按钮式无压风门(简要了解地铁车组空调和通风设计)

设计标准及依据：

空调系统主要根据XX地铁2号线项目车辆合同，并参照以下标准进行设计：

GB/T 7928 地铁车辆通用技术条件

EN14750-1 铁路应用-城市及城郊轨道车辆-第1部分：舒适性参数

EN14813 铁路应用-司机室空调系统

TB/T1804-2009 铁道客车空调机组

TB/T1957 铁路空调客车热工计算方法

EN378 制冷系统和热泵-安全和环境要求

EN779 一般通风用颗粒空气过滤器过滤性能测定

DIN5510 铁路机车车辆预防性防火

制冷采暖负荷计算：

隧道计算参数：夏季：tW=35℃，ΦW=65%。冬季：tW=0℃。

车内空气计算参数：夏季：tN=27℃，ΦN=65%。冬季： tN=15℃, t司机室=15℃。

车体平均传热系数：K =2.4 W/m2·K。

车体传热面积：F=198m2。

总送风量：8500m3/h。

新鲜空气量：2600m3/h。

地铁车内定员AW2：

Tc车：（230＋1）人；M车：250人。

旅客人均散热量：显热散热量64W，潜热散热量52.3W，总散热量116.3W。

客室夏季制冷计算结果：

根据地下条件的制冷负荷计算结果，XX二号线一期工程项目车辆夏季空调制冷量需求最大约为59kW。考虑到保留一定的余量，每节车拟采用两台额定制冷量为35kW的空调机组，每节车辆额定制冷量不小于70kW，完全可以满足车辆空调制冷的要求，并且有足够的余量。

客室冬季采暖计算结果：

根据地下条件的采暖负荷计算结果，XX2号线一期工程项目车辆冬季空调制热量需求最大为11.603kW。考虑到保留一定的余量，每节车拟在每台空调机组内布置5kW的电加热器及客室座椅下方均匀布置电加热器，Tc车额定制热量不小于15kW，Mp/M车额定制热量不小于16.5kW完全可以满足车辆空调采暖要求，并且有一定的余量。

空调系统结构：

空调系统主要包括：

主要部件：

单元式空调机组（冷暖型）；

空调柜(含空调控制单元、控制面板、紧急逆变器）；

司机室通风单元（仅Tc车）；废排装置；风道系统；

客室电加热器。

控制系统：空调控制系统；司机室控制界面。

空调系统整体布置：

空调机组安装在车厢顶部1/4和3/4位置。

空调控制单元、控制面板、紧急逆变器安装在车内空调控制柜中。

空调系统布置：

1.司机室通风单元 2.风道 3.空调机组 4.废排装置 5.空调控制柜

客室座椅电加热器布置：

客室座椅下方均匀布置数个500W的电加热器，Tc车客室座椅电加热功率为5kW，Mp/M车客室座椅电加热功率为6kW。

单元式空调机组参数及结构：

额定制冷量：35 kW

额定送风量：4250m3/h

额定新风量：1300m3/h

紧急通风量：1600m3/h

重 量：750 kg

空调机组为单元式机组。采用不锈钢外壳，蒸发腔盖板通过方孔锁紧固，易于拆卸维修。

空调机组为单元式机组。采用不锈钢外壳，蒸发腔盖板通过方孔锁紧固，易于拆卸维修。

每个空调机组包含一个压缩冷凝单元和一个空气处理单元。

机械连接：通过至少6个带橡胶减振器的安装座安装在车体结构上。

电气连接：设有2个电气连接器，设在空调机组两侧。

空调机组与车体连接方式：

空调机组出风口通过橡胶密封件与车体相连，可以有效地防雨水和和冷凝水进入客室内。这种方式密封安全可靠，长时间的运营也不会出现漏雨问题。

单元式空调井排水方案：

每个空调安装井设有四个排水孔，通过四个排水管将空调冷凝水及雨水排至车体雨檐，再经雨檐流到车辆端部的排水槽排至车下。

紧急逆变器：

在车载辅助交流电源系统发生故障时，通过蓄电池供电的紧急逆变器自动开始工作，向空调机组通风机提供交流电源，通风机工作向车内送风。此时回风调节阀被关闭，空调通风机向车内输送不少于45分钟约3200m3/h的全新风。

当空调交流电源恢复正常后，空调和通风系统将自动恢复正常运行状态。

紧急逆变器安装在每节车的空调电气柜中。

司机室通风单元：

司机室内配备一个通风单元，安装在A车司机室天花板上。空调风从相邻客室的风道经通风单元引入到司机室。

司机室通道门设有排气格栅通往客室，司机室多余的空气通过格栅排到客室。

风量分三档（240、410、645m3/h）手动可调，司机室获得的最大冷量超过5kW，可以满足不同条件下的要求。

司机室通风单元中装有通风机，使客室送风增压后通过6个可调喷嘴送出，送风方向可多向调节。

通风单元内置2kW的电加热器，能确保冬季室外0℃，司机室内温度不低于15℃。

废排方案：

与新风量相等的车内废气通过废排装置排出车外。每节车车顶安装4个废排装置，利用车内正压，通过侧墙板与侧顶板之间的间隙，将车内多余的空气排出车外。

风道系统：

风道采用均匀静压送风风道(包括空调机组下方的送风道），车厢内无送风死角，车内温度场更加均匀。

风道采用铝合金材料。

空调控制概述：

每节车设空调控制系统，该系统采用微机控制方式。

控制单元采用可编程微处理控制器。每个控制单元控制一节车的两台空调机组。

控制器、接触器、继电器和断路器等电气部件集成在空调控制板上，安装在车内空调控制柜中。

控制器电压为110V DC。

控制器可通过数据接口与笔记本电脑方便地交换数据。

详细空调系统控制方案将在下一阶段提供。

空调控制系统主要功能：

温度控制；经接触器指挥各部件工作；

空调机组各部件的保护功能；

通过MVB总线与列车网络通信；

提供故障诊断功能，并能经数据交换接口提供数据下载和检测；

司机台钥匙关闭后，列车空调保持最新指令状态，并在下次启动列车时，按该状态启动空调。

空调电气柜：

每节车设有一个空调控制板，安装在客室空调电气柜中的车体侧墙结构上。空调控制单元以及其它所有空调控制所需要的元器件均安装在控制板上。

紧急逆变器安装在控制板下方。

控制板上设有温度调节旋钮开关，设有自动、关断、测试1、测试2、22℃、24℃、26℃、28℃。

空调系统功能模式：

根据具体情况，空调系统能够自动运行在以下功能模式：

预冷模式；正常制冷模式；预热模式；制热模式；

通风模式；紧急通风模式。

空调温度控制：

空调系统温度控制将参考UIC 553标准。具体控制方案将在设计阶段进一步确认。

制冷和采暖的温度和档位控制将优先根据系统计算结果，自动运行在相应档位。

空调本车控制：

每台空调机组的控制模式可分为下列几种：

关闭；自动；测试（包括测试1和测试2）；

手动模式（包括22℃、24℃、26℃、28℃）。

本车控制模式：

控制模式采用本车控制优先方式，即空调系统优先根据本车温度选择开关设置的温度进行控制。

当本车温度选择开关设在“自动”位时，空调系统服从司机室的集中控制。在正常运行时，所有空调开关都可设置成“自动”位。

当检修维护人员在客室内操作时，可以将选择开关手动模式的其中一个位置时，可以相应地对单个客室温度进行调整。

控制开关转至“测试1”或“测试2”位，空调机组1或空调机组2将进行一次自检，用于检修人员的调试和维修。

网络故障条件下空调运行模式：

当MVB网络发生故障时，空调系统首先判断380V电源是否正常。如果检测到380V电源正常，则空调系统运行在通风模式，此时通风机正常工作，压缩机和冷凝风机不工作；如果检测不到380V电源，则空调系统进入紧急通风模式。

当MVB网络正常后，空调系统恢复正常工作模式。

MMI空调设置界面：在MMI空调界面中设置整列车的温度，可在-2K、-1K、+1K、+2K之间调节。

客室空调气流组织：

送风：在空调机组通风机的作用下，车外新风进入空调机组，与从车内吸入的回风混合过滤，经冷却后，通过风道和沿着车体长度方向布置的送风格栅均匀地送到客室各处。

回风：从安装在客室顶板的回风格栅吸入，经过回风道和空调机组底部的回风口进入空调机组，经处理后供循环使用。

排风：与新风量等量的车内空气（2600m³/h）从室内顶板缝隙处通过侧顶板与侧墙板之间的缝隙进入客室内顶板上方空间，再通过车顶的废排装置排出车外。

空调机组气流示意：

空调机组采用底部送风、底部回风型式。新风口设在机组两侧。

整车气流组织示意：

空调系统的特点：

每台空调机组采用2台卧式涡旋压缩机，能够在满足限界的基础上，获得较大的制冷量，这使得夏季车辆所需制冷量有一定的余量且完全满足需要。

制冷量可根据需要进行0、50%、100%等多档调节，多档调节可以使空调机组制冷更加节能，同时使车厢内舒适度更高。

空调机组新风入口设有可以自动调节的新风门，可以根据要求调节新风量的大小，进而减少新风带来的热负荷。

空调机组采用下部送风，送风距离较短，可选用低风压的风机，有利于降低噪音。

单元式空调机组采用两台独立的压缩机，当一台压缩机故障时，单台空调机组失去50%的制冷量，整车失去25%的制冷量。

空调机组2套独立的制冷循环系统，每套制冷循环都能提供制冷功能。这使得空调机组在有一套制冷循环故障时，另外一套制冷循环能正常工作，使空调机组有50%制冷能力，整车拥有75%的制冷能力。

新风调节方案：

新风消耗的能源是空调系统功耗中较大的部分，一般占空调系统能耗的40%以上。为此，空调系统设有新风调节功能，可根据载客量信号自动调整新风量的大小，达到节约能源的目的。新风量的大小通过调整新风门的开启角度来实现，新风门的控制档位分为全闭、1/3开、2/3开和全开四档。

通过新风控制，人均新风量＞10m³/h，满足相关标准的要求，且大大降低了客室内夏季和冬季冷热负荷，有效地节约能源，避免浪费。

当隧道发生火灾时，司机可以通过MMI上的新风门关闭按钮将新风门完全关闭，此时空调将全回风运行，避免将隧道中的烟气带入客室。

整车空调通讯网络示意图：

本文来源于互联网，作者：中国南车。暖通南社整理编辑。