轨道车辆空调的节能技术探寻

轨道车辆空调的节能技术探寻

牛光友 1 宋山 2 任东波 3 孔文元 4

中车青岛四方机车车辆股份有限公司 青岛市城阳 266109

摘要：随着社会经济的发展，城市轨道交通建设规模越来越大，车辆需求量也随之增加，对地铁列车空调系统节能减排提出了更高要求。目前国内外已有大量专家学者开展了地铁车站空调能耗与舒适性研究，并取得了一定研究成果。近年来由于轨道交通运输容量不断扩大、列车载货能力日益提高以及列车运行环境更加恶劣等因素影响下，导致线路负荷下降明显加快，同时因空调制冷压缩机工作过程中产生的电功率损耗增大问题造成电能浪费，这严重影响了城市轨道交通的节能发展。

关键词：轨道车辆空调；节能技术；探寻分析

1. 引言

随着经济的发展，我国铁路事业也在不断进步，高速铁路建设已经成为国家战略性目标。但是由于目前轨道交通车辆空调系统存在能源消耗大、能耗高和效率低等问题，对其空调系统的节能减排提出了严峻考验。因此需要对现有的列车空调系统进行优化改进以达到节能减排效果，同时需要降低列车运行成本以及提高车厢内空气质量水平来提升乘客舒适度，此外还可以通过减少电能损耗实现节能降耗的目的，从而促进我国铁路事业发展与进步。因此，我们要从实际出发，充分结合我国铁路事业发展现状和列车空调系统的特点、运行环境等情况进行优化改进。

二、车辆热负荷的组成

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。在对轨道车辆空调系统进行节能设计时，应充分考虑到热传递的问题，通过优化列车车厢内传热系数来降低车体室内温度。一方面要提高车站乘客乘坐舒适性和安全性。另一方面也可以减少热量消耗、减小车厢温差及增加车内空间等作用效果。最后还需重视散热效率与保暖性能之间的关系研究分析。首先需要保证车辆空调系统中各个部件处于良好运行状态下，从而达到延长其寿命周期的目的，降低空调系统的能耗，其次是需要提高列车车厢内温度，通过对车辆内部结构进行优化设计从而达到节能减排的效果^[1]。

2.根据载客量的多少，自动对新风量进行多档调节。在车辆空调系统的工作过程中，自动调节是非常重要，它能够有效地对车厢内进行温度、湿度以及噪声等情况及时作出调整。而新风量与排气扇之间存在着一定程度上相互影响，如果两者发生较大偏差时就会导致车内冷负荷降低。因此要想实现节能减耗首先就要做到根据载客量大的特点来确定新风机组与排气管路所需的最大送气量，从而达到有效调节空调系统热环境和保持温度舒适性，从而实现节能减耗的目的。

3.多级能量调节。在列车空调系统中，需要调节的主要是多级能量，而其中最为关键的是对大、中型客车采用单级能量调控。通过控制不同区间内各档位的温度和相对湿度，进而来实现对车厢内部空气循环量及车内噪声等参数进行调整，使列车的运行效率得以提高。为了达到上述效果就必须要保证各个功能部件之间保持一定距离才能正常运行工作，同时也能够有效地提高车辆空调系统效率，从而降低运行成本，减少不必要的浪费与消耗以及污染程度，使列车空调系统处于一个节能的状态。

4.预冷或预热。在实际的施工过程中，我们会发现由于温度较高，车辆内部散热慢、冷却效果不好等原因导致其空调系统性能变差。所以为了解决这些问题可以采用预冷技术。通过对热源进行有效控制来降低环境条件下的能耗是十分有必要，但还需要注意的是：首先就是需要将环境温度保持在一定范围内，其次就是需要采取相应措施减少热量消耗量，最后还有一种方法，我们称之为降温方式，它不仅能够节约能源还具有节能效果。

5.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。随着我国铁路建设的快速发展，对铁路运输车辆舒适性提出了更高要求，这就需要合理控制新风量在一定范围内。目前国内采用大流量来进行运行的客车空调系统大多是由中央空调机组、电控系统以及电动阀等组成。由于我国幅员辽阔地区多山地地形地貌复杂多变且气候条件多样变化快，这使得其空气调节难度较大，同时受地理环境因素影响使得不同天气情况下的汽车性能也有所不同，因此需要对风量控制加以调整和优化^[2]。

6.不同季节的温度设定。对于炎热季节，我们必须要保证空气的温度，因为夏季高温导致车厢内湿度比较大。如果不采取有效措施的话会造成很大程度上的能源浪费，因此必须要采取有效措施，通过控制空调系统的运行来降低温度，达到节能降耗的目的。对于寒冷季节，为了保证空气温度的稳定，保证列车的正常运行，我们需要采用空调系统来调节寒冷天气，这样能够更好的促进列车空调系统节能降耗。

三、变频压缩机中的节能技术分析

变频压缩机是一种用高压电机来进行驱动的动力设备，其主要功能就是将电能转化为机械能，并通过机械传动系统传递给转子电动机。目前国内大部分城市采用的是传统离心式压缩机组，该类型的制冷剂直接从国外进口或国产化改革后使用了我国自己制造生产出来，而对于离心式压电空调来说的话则是利用变频器来进行控制电机转速、频率以及功率等参数，从而实现对空气温度和流量的调节作用，从而实现对列车温度和功率的控制

^[3]。

四、压缩机在并联工作过程中的有效节能

在车辆运行过程中，空调系统需要将发动机的热量传给驱动装置，而驱动设备是通过压缩机来进行工作。因此为了达到更好的节能效果应该选择合理有效降耗方法。首先可以使用换热器对其进行热回收和冷凝水吸收，通过换热器将热量传递给发动机，从而实现对车辆的节能降耗。其次还能利用蒸发器把制冷剂转化为热能用于发动机冷却、供暖及除霜，实现车辆空调系统的节能降耗。最后在车辆运行过程中对空调系统的能量消耗也起着至关重要的影响，通过压缩机来提高功率密度是一种较为环保节能且高效经济型设备。

总结：

随着我国铁路事业的发展，对高速铁路列车节能系统要求也越来越高，因此，我国在这方面的研究工作要逐渐地深入、逐步完善。目前来说国内大多数铁路运输企业都没有建立一个比较完整和规范化且实用性较强的轨道交通车辆空调系统，所以需要加强科研工作者们自主学习能力与创新精神，从而研发出符合中国国情特色并且具有一定可行性并能有效降低成本费用的轨道列车空调系统，同时也可以借鉴已有地铁线路中所应用到节能减排方面相关措施。

参考文献：

[1]辰,冯琳.轨道车辆空调的节能技术[J].科技风,2017:132-133.

2. 郭山河.轨道交通地下车站通风空调系统节能环保技术的应用与推广[J].技术与市场，2015:41-42.

3. 肖滋洪，匡美娟，郑永腾.车辆变频空调节能技术探索与实践[J].电力机车与城轨车辆，2017:67-69+84.

作者简介：

牛光友（1985.03--）男，本科,山东菏泽人,技师,主要从事轨道交通车辆，电气专业。

宋山（1968.10--）男，本科,山东临沂人,技师,主要从事轨道交通车辆，电气专业。

任东波（1988.10--）男,大专,山东平度人,技师,主要从事轨道交通车辆，电气专业。

孔文元（1987.05--）男，技师,山东德州人,技师,主要从事轨道交通车辆，电气专业。