下车站设备及管理用房一半的面积被通风空调机房占用。二是运行能耗极高,南方城市约 50%的运营能耗为通风空调系统耗能;而北方城市通风空调系统的能耗也达到运行总能耗的近 1/3。对于这两个问题，设计、科研单位和生产企业应予以高度重视。 当前，

10、出现的集成系统等就是在这方面作出的有益尝试,但这些与工程建设的需要,尤其是国家节能减排的国策要求还有很大差距,还需要继续努力,继续探索,要从系统的精确计算、系统制式的选择、系统设备的配置、系统控制、系统运行模式以及新设备的研发与应用等多个角度来做大量的工作。 2 环保美观 城市轨道车辆已成为城市景观的组成部分，所以轨道车辆的外在美观也直接影响到城市景观的美观建设，尤其空调系统对城市环境的噪声与振动影响也不容忽视。城市轨道交通线路可能穿越城市不同环境要求的区段,其对周边的环境噪声与振动影响应满足环保的要求。 参考文献： 1 赵冬,杨奇科,于琼蔚.城市轨道交通车辆空调系统气候模拟试验方法J. 城市轨道交通研究. 2009(11) 2 王文质,朱明,李勇,董彦军,范建敏.城市轨道车辆空调国产化J. 都市快轨交通. 2002(02)