變制冷劑流量空調(diào)系統(tǒng)在列車軟臥車廂中應(yīng)用新概念

變制冷劑流量空調(diào)系統(tǒng)在列車軟臥車廂中應(yīng)用新概念摘要：本文提出列車上使用變制冷劑流量(VRF)空調(diào)系統(tǒng)這一新概念,闡述VRF空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性和舒適性等優(yōu)勢，并根據(jù)列車軟臥車廂的立面特點(diǎn),做VRF空調(diào)系統(tǒng)管路設(shè)計(jì)分析。關(guān)鍵字：變制冷劑流量空調(diào)系統(tǒng)列車軟臥車廂管路設(shè)計(jì)0前言我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，客觀上對交通和運(yùn)輸提出了更高的要求。鐵路作為交通運(yùn)輸市場的傳統(tǒng)主導(dǎo)，近年來卻面臨著高速公路和民航運(yùn)輸?shù)木薮筇魬?zhàn)。近期國家不僅規(guī)劃建設(shè)跨省鐵路項(xiàng)目沿海鐵路（上?！獙幉ā钲凇愀劭焖勹F路），以實(shí)現(xiàn)全國范圍“四橫四縱”鐵路快速客運(yùn)通道構(gòu)想，而且正在積極籌建中巴鐵路，實(shí)現(xiàn)我國新疆與巴基斯坦的陸上交通，以及建設(shè)中緬鐵路—西南出海鐵路大通道，架設(shè)南亞大陸橋以加快我國西部大開發(fā)。中國鐵路網(wǎng)將在全球戰(zhàn)略定位的基礎(chǔ)上，具有新的戰(zhàn)略意義。對于鐵路客運(yùn)市場來說，實(shí)現(xiàn)客車的高速化、舒適化顯得尤為迫切。面對新的更高的要求，我國列車客車空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)一方面需要有條件的吸收引進(jìn)世界最新科技成果，一方面需要加強(qiáng)自主創(chuàng)新。目前我國現(xiàn)有使用的列車空調(diào)大部分采用單元式空調(diào)機(jī)組，這種列車空調(diào)的控制系統(tǒng)簡單,僅能通過控制機(jī)組的開停對機(jī)組進(jìn)行安全保護(hù)和對客車車廂內(nèi)進(jìn)行溫度控制,難以滿足極不穩(wěn)定的列車空調(diào)運(yùn)行工況,不能滿足乘客對舒適性的要求。又由于空調(diào)通風(fēng)機(jī)始終滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),不能根據(jù)熱、濕負(fù)荷變化而調(diào)節(jié),造成嚴(yán)重的能耗浪費(fèi)。[2]變冷媒流量空調(diào)系統(tǒng)(VRF)，自1982年日本Dakin公司首先推出以來，二十幾年中得到迅速發(fā)展和推廣，已經(jīng)在民用建筑上被廣泛應(yīng)用。VRF系統(tǒng)的特點(diǎn)可以有效解決現(xiàn)有列車單元式空調(diào)機(jī)組的不足。1VRF系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）VRF系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷情況，通過變頻控制器自動調(diào)整壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速（變頻范圍50%~130%），使系統(tǒng)內(nèi)冷媒的循環(huán)流量得以改變，進(jìn)而對制冷量進(jìn)行自動控制以符合使用要求，從而能保證在負(fù)荷變化范圍內(nèi)，壓縮機(jī)以較高的效率運(yùn)行。VRF空調(diào)系統(tǒng)在部分負(fù)荷時(shí)的能效比相當(dāng)高，當(dāng)部分負(fù)荷率在40%～60%之間變化時(shí)，VRF空調(diào)系統(tǒng)的能效比相對最高[4]?？梢?，列車在多變的氣候條件下，大部分時(shí)間空調(diào)處于低負(fù)荷工況，VRF空調(diào)系統(tǒng)在低負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)能耗小，能效比更高，故可有效地節(jié)約能源。（2）VRF空調(diào)系統(tǒng)擁有一套方便、專用的微電子系統(tǒng)，能提供控制、檢測、管理包括能量消耗等項(xiàng)目的各項(xiàng)功能，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)越的控制功能：a．成組控制，通過遙控器連接機(jī)組；b．區(qū)域控制，將幾組作為一個(gè)區(qū)域，通過集中遙控器上的操作按鈕對其進(jìn)行控制；c．組塊控制，用集中檢測面板控制整個(gè)系統(tǒng)，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)站、主站傳送到集中檢測面板上。靈活的控制系統(tǒng)尤其適用于列車臥鋪車廂，可以分別獨(dú)立的對各包廂單元進(jìn)行調(diào)溫、除濕、控制風(fēng)速多功能控制，從而保證各臥鋪包廂的舒適性。（3）VRF系統(tǒng)由一臺室外機(jī)和數(shù)臺室內(nèi)機(jī)組成，因而又稱為多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)。多臺不同種類的室內(nèi)機(jī)由一個(gè)冷媒管路連接，每一臺室內(nèi)機(jī)可以根據(jù)控制單元的要求，進(jìn)行獨(dú)立的制冷或制熱的運(yùn)轉(zhuǎn)。目前變制冷劑流量最先進(jìn)的空調(diào)技術(shù)，室內(nèi)機(jī)數(shù)量可多達(dá)16臺，并可進(jìn)行獨(dú)立的控制；由于VRF技術(shù)解決了回油運(yùn)轉(zhuǎn)問題，使室外機(jī)與室內(nèi)機(jī)之間的冷媒管長度延至l00m，室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)之間的高低差增加至50m，各室內(nèi)機(jī)之間高差可允許15m。2軟臥車廂的立面特點(diǎn)和負(fù)荷特點(diǎn)（1）軟臥車廂車體長25米，每節(jié)有10個(gè)包廂，依次排列相連接。各包廂尺寸相同、方位一致，包廂外是公共通道，沒有可供休息桌椅，乘客主要在包廂內(nèi)休息；（2）包廂尺寸：2.05×2×2.54（長×寬×高：米），每個(gè)包廂分上、下鋪共4個(gè)鋪位，包廂內(nèi)立面空間小，乘客只能在鋪位坐立和躺臥，其它活動區(qū)域很小；（3）整節(jié)車廂呈狹長形，車內(nèi)定員為41人(包括1名乘務(wù)員)。車體6個(gè)表面均為散熱面，車廂冷、熱負(fù)荷大，各包廂冷、熱負(fù)荷基本相同；（4）車廂內(nèi)溫度冬季應(yīng)不低于22℃，夏季不高于26℃，應(yīng)保持空氣新鮮；（“鐵標(biāo)”規(guī)定）軟臥車廂相對硬座、硬臥車廂車內(nèi)人員少，新風(fēng)負(fù)荷和新風(fēng)量較?。话鼛麅?nèi)舒適性要求高，各鋪位空間溫度場和微風(fēng)速場應(yīng)盡可能均勻穩(wěn)定。根據(jù)軟臥車廂的立面特點(diǎn)和負(fù)荷特點(diǎn)，VRF空調(diào)系統(tǒng)的多聯(lián)機(jī)方式符合列車軟臥緊湊包廂分隔的立面形式,適用于軟臥車廂狹長空間的冷量輸送。本文提出采用變冷媒流量空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)替代單元式空調(diào)機(jī)組的新思路，對列車軟臥車廂使用VRF空調(diào)系統(tǒng)做管路設(shè)計(jì)。3列車軟臥車廂VRF空調(diào)系統(tǒng)管路設(shè)計(jì)3.1新風(fēng)管路如圖1，列車軟臥車廂采用VRF空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng),外部空氣通過車體一側(cè)新風(fēng)口、新風(fēng)吸入箱，經(jīng)過濾網(wǎng)過濾后進(jìn)入全熱交換器，與車廂內(nèi)排風(fēng)熱濕交換后，新風(fēng)由新風(fēng)管道送至每個(gè)臥鋪包廂吊頂內(nèi)的靜壓箱。新風(fēng)與室內(nèi)機(jī)處理后的回風(fēng)在其中充分混合后送至各個(gè)軟臥包廂中。老圖損1及煙軟臥車餓廂催VR蹤F英系統(tǒng)送風(fēng)示意曾圖相3.2沸逐回風(fēng)管路憐軟臥包廂頂部某送風(fēng)在室內(nèi)循瘦環(huán)后，沿包廂震底部的出風(fēng)格冰柵排出到包廂崇外的行人走廊妨。如栽圖首2扭，在每個(gè)臥鋪睜間吊頂上分別稍安裝一臺室內(nèi)譽(yù)機(jī)組，室內(nèi)機(jī)憑連接回風(fēng)口設(shè)院置在臥鋪間對櫻面車窗以上，傷回風(fēng)經(jīng)由走廊征側(cè)壁吸入回風(fēng)餡口，再由回風(fēng)抓管引入室內(nèi)機(jī)蜓處理。這種送長回風(fēng)方式，不杜同于列車單元定空調(diào)機(jī)組僅在掃車廂走道門外清吊頂處設(shè)置一永個(gè)的集中回風(fēng)獨(dú)口，防止集中關(guān)回風(fēng)混雜的煙殲氣在負(fù)壓作用埋下又誘引入車抗廂臥鋪間，從樸而有效避免空枯氣二次污染。愁圖洋2榜史軟臥包廂送回莖、風(fēng)示意圖衛(wèi)3.3憐現(xiàn)排風(fēng)系統(tǒng)而VR殃F途空調(diào)系統(tǒng)的排棵風(fēng)一部分由全咳熱交換器與新危風(fēng)熱量交換后班排出。設(shè)計(jì)時(shí)刻，室內(nèi)排風(fēng)可級以從車廂內(nèi)臥借鋪包廂吊頂上銅接小段風(fēng)管直斬接吸入，經(jīng)過度換熱機(jī)熱交換擔(dān)后連接由排風(fēng)院管引至車廂底田部排出。另外墓部分廢排氣由競廢排風(fēng)機(jī)通過箭車底的橫向風(fēng)導(dǎo)道與軟臥車廂序包廂外走廊側(cè)織壁的風(fēng)道相連溫，吸入廢排氣嫂至車體外，為欲保證車廂內(nèi)正榜壓，廢排風(fēng)機(jī)晚與壓力保護(hù)閥守連接。高3.4畝謝冷凝水管管路箏設(shè)計(jì)襲VR雜F忙空調(diào)系統(tǒng)的每盲臺室內(nèi)機(jī)都引堪出一條冷凝水棋管，并由一條苗總冷凝管道順夏次的按宏照覆1懶%練的坡度連接，暗一起排到列車鹿洗漱間或衛(wèi)生堵間。冷凝水管儉直接從室內(nèi)機(jī)雁的凝水盤底部匯引出，凝水盤犁不存水，可以昂減少滋生細(xì)菌軌現(xiàn)象發(fā)生。艦3.5傾違冷媒管路設(shè)計(jì)賢VR什F燭空調(diào)系統(tǒng)室外罪機(jī)與室內(nèi)機(jī)冷儲媒配管連接方畢式有三種：線枕性分流方式、談端管分流方式費(fèi)和組合方式。翠制冷壓縮機(jī)吸鉗氣管路過長會睛引起制冷系統(tǒng)判的制冷能力降勁低和單位制冷胸量耗電量的增膛加，所以必須熱綜合考慮配管物與節(jié)能兩方面柳的因素。軟臥怠車廂上選用的味是線性分流方起式，如代圖粒3疑所示。通過冷熄媒分歧管和管穴道接頭將各室潤內(nèi)機(jī)順次連接宜在一起，這種和配管方式特別培適用于列車車啟廂這種縱深較設(shè)長的空間。因農(nóng)每間包廂外形決尺寸相當(dāng)，空株調(diào)負(fù)荷也相當(dāng)慰，室內(nèi)機(jī)選擇茂同一型號，并錦且安裝在各包比廂吊頂同一標(biāo)騙高上，所以冷貓媒管路設(shè)計(jì)簡走單，不需要分寒區(qū)。目前冷媒彩配管采用同徑您化管道系統(tǒng)技巾術(shù)，只需冷媒教主管道管徑相賢同就可以應(yīng)用殘。由于采用統(tǒng)譯一管徑，管道垂施工和管徑選抖擇大量簡化，翠系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定駐并且易于維護(hù)派。可圖恭3戚軟臥車勿廂膊VR排F貌空調(diào)系統(tǒng)慚冷媒管路線性旱分布方式題根據(jù)車廂尺寸稱和室內(nèi)、外機(jī)斧的布置，設(shè)計(jì)際配管長度為記60m演。連VR限F直系統(tǒng)室內(nèi)機(jī)以螞冷另媒羞R2掃2附作為傳熱介質(zhì)蠶，其傳送的冷分量幾乎是以等補(bǔ)流量水辟的設(shè)1臭0申倍、空氣拒的猜2敲0模倍，所以列車煩車廂空調(diào)的冷探媒配管管徑很洪小，（毯以邊10H折P勿的室外機(jī)為例儀，對應(yīng)冷媒管勻管幼徑摩φ規(guī)28.6mm梁，外加不足懲10mm渠厚的高效的橡職塑保溫材料。拆）無需如傳統(tǒng)靜的暗空調(diào)系統(tǒng)那樣影占據(jù)大量的管大道空間。系統(tǒng)禍采用冷媒直接饒蒸發(fā)式供冷，哲省去了水系統(tǒng)究換熱的能量傳憑遞環(huán)節(jié)，從而瓶減少了輸送耗悼能及冷媒輸送霜中的能量損失雅。4結(jié)論孕變制冷劑通風(fēng)屋空調(diào)系統(tǒng)既能秧體現(xiàn)車廂內(nèi)各恰包廂的立面和惜負(fù)荷一致性，宋又可以滿足各爸包廂空調(diào)的獨(dú)森立性控制和舒望適性調(diào)節(jié)要德求按,僚同時(shí)實(shí)現(xiàn)列車筒低負(fù)荷條件下刻的節(jié)能。通過肝管路設(shè)荒計(jì)慕,陡正說明軟臥車廂盯使梳用蟲VR專F付空調(diào)系統(tǒng)的可寫行性。列車采痛用斤VR咳F作空調(diào)系統(tǒng)的舒姓適性和安全性盛需要進(jìn)一步研新究和實(shí)驗(yàn)分析蓋。參考文獻(xiàn)旨1州.病彥啟茅森書.怒論多聯(lián)式空調(diào)飛機(jī)虹組閥.耗暖通空岡調(diào)虹,2002,秋32(5):夠2雨～但4映2貴.栽劉希且女窯.主變頻技術(shù)在列蟻車空調(diào)系統(tǒng)中蘿應(yīng)用的思商考