阿根廷布市薩緬托線與麥特線電動車組空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

■ 劉紹禹 張惠中

阿根廷布市薩緬托線與麥特線（簡稱阿根廷SM線）電動車組為用于薩緬托線的9編組列車和麥特線的6編組列車，在阿根廷布市城區(qū)地面上行駛，適用于短途快速客運交通，如通勤和觀光服務(wù)等。阿根廷SM線空調(diào)系統(tǒng)主要由空調(diào)機組、送風系統(tǒng)、回風系統(tǒng)、排氣裝置等組成。介紹阿根廷SM線空調(diào)系統(tǒng)的配置、部件技術(shù)方案及控制方案。

1 阿根廷SM線空調(diào)系統(tǒng)配置

1.1 車輛運用環(huán)境

布市處于南半球，屬于中緯度暖溫帶氣候，冬夏季溫差較大。年平均氣溫16.6 ℃，最熱月（1月）平均氣溫23.6 ℃，最冷月（6月）平均氣溫10.8 ℃；年平均降水量970 mm，且季節(jié)分配均勻；相對濕度在64%~79%，紫外線強度較低；海拔高度不超過1 200 m；風速≤33.3 m/s。

空調(diào)系統(tǒng)需滿足如下的溫度條件。

制冷工況：外部溫度35 ℃，相對濕度60%，室內(nèi)溫度25 ℃，相對濕度不超過60%；

采暖工況：外部溫度0 ℃，室內(nèi)溫度達到22 ℃。

經(jīng)過整車熱工負荷計算，每輛車采用2臺制冷量為40 kW的空調(diào)機組能夠滿足上述要求。

1.2 空調(diào)系統(tǒng)主要組成

每輛車設(shè)2臺頂置單元式空調(diào)機組，布置在車體頂部中間位置；每輛車車頂端部設(shè)置自然式排氣裝置；每輛車客室頂板骨架上部設(shè)置靜壓式風道系統(tǒng)，保證整車送風均勻；空調(diào)機組內(nèi)部設(shè)電加熱器，滿足客室采暖要求；每輛車設(shè)置1臺空調(diào)控制柜，控制本車的2臺空調(diào)機組。每個司機室配備1臺司機室通風單元；司機室內(nèi)設(shè)電采暖裝置，滿足司機室采暖需求?？照{(diào)系統(tǒng)的主要配置及氣流組織見圖1、圖2。

2 空調(diào)系統(tǒng)部件技術(shù)方案

2.1 空調(diào)機組

阿根廷SM線空調(diào)系統(tǒng)采用頂置單元式空調(diào)機組，采用下送風下回風的形式?？照{(diào)機組主要由壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、干燥過濾器、節(jié)流毛細管裝置、連接管路、蒸發(fā)風機、冷凝風機、高低壓力保護裝置等組成，每臺空調(diào)機組具有2個獨立的制冷回路?？照{(diào)機組與車體之間通過減振器采用螺栓連接固定，能有效減少列車運行時的振動沖擊。空調(diào)機組外形及送回風口見圖3、圖4；主要技術(shù)參數(shù)見表1。

圖1 阿根廷SM線空調(diào)系統(tǒng)配置

圖2 阿根廷SM線空調(diào)系統(tǒng)氣流組織

圖3 空調(diào)機組外形

圖4 空調(diào)機組送回風口

2.2 送回風系統(tǒng)

送回風系統(tǒng)包含送風道和回風道。

回風道布置在空調(diào)機組回風口下方，在車內(nèi)中頂板位置開回風格柵，將客室內(nèi)的回風送到空調(diào)機組內(nèi)，與空調(diào)機組吸入的新風混合后，由空調(diào)機組進行制冷/采暖處理后，通過空調(diào)機組送風口送出，滿足客室的空氣調(diào)節(jié)要求。

送風道與空調(diào)機組送風口對接，布置在客室頂板以上，在側(cè)頂板開送風格柵，將空調(diào)機組兩側(cè)送風口吹出的風送到客室內(nèi)部。送風道采用靜壓式風道方案，分為主風道及靜壓腔2部分。其工作原理是空調(diào)機組送出的風進入車內(nèi)主風道，沿主風道在推進過程中進入靜壓腔，進行靜壓平衡調(diào)節(jié)，使得在主風道的不同截面上，具有不同靜壓的空氣在靜壓腔中得到平衡，并形成一定的靜壓值，空氣通過在靜壓腔上的開口將靜壓轉(zhuǎn)換成一定的動壓噴射出去，從而達到均勻送風的目的。

送風道斷面氣流組織仿真計算結(jié)果見圖5。

2.3 排氣裝置

客室內(nèi)廢氣通過設(shè)于側(cè)墻的排風口進入側(cè)墻與鋼結(jié)構(gòu)間的排氣通道，通過車頂自然排風器排出車外。排風裝置采用自重調(diào)節(jié)式結(jié)構(gòu)，當車內(nèi)無正壓時，排風裝置的調(diào)節(jié)風門保持關(guān)閉狀態(tài)；當車內(nèi)有正壓時，排風裝置的調(diào)節(jié)風門打開；根據(jù)車內(nèi)正壓的大小，排風裝置的調(diào)節(jié)風門打開角度不同，正壓越大，開度也越大。排氣裝置的工作原理見圖6。

2.4 司機室送風單元

司機室頂板上方設(shè)置司機室通風單元，可以將客室空調(diào)機組處理后的空氣在調(diào)速風機的作用下經(jīng)風道送入司機室。司機室送風單元由司機單獨操作，控制按鈕布置在操縱臺右側(cè)，具備三檔風量調(diào)節(jié)功能。司機室送風單元外形見圖7。

圖5 風道斷面氣流組織速度分布

圖6 排氣裝置工作原理

圖7 司機室送風單元外形

3 空調(diào)系統(tǒng)控制方案

3.1 概述

空調(diào)機組采用空調(diào)控制器進行控制的方式。每輛車配備1臺空調(diào)控制柜，可以控制本車的2臺客室空調(diào)機組?？照{(diào)控制系統(tǒng)以微機控制單元（空調(diào)控制器）為核心，配合斷路器、接觸器、繼電器、傳感器等元件，實現(xiàn)滿足規(guī)范要求的控制功能。空調(diào)控制柜內(nèi)設(shè)置“工作模式選擇開關(guān)”（簡稱SA），分集控、通風、半冷、全冷、全暖、半暖、停機7檔。可以實現(xiàn)本車控制要求。

司機室電氣柜設(shè)置空調(diào)功能選擇開關(guān)（簡稱SAAC），可以對整車空調(diào)系統(tǒng)進行控制，有網(wǎng)控、通風、停止3種指令。

3.2 運行模式

空調(diào)系統(tǒng)設(shè)集中控制和本車控制2種方式。控制客室空調(diào)系統(tǒng)的運行模式：各車廂控制柜內(nèi)的SA置于“集控”位，空調(diào)機組的工作模式由司機室集中控制，為集中控制方式；當列車檢修或進行測試時，可通過SA的其他檔位對本車廂的2臺空調(diào)機組進行單獨控制，為本車控制方式。

3.3 空調(diào)系統(tǒng)控制保護及故障處理方式

空調(diào)控制系統(tǒng)對空調(diào)機組內(nèi)部的蒸發(fā)風機和冷凝風機設(shè)有熱保護繼電器；壓縮機設(shè)有高低壓力保護繼電器、溫度保護繼電器、過流繼電器，對壓縮機有高低壓、溫度和過流保護；加熱器設(shè)有溫度保護繼電器，對加熱器有溫度保護，空調(diào)控制系統(tǒng)對供電電源具有過電壓、欠電壓和缺相保護等功能。

空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)置蒸發(fā)風機與冷凝風機、冷凝風機與壓縮機順序正聯(lián)鎖。各電機設(shè)啟動順序聯(lián)鎖保護。先開通風機，再開冷凝風機，最后開啟壓縮機。前級設(shè)備不啟動，后級設(shè)備不允許啟動?？照{(diào)控制器記錄各風機及壓縮機的運行時間，以保證各部件的均衡運行。

空調(diào)控制器設(shè)置故障診斷功能，故障診斷是由空調(diào)控制器記錄特定的系統(tǒng)運行參數(shù)和所有系統(tǒng)故障，用于調(diào)試并查找故障。

3.4 通信

空調(diào)控制器與列車總線網(wǎng)絡(luò)進行通信，從而使司機可通過列車總線網(wǎng)絡(luò)對空調(diào)進行控制。設(shè)有設(shè)備維護接口，能通過便攜式測試裝置（PTU）讀取空調(diào)運行工況及故障記錄，以便對空調(diào)系統(tǒng)的故障部位進行快速診斷，及時處理空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)的故障。

4 結(jié)束語

對阿根廷SM線空調(diào)系統(tǒng)的配置、設(shè)備組成及技術(shù)方案、空調(diào)控制等進行介紹。空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)過熱工計算后采用滿足熱負荷要求大冷量空調(diào)機組，空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計能夠滿足阿根廷布市當?shù)氐臍夂驐l件及車輛的舒適性要求。

[1] 趙榮義. 簡明空調(diào)設(shè)計手冊[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社， 1998.

[2] 王漢青. 通風工程[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2005.