地铁车辆空调制冷系统的节能设计

《地铁车辆空调制冷系统的节能设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、地铁车辆空调制冷系统的节能设计摘要在地铁车辆空调机组中，其制冷系统主要由压缩机、冷凝器、蒸发器及节流装置基本组成，在整个系统中循环流动的制冷工质为制冷剂。制冷系统的设备设计及参数选择合理，可以提高整个系统的制冷效果，实现节能降耗，获得最佳的经济效益。关键词车辆空调制冷系统节能中图分类号：TP273文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2015.01.0691制冷剂的选择对于空调所使用的制冷剂，一般要满足以下要求：（1）临界温度要高，凝固温度要低。这是对制冷剂性质的基本要求。临界温度高，便于用一般的冷却水或空气

2、进行冷凝；凝固温度低，以免其在蒸发温度下凝固，满足较低温度的制冷要求。（2）在大气压力下的蒸发温度要低。这是低温制冷的一个必要条件。（3）压力要适中。蒸发压力最好与大气压相近并稍高于大气压力，以防空气渗入制冷系统中，从而降低制冷能力。冷凝压力不宜过高，以减少制冷设备承受的压力，以免压缩功耗过大并可降低高压系统渗漏的可能性。7（4）单位容积制冷量要大。这样在制冷量一定时，可以减少制冷剂的循环量，缩小压缩机的尺寸。（5）导热系数要高，粘度和密度要小。以提高各换热器的传热系数，降低其在系统中的流动阻力损失。2冷凝器及参数选择冷凝器是制冷系统中

3、重要的换热设备，其作用是将从压缩机出来的高温高压的制冷剂蒸气的热量传递给冷却介质――水或空气，而形成高稳高压的过冷液体。冷凝器的选择主要有两个方面：形式和参数。采用不同形式的冷凝器直接影响其冷凝温度，也直接影响到其运行的耗能量。据相关统计证明，若采用蒸发式冷凝器，其压缩机耗功是最小的，可以比空冷式冷凝器节省30%，比水冷式节省10%。然而，对于每天运行在钢轨上的轨道车辆，受其运行条件的限制，只能采用空气冷却式冷凝器。7对冷凝器而言，其主要参数是冷凝温度和冷凝压力。而冷凝温度是制冷循环中主要运行参数之一，其设定合理与否直接影响到制冷装置的

4、制冷效果、安全可靠性和能耗水平。从压焓图分析可以知道，冷凝温度与冷凝压力相对应，冷凝温度升高时，冷凝压力也升高，则直接导致压缩比增大。其结果是引起两个不良效应：一是压缩机的输气系数降低，功耗增大，制冷系数下降；二是使压缩机排气温度升高，压缩机的故障率增加，运行安全可靠性降低。因此，从理论分析看，应尽可能使制冷系统在较低的冷凝温度下运行。然而，在实际设计中，冷凝温度过低将产生更加不利的效果。在地铁车辆运行时，实际的冷凝温度是变化的，当实际温度高于设计的冷凝温度时，将使实际的热负荷增大，冷凝器不能满足要求，实际的冷凝温度将升高，能耗增大，制

5、冷装置效率也将下降。因此，在设计冷凝器的冷凝温度时，要充分考虑各种不利的因素，选择适当的冷凝温度，保证制冷装置在高效率下节能运行。3蒸发器及参数选择冷却液体的蒸发器有壳管卧式蒸发器、干式蒸发器和沉浸式蒸发器；冷却空气式蒸发器有冷却排管和直接蒸发式空气冷却器两种。由于地铁车辆的特点，蒸发器采用冷却空气式。其中冷却排管多用于冷库和冷藏箱中，特点是制冷剂在管内蒸发，空气在管外自然对流，传热系数较小；而直接蒸发式蒸发器适用于各种空调机组、冷藏库和低温试验箱，其特点是制冷剂在蛇形管内蒸发，管外空气在通风机的作用下强迫流动，传热系数比冷却排管高。因

6、此，在地铁车辆空调中，宜采用直接蒸发式空气冷却器。7蒸发温度是制冷装置运行的重要参数。从压焓图分析可知，若蒸发温度过高，则满足不了被冷却对象的低温要求，无法满足要求室内空气指标。若蒸发温度过低，则相应的蒸发压力也降低，使压缩比增大，压缩机的输气系数降低；同时单位容积制冷量急剧下降，单位压缩功明显增加，运行效率，能耗增大，压缩机的工作条件也随之恶化。因此，蒸发温度在确定时，应在满足冷却性能前提下，尽可能采用较高的温度数值。4压缩机及电动机的选择根据相关部门数据的统计，制冷压缩机的耗电量占制冷装置总耗电的60%以上，因此，在地铁车辆空调压缩

7、式制冷装置中，压缩机的节能尤为重要。压缩机的种类很多，常见有活塞式、离心式、螺杆式、旋转式、涡旋式等形式。活塞式压缩机具有高速、多缸、能量可调、热效率高、适应于多种制冷剂等优点；其确定是结构复杂、易损件多、检修周期短、对湿行程敏感、有脉冲振动及运行平稳性差。螺杆式压缩机具有结构简单、易损件少、体积小、重量轻、单机压缩比大、对湿行程不敏感、振动小、对基础要求低、输气系数高、排气温度低及热效率高、制冷量可调的优点；其缺点是噪声较高，耗油量大，油路系统和辅助设备比较复杂。新型螺杆式制冷压缩机运行经济性、可靠性和寿命等均已超过活塞压缩机。7离心

8、式压缩机的优点是转速高、制冷量大、机械磨损小、易损件少、维护简单、持续工作时间长、振动小、运行平稳、对基础要求低、制冷量可调。其缺点是制冷量不能太小、每级的压缩比较小、效率低于活塞式、对制冷剂有一定要求，操