浅谈 CRH5型动车组空调系统及制冷原理

浅谈 CRH5型动车组空调系统及制冷原理

付强 徐永帅 宋茜 张颖娜 李睿哲

中车长春轨道客车股份有限公司 吉林长春 130062

摘 要 本文以CRH5型动车组空调系统为研究对象。主要针对空调组成、空调制冷工作原理进行简要介绍。

关键词 CRH5型车动车组 空调系统

1.概述

CRH5型动车组空调系统由以下部分组成：客室和司机室单元式机组，废排风箱、客室控制单元、司机室控制单元、温度传感器、压力保护系统、紧急逆变器、风道分配系统等。列车上的司机室和客室内均装有暖通空调系统 (HVAC)。HVAC 系统在列车上的位置如下：

2 套司机室 HVAC 系统 - MC1 和 MC2 车的司机室内各1 套。

8 套客室 HVAC 系统 -每车1 套。

HVAC单元安装在车顶上。它可通过使用制冷剂R-407C实现良好的通风、供热和制冷功能。

司机室和客室HVAC系统的运行功能相似，但在容量和保护级方面有所区别。控制面板上设有若干开关以控制相关参数，如供热、制冷和通风。

1.1司机室HVAC单元的功能

1.1.1新风通过蒸发器部分的圆孔进入HVAC单元，并与从司机室返回的、通过HVAC单元底面的进风口进入该单元的空气混合。

1.1.2该混合空气处理后通过与HVAC单元蒸发器端部连接的空气分布管进入司机室。

1.1.3 安装在控制面板中的电子控制装置可执行系统调整功能。该控制面板位于司机室和检修门之间的走廊内。

1.1.4该电子控制装置可读取安装在新风进口、循环风进口和供风出口等处的温度传感器的数值。基于温度级的反馈和设置信息，电子控制装置可确定不同部件的工作状况。

1.1.5 HVAC系统设有两个压力波保护系统，分别安装于MC1 和MC2 车车体的墙上。每列车共安装四个传感器。当列车进入隧道或两列高速行驶的列车汇车时，这些传感器能够激活信号来打开/关闭新风进口的风门，以保护司机免受压力波的伤害。

1.1.6司机室 HVAC 单元安装在列车的MC1 和 MC2 车上。

2.1客室 HVAC 单元

2.1.1客室 HVAC 单元安装在列车的所有车内(MC2, M2S, M2, TP T2, TPB, MH 和 MC1) 。

客室 HVAC 单元包括以下基本组件：

1 套车顶安装的组件单元(RMPU)

安装在控制面板内部的开关装置、控制器和电源接触器用于控制客室HVAC 系统

的运行。MC1 和 MC2 车内司机室和客室控制面板(3)的位置，见图 1-1.

其它车内控制面板的位置。这些控制面板包括若干电子卡，以管理客室HVAC 单元的指令和控制。客室指令板上设有一些指令开关。

每车地板下面安装有一个单独的排风单元(4)。该单元在排风出口处设有一个排风

扇和一个用于压力波保护的关闭风门。

客室 HVAC 单元的功能：

新风通过该单元蒸发器部分的两侧格栅（新风进口）进入HVAC 单元，并与从客

室返回的、通过位于该单元蒸发器端部的两个进风口进入HVAC 单元的空气混合。

该混合空气处理后通过与HVAC 单元蒸发器端部连接的空气分布管进入客室。

通过排风管道系统连接至客室的排风单元将废气排到外面。

安装在控制面板中的电子控制装置可执行系统调整功能。该控制装置可读取安装

在不同位置上的温度传感器的数值，如新风进口、回风进口、供风出口和客室邻

近区。基于温度级的反馈和设置信息，电子控制装置可确定不同部件的工作情况。

3.1司机室和客室 HVAC 单元的功能，

说明了用于司机室和客室单元的制冷系统和电加热器的工作原理。

制冷系统原理

尽管空调和制冷系统的具体系统部件会千差万别，但都是根据一组定义明确的物理原理进行

工作的。这些原理可归结为以下三条基本规则：

1. 热量总是从一个热的物质流向另一个较冷的物质。

2. 可通过控制物质的温度和压力改变其状态。

3. 当某个物质改变状态时，它可以吸收或释放大量的热量。

以上规则具体描述如下：

3.1.1 热量流动

热量是物质内的原子或分子的运动或振动。原子和分子振动越多，热量越高。一个“冷”的物体含有的热量少于一个“热”的物体。物质可保留一定的热量，即使在最冷的时候。热量总是试图平衡，并从一个较热物体流向一个较冷的物体，直到两个物体的温度相同。

状态的改变(部分改变)

状态是某个物质在任何给定时间的物理状态或形式。物质可以以固体、液体或气体形

式存在。

状态的改变是指一个物体从一种状态到另一种状态的变化。就HVAC 系统而言，状态

的改变是指制冷剂从液态到气态的变化。对制冷剂加热可使液态制冷剂蒸发，散失热

量后又会使它由蒸汽变成液体。

压力的改变可以改变发生状态变化的温度。如果压力低，制冷剂从液态到气态转变的

温度就会降低。如果压力增加，制冷剂从气态变到液体的温度就会升高。改变制冷剂

的压力可以使系统在同一个温度下使用空气来蒸发或凝结制冷剂。

3.1.2 热量吸收和释放

状态的改变总是伴随着热量的释放或吸收。当一个物体从固态向液态或液态向气态转变时，就需要吸收热量。当物体从气态向液态或液态向固态转变时，会释放热量。热量的吸收和释放与感热和潜热原理密切相关。

感热是可以感到的热量，是温度计可以测量到的。潜热是隐藏的热量，是物体改变状态吸收或释放的热量。温度计无法测量潜热。在物体状态的改变过程中吸收或大量的热，但同时温度并不改变。

从一个区域向另一个区域转移热量最高效的方法是利用潜热。车体内液体的蒸发将会吸收大量的热，然后又变成制冷气体中的潜热。该蒸汽可排出车外并冷凝。当它凝结时，它向外边的空气释放出潜热。制冷剂又回到车内并吸收更多热量进行蒸发。

制冷流程

参见图 3-1 ：HVAC制冷剂循环和热量转移示意图。该图给出了制冷剂在系统主要部

件中如何流动。注意系统通过压缩机和膨胀阀被分成了高压力和低压力区，并且通过

蒸发器和压缩机被分成气态和液态。制冷剂连续循环地流动：

1. 在蒸发器中吸热由液态变为气态。

2. 通过压缩机使压力从低增加至高。

3. 在冷凝器中释放热量，由气态变回液态。

4. 在膨胀阀中使液体压力从高降至低。

图 3-1 ：HVAC制冷剂循环和热量转移示意图

空调机组的工作原理是当制冷剂蒸发时会从周围的空气中吸收热量，从而达到了使空气制冷的效果。

空调机组工作时其制冷剂的循环和热量转移的基本原理如下图所示：

压缩机将从蒸发器来的低温、低压的制冷剂气体压缩成高温、高压的制冷剂气体。

从压缩机出来的高温高压的制冷剂气体进入冷凝器，此温度比环境温度高很多，通过冷凝器的翅片温度降低，制冷剂气体在冷凝器内部得到冷凝。

膨胀阀控制进入蒸发器的制冷剂的流量，然后通过蒸发器盘管分配器分配制冷剂，从而使制冷剂的压力和温度降低。同时伴随制冷剂的蒸发，从而冷却蒸发器铜管和铝片并通过它们冷却其周围的空气，然后被冷却后的空气由蒸发风机吹入车厢，从而达到了乘客车厢制冷的效果。

4 结论

为了使车内空气的温度、洁净度和气流速度控制在适当范围内，保证旅客的舒适性。需要对空调系统的原理和结构不断的研究和探索，设计出更加先进、科学、节能的空调系统.空调系统通风、制冷、制热，能够满足乘客对动车组内空气舒适度的要求。

参考文献

1 UIC 553《客室的加热、通风和空调系统》

2长春轨道客车股份有限公司;时速250公里CRH250系列动车组维护检修说明书