轨道车辆用空调机组介绍

轨道车辆用空调机组介绍

王永朋,于菲菲，李明雷，李强

（中车唐山机车车辆有限公司，河北 唐山 063035）

摘要：介绍了轨道车辆设置的空调机组的作用、组成、结构特点及未来发展趋势。

关键词：空调机组；制冷；采暖

0.引言

随着轨道车辆装备的快速发展以及乘客对乘车环境舒适性需求的提高，新造车辆均设置空调机组用于调节车内温度、湿度、二氧化碳浓度、洁净度等舒适度参数。

1.分类

空调机组作为空调系统核心部件，在空调机组的作用下为车辆提供适宜温湿度的空气。按结构分为单元式、分体式，按功能分为单冷型、单冷+电热型、热泵型、热泵+电加热型，按容量分为定频空调机组、变频空调机组、变容空调机组。

2.执行标准

国内轨道车辆空调机组执行标准为TB/T 1804-2017《铁道车辆空调 空调机组》。

3.结构及原理

空调机组主要由压缩机、冷凝器、蒸发器、节流元件、蒸发风机、冷凝风机、气液分离器、干燥过滤器和高低压压力开关、空气预热器等部件组成。制冷运行时，压缩机将低温低压的冷媒蒸气压缩成高温高压的冷媒蒸气，排入冷凝器，冷凝成常温高压的液体，进入毛细管或膨胀阀后节流降压，变成低温低压的气液混合冷媒，然后进入蒸发器，蒸发成低温低压的蒸气，被压缩机吸入，完成一个制冷循环过程，制冷原理如图1所示。

图1 空调机组制冷原理示意

目前动车组平台客室、客车平台客室大多采用车顶单元式定频空调机组，部分动车组司机室采用分体式定频空调，城轨平台大多采用车顶单元式变频空调机组，各类型空调机组使用情况如表1所示。

表1 各类型空调机组使用情况

空调机组功率与车体隔热性能、车体隔热面积、定员、外部运行环境、内部温度等参数相关。动车组平台车型客室空调机组大多采用制冷功率为45kW的空调机组，司机室采用5kW空调机组。客车平台车型以座车两台29kW或单台53kW、硬卧及餐车45kW、软卧35kW空调机组为基础进行衍生，目前以形成29、35、45、53系列空调机组。

国外轨道车辆空调机组安装方式、内部结构与国内车型类似。各类型空调机组使用情况如表2所示。

表2 各类型空调机组使用情况

4.发展趋势

智能化

随着各类型传感器的应用，车辆运行时各类数据得到实时监控，通过对数据的进一步处理，可更精准的控制空调机组工况，同时对空调故障进行预警，智能化项点如表3所示。

表3 智能化项点情况

轻量化

轻量化项点如表4所示。

表4 轻量化项点情况

节能化

2020年9月22日，中国政府在第七十五届联合国大会上提出：中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。随着“双碳”政策的不断推进，节能减排成为空调系统设计重要执行项点之一，节能化项点如表5所示。

表5 节能化项点情况

环境友好化

我国在2010年实施《氟利昂管理条例》禁止原R22型空调机组制冷剂生产及销售，随即用R134a、R407C等制冷剂进行替代，但随着全球变暖问题日益严重以上制冷剂也面临减产及淘汰，因此C02及空气制冷剂作为目前的研究方向，可实现对臭氧层的零破坏，目前部分空调厂家均已开展新型制冷剂的样机研制。

洁净化

随着旅客对车内空气洁净度需求的日益增长及疫情时期的特殊需求，空调机组集成空气净化装置成为越来越多的客户选择之一。目前应用较多的有等离子、紫外线净化方案，京张高铁及部分城轨车辆已完成装车。

高度集成化

空调机组越来越趋向于高集成化设计，实现机电一体化、模块化。空调机组经常会集成变频器、应急逆变器、EC风机、空气净化器、控制装置、废排装置等，节省车内有效空间，同时有助于降低整车成本。尤其是DC600V、DC750V、DC1500V直进变频空调机组，可以节约电源逆变部分的成本，同时也提高能源利用效率。

5.小结

车辆所采用的空调机组在设计过程中根据车辆特性及运行环境对空调机组功率进行计算，并结合车辆布局及空调机组需要设置的功能对空调机组尺寸、安装形式进行选取，目前车顶单元式空调机组已成为各平台车辆采用最多的一种机组形式。

参考文献

[1]国家铁路局，铁道车辆空调 空调机组：TB/T 1804-2017[S].北京：中国标准出版社，2017.