第四章-通風系統

第四章-通風系統第一頁，共69頁。本章內容簡介第一節(jié)通風系統的組成第二節(jié)合理的氣流組織第三節(jié)空氣凈化第四節(jié)誘導通風第五節(jié)應急通風第六節(jié)典型動車組通風系統介紹2第二頁，共69頁。通風系統是空調裝置的重要組成部分，其作用是將經過處理的空氣輸送和分配到客室并獲得合理的氣流組織，同時還將客室內污濁的空氣排出室外，使室內的空氣參數滿足設計的要求。列車的通風系統除了可以給乘客提供新鮮空氣外，它的另一項功能就是保證車廂內具有適當的氣壓，即當車外氣壓發(fā)生明顯變化時，通風系統會將車廂內的氣壓維持在一個讓人們感到舒適的水平。第一節(jié)通風系統的組成一、通風系統的作用3第三頁，共69頁。通風系統是客車空調裝置中唯一不分季節(jié)而長期運轉的系統，因此，它的質量狀態(tài)直接影響到旅客的舒適性和空調裝置的經濟性。按照工作動力來區(qū)分，通風系統可分為自然通風系統和強迫通風系統。二、通風系統的特點及分類4第四頁，共69頁。在通風機組的作用下，室外新鮮空氣經新風口吸入車內，經濾塵器過濾并與回風混合后送入空氣處理室，經過蒸發(fā)器冷卻或者由電預熱器預熱，送入主風道，再由各送風口均勻地送入室內。室內空氣的一部分，經回風口、回風道被通風機吸入作為再循環(huán)空氣重復使用；另一部分則經由排風口和排風扇排出車外。通風系統工作過程示意圖5第五頁，共69頁?？蛙嚳諝庹{節(jié)原理圖6第六頁，共69頁。主要部件：通風機進排風裝置風道空氣凈化設備空氣壓力波動控制裝置(高速列車通風系統)三、通風系統的組成7第七頁，共69頁。通風機(組)通風機組是通風系統的動力裝置，由離心式通風機和電動機組成；通風機組一般安裝在車輛端部平頂板上部空間，也可以安裝在車下部，其安裝位置主要取決于空氣處理設備的位置。8第八頁，共69頁。風道形狀和布置將直接影響車內氣流組織和空調效果。空調列車的風道可由各種不同的材料制成，也可有很多不同的構造和斷面形式。作用：輸導空氣，送風系統通過風道把處理好的新鮮空氣輸送到客車車廂內；排風系統通過風道把需要排除的污濁空氣輸送至車外。9第九頁，共69頁。1）主風道作用：將經過空氣冷卻器或預熱器處理后的空氣輸送到客室內。按風道截面沿長度方向是否變化，有變截面和等截面風道之分。10第十頁，共69頁。2）回風道作用：車廂與通風機之間用于傳輸再循環(huán)空氣。斷面形狀一般根據車內安裝位置和空間大小而定?？蛙嚿系幕仫L口大部分設在客室內通風機端端壁的下部，采用集中回風方式。11第十一頁，共69頁。3）排風道用來排除車內污濁空氣，所以其一端連接在排風口，而另一端與排風扇相連或與自然通風器連接。由于外界新鮮空氣不斷被送入車內，與其等量的車內污濁空氣就由排風口和排風道被排出車外，以保持車內壓力恒定。12第十二頁，共69頁。吸風口、送風口及其調節(jié)板1）吸風口也稱新風口或進風口，它是新鮮空氣的吸入口。一般布置在裝有通風機端的車門上部，也可設置在車端上部和車頂上部。

13第十三頁，共69頁。2）送風口作用：給車廂分配空氣；其形式對射流的擴散及空間內氣流流型的形成有直接影響。送風口處一般裝有散流器(送風器)；集中送風的通風系統，其送風口一般都沿車頂棚或側壁均勻布置。3）調節(jié)板

作用是調節(jié)通過風道的空氣流量。14第十四頁，共69頁。車內空氣凈化設備

—空氣過濾器

空氣中總是不同程度地含有各種灰塵和雜質。過多的灰塵進入車內，不僅會影響旅客的舒適和健康，也不利于空氣處理設備的正常工作。因此，通風系統中設有空氣過濾器。15第十五頁，共69頁?？諝鈮毫Σ▌涌刂蒲b置如果車內空氣壓力的變化量及變化速度超過一定值，則會刺激旅客的耳鼓膜，引起耳脹耳痛，從而影響乘客的舒適性。日本新干線上的測試結果表明：車內壓力在-0.2kPa以下和+0.2kPa以上時，開啟車門時有“耳感不適”現象；超過+0.5kPa時，車門一打開，旅客將感到極度不適。16第十六頁，共69頁。車內氣壓對人體舒適性影響可用壓力變化速度(壓力變化率)來評價，評價指標分為七級：第一級為200Pa/s，對應于沒有不舒適感覺；第七級為300Pa/s，對應于強烈不舒適感覺；可以忍耐值為三級，約為233.4Pa/s

世界各國對高速列車都有自已的具體要求：日本要求車內的最大壓力變化率，新車不超過200Pa/s，舊車不超過300Pa/s；德國規(guī)定壓力變化率的范圍為：200~400Pa/s17第十七頁，共69頁。我國鐵道部在高速動車組的招標文件中對車內氣壓舒適性作了具體要求：在各車廂的地板下安裝1臺給排氣一體型連續(xù)換氣裝置以控制車內壓力波動；壓力變化的最大值不得超過1000Pa，壓力變化率不應超過200Pa/s。

為減少壓力波影響，保證旅客舒適度，高速車輛必須采取良好的空氣壓力密封，同時需要加裝可控的進排氣控制裝置，以便在車外壓力發(fā)生變化時調節(jié)進排氣口的工作狀態(tài)，防止車內空氣壓力變化過大。18第十八頁，共69頁。日本300系車輛的板簧式壓力緩和裝置19第十九頁，共69頁。壓力緩和裝置的作用效果20第二十頁，共69頁。日本新研制的風量控制式換氣系統一旦壓力傳感器監(jiān)測到車內外壓力的變化超過一定值，則電磁閥動作。通過調節(jié)閥門開度，保持進氣口和排氣口的平衡，使車內壓力變化最小，提高了列車運行舒適度。系統的進、排風口由電磁閥開閉，電磁閥受車內、外壓力傳感器和進、出隧道信息的控制。21第二十一頁，共69頁。CRH5動車組壓力波動控制系統22第二十二頁，共69頁。第二節(jié)合理的氣流組織氣流組織：為了使客車車廂內空氣的溫度、濕度、流速等指標符合人體的舒適性要求，必須使車內空氣合理地流動，通常把對車內空氣“流動”和“分布”的控制稱為氣流組織。氣流組織是通風的核心環(huán)節(jié)。

一、氣流組織的概念23第二十三頁，共69頁。影響氣流組織的因素：影響氣流組織的因素很多，如送風口和回風口的位置、型式、大小、數量，送風射流的參數(送風溫差和送風速度)，車內設施的布置和大小，以及各種熱源分狀況等。氣流組織設計的任務：通過合理選擇送風口、回風口及排風口的數量和位置來組織車內空氣的流動，使車廂內形成比較均勻而穩(wěn)定的溫度、濕度、氣流速度和清潔度。24第二十四頁，共69頁。對溫度梯度的要求：在工作區(qū)內的地面上方0.1m

和1.1m之間的溫差不應大于3℃。二、人體舒適性對氣流組織的要求對風速的要求：舒適性空調冬季室內風速不應大于0.2m/s，夏季不應大于0.3m/s。25第二十五頁，共69頁?？照{客車內部的溫度、相對濕度、氣流速度、污染物濃度等都應滿足一定的要求，而這些參數都直接受車內“空氣流動”和“分布狀況”的影響。氣流的組織形式多種多樣，分類方法也各有所不同，例如，按送、回風口的布置可分為“上送下回”、“上送上回”、“下送上回”及“中送風”等形式；按氣流的組織方式又可分為混合式、置換式、單向流式和局部式等4種形式等等。

三、氣流組織的方式26第二十六頁，共69頁。(a)上側送、同側下回；(b)上側送、對側下回；(c)上側送、上側回；

(d)雙側送、雙側下回；(e)上部兩側送，上回；(f)中側送、下回、上排混合式氣流組織——側送風的室內氣流分布27第二十七頁，共69頁。頂送風的室內氣流分布(a)散流器平送、頂棚回風；(b)散流器向下送風、下側回風工作區(qū)基本上處于混合空氣中工作區(qū)位于向下流動的氣流中，在向下流動的上部是射流混合區(qū)。這種流型的通風效率和換氣效率較高，主要用于有較高凈化要求的場合?；旌鲜綒饬鹘M織——頂送風的室內氣流分布28第二十八頁，共69頁。下部送風的室內氣流分布工作區(qū)內的氣流近似于單向流；換氣效率較高；既節(jié)省冷量，又有較高的室內空氣品質。置換式氣流組織29第二十九頁，共69頁。氣流在空間的斷面上均勻分布單向流的室內氣流分布30第三十頁，共69頁。座椅送風的局部氣流分布局部式氣流組織31第三十一頁，共69頁。

第三節(jié)空氣凈化

空氣凈化的目的是去除空氣中的污染物質，從而控制車內空氣達到潔凈要求。對于鐵路空調客車來說，進入車內的空氣由車外空氣和車內循環(huán)空氣兩部分構成。車外空氣由于受到環(huán)境污染，空氣中包括粉塵、煙霧、微生物、花粉等懸浮污染物，以及如CO、SO2等各種有害氣體。車內循環(huán)空氣受到人的活動和工作過程的污染，如人體呼出CO2、身體散發(fā)出體味并可能帶有病菌。一、空氣凈化的概念32第三十二頁，共69頁。列車空氣調節(jié)設備必須包含空氣凈化裝置；通過凈化處理，使進入車內的空氣能夠達到所要求的潔凈度。空氣潔凈度通常用空氣環(huán)境中空氣含塵量的多少來表示。33第三十三頁，共69頁。一般凈化：對送入空氣只要求進行一般的凈化處理；大多數以控制溫、濕度為主的民用與工業(yè)建筑空調工程均屬于此類。中等凈化：對車廂中空氣中懸浮微粒的質量濃度有一定要求，空調客車車廂內空氣中的含塵量1mg／m3等；超凈凈化：對空氣中懸浮微粒的大小和數量均有嚴格要求。超凈凈化用以滿足某些生產工藝和科學實驗對高潔凈度生產環(huán)境的特殊要求。二、內部空間空氣凈化的要求34第三十四頁，共69頁。三、空氣凈化處理技術1、過濾技術：纖維過濾技術屬于表面過濾技術，空氣中的微粒在纖維過濾材料的表面被捕集。纖維過濾材料對微粒的捕集主要是借助篩濾作用、慣性碰撞作用、攔截作用、以及擴散作用等機理的單獨或聯合作用來實現的。35第三十五頁，共69頁。2、靜電過濾技術(靜電除塵技術)：靜電過濾器工作原理36第三十六頁，共69頁。3、吸附技術：吸附技術是一種主要的空氣凈化技術。原理：固體表面上的分子力處于不平衡或不飽和狀態(tài)，由于這種不飽和的結果，固體會把與其接觸的氣體或液體溶質吸引到自己的表面上，從而使其殘余力得到平衡。固體表面上進行的這種物質吸附現象就稱作吸附。目前在空氣品質處理中應用較廣的吸附劑主要是顆?；钚蕴亢突钚蕴坷w維。37第三十七頁，共69頁。4、光催化凈化：光催化凈化是基于光催化劑在紫外線照射下具有的氧化還原能力而凈化污染物的一項技術。光催化是以光為能量激活催化劑，反應在常溫下就能進行。在光催化反應中，用紫外光為光源，激發(fā)產生的活性自由基與污染物反應，將空氣中的微量有害氣體及人體散發(fā)的異味氣體徹底分解為無臭、無害產物，因此可以從根本上消除室內空氣污染物對人體健康的危害。38第三十八頁，共69頁。5、空氣負離子：

空氣負離子凈化空氣的原理：空氣負離子能夠附著在固相或液相污染物微粒上形成大離子，大離子會借助凝結和吸附作用而沉降下來。以此實現對空氣的凈化。39第三十九頁，共69頁。6、臭氧：臭氧(O3)是一種強氧化劑。臭氧在室內空氣凈化中的應用是將臭氧直接與室內空氣混合，或將臭氧直接釋放到室內空氣中去，利用臭氧極強的氧化作用，達到滅菌消毒的目的。由于將臭氧直接釋放到空氣中，整個室內空間，包括該空間內的所有物品周圍，都充滿了臭氧氣體，因而消毒滅菌范圍廣。臭氧能夠氧化有機物，因而也能和構成人體的有機物發(fā)生反應，如果使用不當，臭氧也能危害人體健康。40第四十頁，共69頁。

第四節(jié)誘導通風誘導通風系統：誘導通風是客車空調中主要的一種通風形式。把采用“誘導器”做為通風系統末端裝置(送回風口)的空調系統稱為“誘導通風系統”。41第四十一頁，共69頁。一、誘導通風的工作原理誘導空調系統1-混合箱；2-噴嘴；3-靜壓室；4-通風機；5-集中空氣處理箱42第四十二頁，共69頁。二、誘導器簡介誘導器：誘導器是誘導通風的送風設備，由“外殼”、“噴嘴”、“靜壓箱”和“一次風聯接管”、“熱交換器(盤管)等幾部分組成。43第四十三頁，共69頁。誘導器的結構示意圖(a)立式；(b)臥式；(c)立式雙面1-一次風連接管；2-靜壓箱；3-噴嘴；4-二次盤管；5-混合段；6-旁通風門；7-凝水盤；8-導流板44第四十四頁，共69頁。三、誘導通風的特點誘導通風最明顯優(yōu)點是設備緊湊、風道尺寸小；經過空氣冷卻器去濕冷卻后的一次風的溫度，不受送風溫差的限制。45第四十五頁，共69頁。

第五節(jié)應急通風一、應急通風的概念應急通風：指當交流動力電源失效時，空調系統由蓄電池通過逆變器給風機供電，進而向車內送入新風的過程。主要目的是保障旅客的生命安全，而不是提供舒適性環(huán)境；因此應急通風對系統的基本要求是，能夠在盡可能長的時間內向客室提供乘客所需的最小新風量。46第四十六頁，共69頁。二、應急通風系統的特殊設備

除了供電方式不同之外，應急通風和常規(guī)通風過程在原理上沒有根本性的差別。適合于空調風機使用的逆變電源是應急通風系統的關鍵設備。當列車外部交流回路失電時，該電源將直流電逆變成三相交流電，繼續(xù)給通風機供電，使通風機繼續(xù)工作，又稱緊急逆變器。47第四十七頁，共69頁。

第六節(jié)典型動車組通風系統介紹一、國外高速客車通風系統

日本主要采用車頂中央風道送風、散流器或條縫式送風口向下送風的通風方式，即便是空調機組及送風機設置在車下，也要通過側墻垂直風道將風送到車頂送風道中，然后再送到車內；德國ICE型高速客車采用的也是車頂下送風的通風方式，但送風末端一般為多孔板；法國TGV系列高速客車空調機組基本安裝在車下，在地板兩側設置風道，通過設置在窗下的誘導器送風。48第四十八頁，共69頁。二、我國270km/h高速列車的通風系統270km/h高速列車氣流組織示意圖氣流組織采用非等溫受限射流兩側出風形式送風特點：①允許較大的送風速度，使客室頂板內風道截面相應減小，提高客室內頂板高度，增加乘客舒適度和內裝的美感。

②氣流在客室每一個截面形成閉環(huán)，不但截面的速度場、溫度場均勻性好，而且該送風方式使整個工作區(qū)都處于回流之中，避免了直吹。

49第四十九頁，共69頁。三、CRH1動車組通風系統CRH1動車組客室采用分體式空調裝置(原型車為整體式空調，設置于車輛的端部)；司機室有一個布置在車頂上的單元式空調機組。空氣處理單元設在車頂中部，供風由兩邊的矩形主風道，經消音器和散流器流入客室。排風單元設置于每節(jié)客車車廂端部的車頂和天花板之間。空調布置圖風道及風口布置圖廢排單元布置圖50第五十頁，共69頁。51第五十一頁，共69頁。CRH1動車組二級風道系統在車體頂部的布置CRH1動車組主風道系統在車體頂部的布置送風風道消音器加熱器廁所送風口主風道送風口三、CRH1動車組通風系統52第五十二頁，共69頁。CRH1送風風道在車體上的布置1.車體通風風道2.主送風風道3.軟管4.二級送風風道5.側墻加熱器53第五十三頁，共69頁。CRH1客室通風系統54第五十四頁，共69頁。CRH1空氣處理單元送風、回風和新風流動方向示