變制冷劑流量空調(diào)系統(tǒng)在列車軟臥車廂中應用新概念

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,做VRF空調(diào)系統(tǒng)管路設計分析。關鍵字：變制冷劑流量空調(diào)系統(tǒng)列車軟臥車廂管路設計0前言我國經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展，客觀上對交通和運輸提出了更高的要求。鐵路作為交通運輸市場的傳統(tǒng)主導，近年來卻面臨著高速公路和民航運輸?shù)木薮筇魬?zhàn)。近期國家不僅規(guī)劃建設跨省鐵路項目沿海鐵路（上海—寧波—深圳—香港快速鐵路），以實現(xiàn)全國范圍“四橫四縱”鐵路快速客運通道構想，而且正在積極籌建中巴鐵路，實現(xiàn)我國新疆與巴基斯坦的陸上交通，以及建設中緬鐵路—西南出海鐵路大通道，架設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)略定位的基礎上，具有新的戰(zhàn)略意義。對于鐵路客運市場來說，實現(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)通風系統(tǒng)一方面需要有條件的吸收引進世界最新科技成果，一方面需要加強自主創(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)機組，這種列車空調(diào)的控制系統(tǒng)簡單,僅能通過控制機組的開停對機組進行安全保護和對客車車廂內(nèi)進行溫度控制,難以滿足極不穩(wěn)定的列車空調(diào)運行工況,不能滿足乘客對舒適性的要求。又由于空調(diào)通風機始終滿負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài),不能根據(jù)熱、濕負荷變化而調(diào)節(jié),造成嚴重的能耗浪費。[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用。VRF系統(tǒng)的特點可以有效解決現(xiàn)有列車單元式空調(diào)機組的不足。1VRF系統(tǒng)的特點（1）VRF系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)負荷情況，通過變頻控制器自動調(diào)整壓縮機轉(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，進而對制冷量進行自動控制以符合使用要求，從而能保證在負荷變化范圍內(nèi)，壓縮機以較高的效率運行。VRF空調(diào)系統(tǒng)在部分負荷時的能效比相當高，當部分負荷率在40%～60%之間變化時，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，大部分時間空調(diào)處于低負荷工況，VRF空調(diào)系統(tǒng)在低負荷狀態(tài)下運行時能耗小，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目的各項功能，可以實現(xiàn)優(yōu)越的控制功能：a．成組控制，通過遙控器連接機組；b．區(qū)域控制，將幾組作為一個區(qū)域，通過集中遙控器上的操作按鈕對其進行控制；c．組塊控制，用集中檢測面板控制整個系統(tǒng)，監(jiān)控數(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，可以分別獨立的對各包廂單元進行調(diào)溫、除濕、控制風速多功能控制，從而保證各臥鋪包廂的舒適性。（3）VRF系統(tǒng)由一臺室外機和數(shù)臺室內(nèi)機組成，因而又稱為多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)。多臺不同種類的室內(nèi)機由一個冷媒管路連接，每一臺室內(nèi)機可以根據(jù)控制單元的要求，進行獨立的制冷或制熱的運轉(zhuǎn)。目前變制冷劑流量最先進的空調(diào)技術，室內(nèi)機數(shù)量可多達16臺，并可進行獨立的控制；由于VRF技術解決了回油運轉(zhuǎn)問題，使室外機與室內(nèi)機之間的冷媒管長度延至l00m，室內(nèi)機與室外機之間的高低差增加至50m，各室內(nèi)機之間高差可允許15m。2軟臥車廂的立面特點和負荷特點（1）軟臥車廂車體長25米，每節(jié)有10個包廂，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），每個包廂分上、下鋪共4個鋪位，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?。唬?）整節(jié)車廂呈狹長形，車內(nèi)定員為41人(包括1名乘務員)。車體6個表面均為散熱面，車廂冷、熱負荷大，各包廂冷、熱負荷基本相同；（4）車廂內(nèi)溫度冬季應不低于22℃，夏季不高于26℃，應保持空氣新鮮；（“鐵標”規(guī)定）軟臥車廂相對硬座、硬臥車廂車內(nèi)人員少，新風負荷和新風量較??；包廂內(nèi)舒適性要求高，各鋪位空間溫度場和微風速場應盡可能均勻穩(wěn)定。根據(jù)軟臥車廂的立面特點和負荷特點，VRF空調(diào)系統(tǒng)的多聯(lián)機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)通風系統(tǒng)替代單元式空調(diào)機組的新思路，對列車軟臥車廂使用VRF空調(diào)系統(tǒng)做管路設計。3列車軟臥車廂VRF空調(diào)系統(tǒng)管路設計3.1新風管路如圖1，列車軟臥車廂采用VRF空調(diào)送風系統(tǒng),外部空氣通過車體一側新風口、新風吸入箱，經(jīng)過濾網(wǎng)過濾后進入全熱交換器，與車廂內(nèi)排風熱濕交換后，新風由新風管道送至每個臥鋪包廂吊頂內(nèi)的靜壓箱。新風與室內(nèi)機處理后的回風在其中充分混合后送至各個軟臥包廂中。老圖損1及煙軟臥車餓廂催VR蹤F英系統(tǒng)送風示意曾圖相3.2沸逐回風管路憐軟臥包廂頂部某送風在室內(nèi)循瘦環(huán)后，沿包廂震底部的出風格冰柵排出到包廂崇外的行人走廊妨。如栽圖首2扭，在每個臥鋪睜間吊頂上分別稍安裝一臺室內(nèi)譽機組，室內(nèi)機憑連接回風口設院置在臥鋪間對櫻面車窗以上，傷回風經(jīng)由走廊征側壁吸入回風餡口，再由回風抓管引入室內(nèi)機蜓處理。這種送長回風方式，不杜同于列車單元定空調(diào)機組僅在掃車廂走道門外清吊頂處設置一永個的集中回風獨口，防止集中關回風混雜的煙殲氣在負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、風示意圖衛(wèi)3.3憐現(xiàn)排風系統(tǒng)而VR殃F途空調(diào)系統(tǒng)的排棵風一部分由全咳熱交換器與新危風熱量交換后班排出。設計時刻，室內(nèi)排風可級以從車廂內(nèi)臥借鋪包廂吊頂上銅接小段風管直斬接吸入，經(jīng)過度換熱機熱交換擔后連接由排風院管引至車廂底田部排出。另外墓部分廢排氣由競廢排風機通過箭車底的橫向風導道與軟臥車廂序包廂外走廊側織壁的風道相連溫，吸入廢排氣嫂至車體外，為欲保證車廂內(nèi)正榜壓，廢排風機晚與壓力保護閥守連接。高3.4畝謝冷凝水管管路箏設計襲VR雜F忙空調(diào)系統(tǒng)的每盲臺室內(nèi)機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，可以昂減少滋生細菌軌現(xiàn)象發(fā)生。艦3.5傾違冷媒管路設計賢VR什F燭空調(diào)系統(tǒng)室外罪機與室內(nèi)機冷儲媒配管連接方畢式有三種：線枕性分流方式、談端管分流方式費和組合方式。翠制冷壓縮機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長的空間。因農(nóng)每間包廂外形決尺寸相當，空株調(diào)負荷也相當慰，室內(nèi)機選擇茂同一型號，并錦且安裝在各包比廂吊頂同一標騙高上，所以冷貓媒管路設計簡走單，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，只需冷媒教主管道管徑相賢同就可以應用殘。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)運行穩(wěn)定駐并且易于維護派?？蓤D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)、外機斧的布置，設計際配管長度為記60m演。連VR限F直系統(tǒng)室內(nèi)機以螞冷另媒羞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流量水辟的設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勿的室外機為例儀，對應冷媒管勻管幼徑摩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結論孕變制冷劑通風屋空調(diào)系統(tǒng)既能秧體現(xiàn)車廂內(nèi)各恰包廂的立面和惜負荷一致性，宋又可以滿足各爸包廂空調(diào)的獨森立性控制和舒望適性調(diào)節(jié)要德求按,僚同時實現(xiàn)列車筒低負荷條件下刻的節(jié)能。通過肝管路設荒計慕,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一步研新究和實驗分析蓋。參考文獻旨1州.病彥啟茅森書.怒論多聯(lián)式空調(diào)飛機虹組閥.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.主變頻技術在列蟻車空調(diào)系統(tǒng)中蘿應用的思商考