第五章 铁路及城轨车辆空调制冷装置

1、第五章第五章 铁路及城轨车辆铁路及城轨车辆 空调空调制冷装置制冷装置第二节第二节 城市轨道交通车辆空调与制冷装置城市轨道交通车辆空调与制冷装置一、城轨车辆空调装置的组成一、城轨车辆空调装置的组成 车辆空调系统的作用就是使客室内的车辆空调系统的作用就是使客室内的温度温度、相对湿度相对湿度、空气空气流动速度流动速度及及洁净度洁净度（主要指尘埃及二氧化碳含量）保持在规定的（主要指尘埃及二氧化碳含量）保持在规定的范围内，为乘客创造舒适的乘车环境。范围内，为乘客创造舒适的乘车环境。 一般车辆空调系统主要由一般车辆空调系统主要由通风系统通风系统、制冷系统制冷系统、加热系统加热系统、加湿系统加湿系统以及以及

2、自动控制系统五大系统自动控制系统五大系统组成。考虑到实际运行区域组成。考虑到实际运行区域的气候条件，有些车辆可不设专门的加热及加湿系统。的气候条件，有些车辆可不设专门的加热及加湿系统。 通风系统的作用通风系统的作用是将是将车外新鲜空气车外新鲜空气吸入并与吸入并与车内再循环空气车内再循环空气混合混合，在，在滤清灰尘滤清灰尘和和杂质杂质后，再后，再输送输送和和分配分配到车内各处，使车内到车内各处，使车内获得合理的获得合理的气流组织气流组织。同时将车内污浊的空气。同时将车内污浊的空气排除车外排除车外，使车内，使车内的空气参数满足设计要求。的空气参数满足设计要求。 空气制冷系统的作用空气制冷系统的作用

3、是在夏季对进入车内的空气进行降温、是在夏季对进入车内的空气进行降温、减湿处理，使车内空气的温度与相对湿度维持在规定的范围内。减湿处理，使车内空气的温度与相对湿度维持在规定的范围内。 空气加热系统的作用空气加热系统的作用是在冬季对进入车内的空气进行预热和是在冬季对进入车内的空气进行预热和对车内的空气进行加热，以保证冬季车内空气的温度在规定的范对车内的空气进行加热，以保证冬季车内空气的温度在规定的范围内。围内。 空气加湿系统的作用空气加湿系统的作用是在冬季车内空气相对湿度较低时对空是在冬季车内空气相对湿度较低时对空气进行加湿，以保证冬季车内空气的相对湿度在规定的范围内。气进行加湿，以保证冬季车内空

4、气的相对湿度在规定的范围内。 自动控制系统的作用自动控制系统的作用是控制各系统按给定的方案协调地工作，是控制各系统按给定的方案协调地工作，以使室内的空气参数控制在规定的范围内，并同时对空调装置起以使室内的空气参数控制在规定的范围内，并同时对空调装置起自动保护作用。自动保护作用。 二、通风系统二、通风系统 通风系统有机械强迫通风和自然通风两种方通风系统有机械强迫通风和自然通风两种方式。机械强迫通风系统是车辆空调装置中唯一不式。机械强迫通风系统是车辆空调装置中唯一不分季节而长期运转的系统，因此它的质量状态直分季节而长期运转的系统，因此它的质量状态直接影响到旅客的舒适性和空调装置的经济性。一接影响到

5、旅客的舒适性和空调装置的经济性。一般城轨车辆采用机械强迫通风方式，依靠通风机般城轨车辆采用机械强迫通风方式，依靠通风机所造成的空气压力差，通过车内送风道输送经过所造成的空气压力差，通过车内送风道输送经过处理后的空气，从而达到通风换气的目的。处理后的空气，从而达到通风换气的目的。 送风回风废气二、通风系统二、通风系统 经冷却处理的空经冷却处理的空气沿车长方向输送气沿车长方向输送 回风经侧板回送回风经侧板回送 废气经车顶排除废气经车顶排除车外车外客室客室气流组织气流组织 二、二、通风系统通风系统客室客室气流组织气流组织 1、通风机组、通风机组 通风机组通风机组是通风系是通风系统的动力装置，其作用统

6、的动力装置，其作用是是吸入车外新风吸入车外新风和和室内室内回风回风，并将处理后空气，并将处理后空气加压加压，通过，通过主风道主风道等等送送入客室入客室。它通常由。它通常由一台一台双向伸轴的双速电机双向伸轴的双速电机和和两台离心式通风机两台离心式通风机组成。组成。 二、二、通风系统通风系统通风机组通风机组 2、送风道、回风道和排风道、送风道、回风道和排风道 车顶的二台空调机组，通过与车体相连的二个车顶的二台空调机组，通过与车体相连的二个吸振消音吸振消音的连的连接风道，将处理后的空气送到车顶的接风道，将处理后的空气送到车顶的主风道主风道内。内。送风道的作用送风道的作用是是将经过处理的空气输送到将经

7、过处理的空气输送到室内室内。车辆风道沿车辆方向分为。车辆风道沿车辆方向分为三个三个，中间大中间大的为的为主风道主风道，两侧两侧为为副风道副风道，主副风道由，主副风道由隔板分开隔板分开，隔板，隔板上设有一系列上设有一系列调整风量调整风量的的气孔气孔。主风道主风道的空气经的空气经隔板气孔隔板气孔进入进入副副风道风道，使得两侧风道内得气流，使得两侧风道内得气流稳定稳定地送入客室中。地送入客室中。 回风道回风道用来抽取用来抽取室内再循环空气室内再循环空气的。进入的。进入回风风道回风风道的空气，的空气，一部分一部分通过车顶的通过车顶的8个静压排气孔个静压排气孔排至车外，排至车外，另一部分另一部分进入空调

8、进入空调机组与吸入的机组与吸入的新风新风混合后，经过混合后，经过冷却冷却、过滤过滤由离心风机将送入由离心风机将送入主主风道风道，在客室内形成，在客室内形成空气循环空气循环，达到调节空气，达到调节空气温度温度、湿度湿度目的。目的。 排风道排风道用以排除车内用以排除车内污浊空气污浊空气，即，即排风口排风口与车顶与车顶静压排风器静压排风器间的通道。间的通道。 二、二、通风系统通风系统空调机组空调机组 3、新风口、送风口、新风口、送风口、回风口及排气口回风口及排气口 （1）新风口）新风口 新风口新风口即车外即车外新鲜空新鲜空气气的吸入口。的吸入口。新风口新风口一般一般装有装有新风格栅新风格栅以防止杂物

9、以防止杂物及雨雪进入车内，另外还及雨雪进入车内，另外还设有设有新风滤网新风滤网和和新风调节新风调节装置装置，新风调节装置新风调节装置由一由一个个24V直流电机驱动新风直流电机驱动新风调节门，调节进入客室的调节门，调节进入客室的新鲜空气量新鲜空气量。 二、二、通风系统通风系统新风口新风口 （2）送风口送风口 送风口送风口是用来向客室内是用来向客室内分配空气分配空气的。的。送风口送风口大多装有大多装有送风器送风器及风量调节机构及风量调节机构，它不但使客室内，它不但使客室内送风均匀送风均匀、温度均匀温度均匀、达到气、达到气流组织流组织分布合理分布合理的效果，还可以根据需要来的效果，还可以根据需要来调

10、节送风量调节送风量的大小，的大小，送风口处一般也装有送风口处一般也装有送风滤网送风滤网。 （3）回风口回风口 回风口回风口是室内是室内再循环空气再循环空气的的吸入口吸入口。正常情况下，客室内一。正常情况下，客室内一部分空气应作为回风，回风与新风混合前是在客室中被充分循环部分空气应作为回风，回风与新风混合前是在客室中被充分循环过的。与新风混合过滤后，通过蒸发器入口进入，应设置过的。与新风混合过滤后，通过蒸发器入口进入，应设置调节挡调节挡板板，用于，用于调节新风调节新风、回风回风的的混合量混合量（比例）。（比例）。 （4）排风口排风口 排风口排风口是用来将客室内是用来将客室内废气废气和和多余多余的

11、空气排出车外。从车内的空气排出车外。从车内的的长椅下长椅下，经，经内墙板后侧内墙板后侧导向车顶，由导向车顶，由车顶静压排风器车顶静压排风器排出车外。排出车外。 二、二、通风系统通风系统二、二、通风系统通风系统送风口送风口 回风口回风口送风口与回风口送风口与回风口客室气流流程图二、二、通风系统通风系统 （5）应急通风系统应急通风系统 每辆车配有每辆车配有1 1台台紧急逆紧急逆变器，变器，在交流辅助电源设在交流辅助电源设备故障情况下，备故障情况下，应急通风应急通风系统系统应立即应立即自动投入自动投入工作，工作，向客室、司机室输送新风，向客室、司机室输送新风，维持维持4545分钟分钟紧急通风紧急通风

12、。应应急供电由急供电由蓄电池蓄电池供给，并供给，并经经直流直流/ /交流逆变器交流逆变器。当。当交流辅助电源供电正常时，交流辅助电源供电正常时，空调系统空调系统自动转入自动转入正常工正常工作状态。作状态。 紧急逆变器紧急逆变器 三、制冷系统三、制冷系统 一般每车设有一般每车设有二个二个集中式的集中式的空调单元空调单元，分，分别安装在车顶的别安装在车顶的二端二端。为了使车辆的外型轮廓为了使车辆的外型轮廓不超出车辆静态限界，不超出车辆静态限界，特在车顶两端设计了二特在车顶两端设计了二个专用于安装空调单元个专用于安装空调单元的的凹坑凹坑，在安装空调单，在安装空调单元的机座上加装元的机座上加装橡胶垫橡

13、胶垫以减小的以减小的振动振动影响。影响。v 每个空调单元的控制与监控都是由设在每辆车的每个空调单元的控制与监控都是由设在每辆车的电器柜中的空调控制单元实施自动控制、自动调节电器柜中的空调控制单元实施自动控制、自动调节以及整列车的制冷压缩机的顺序启动，以免同时启以及整列车的制冷压缩机的顺序启动，以免同时启动电流过大而造成事故。动电流过大而造成事故。v 空调系统电源空调系统电源是由是由A、B、C车每辆车的辅助逆变车每辆车的辅助逆变器提供。其中器提供。其中A车的逆变器车的逆变器提供控制系统的电源，提供控制系统的电源，B车逆变器车逆变器提供每节车各一个单元的空调机组的电提供每节车各一个单元的空调机组的

14、电源，源， C车逆变器车逆变器提供每节车另一个单元的空调机组提供每节车另一个单元的空调机组的电源。的电源。上海地铁直流传动车辆空调制冷循环流程图1贮液器2压缩机3冷凝器4蒸发器5过滤干燥器6视液镜7截止阀8单向阀9电磁阀10膨胀阀11热气旁路阀12软管13压力表14低压表15高压表16限压阀17进给阀上海地铁交流传动车辆空调制冷循环流程图v热气旁路阀热气旁路阀v 压缩空气在蒸发器中冷却时，有大量凝结水析出。如果压缩空气在蒸发器中冷却时，有大量凝结水析出。如果工质蒸发温度过低，使蒸发器铜管表面温度在负荷条件下低工质蒸发温度过低，使蒸发器铜管表面温度在负荷条件下低于水的冰点，则凝结水就会在蒸发器里

15、结冰，严重时阻塞气于水的冰点，则凝结水就会在蒸发器里结冰，严重时阻塞气流通道，使供气管道瘫痪。为了防止这种情况的出现，必须流通道，使供气管道瘫痪。为了防止这种情况的出现，必须对工质蒸发温度加以控制。其简单有效的措施就是在冷凝器对工质蒸发温度加以控制。其简单有效的措施就是在冷凝器和蒸发器之间加设一只热气旁路阀，热气旁路阀的测压管与和蒸发器之间加设一只热气旁路阀，热气旁路阀的测压管与蒸发压力直接连接。当蒸发压力低于一定程度时，热气旁路蒸发压力直接连接。当蒸发压力低于一定程度时，热气旁路阀自动开启，冷凝器中的高温工质蒸气直接进入蒸发器，提阀自动开启，冷凝器中的高温工质蒸气直接进入蒸发器，提升蒸发温度

16、，避免冰堵现象。升蒸发温度，避免冰堵现象。 三、三、制冷系统制冷系统 1、制冷系统的工作过程、制冷系统的工作过程 由压缩机压缩成由压缩机压缩成高温高压高温高压的工质的工质蒸气蒸气，进入，进入风冷冷凝器风冷冷凝器，经外界空气的经外界空气的强制冷却强制冷却，冷凝冷凝成成常温高压常温高压的的液体液体，进入外平衡，进入外平衡式膨胀阀式膨胀阀节流降压节流降压，变成，变成低温低压低温低压的的气液混合工质气液混合工质，然后进入，然后进入蒸发器，蒸发器，吸收吸收流过蒸发器的空气流过蒸发器的空气热量热量，蒸发成，蒸发成低温低压低温低压的的蒸气蒸气，然后被压缩机然后被压缩机吸入吸入，完成一个，完成一个封闭封闭的的

17、制冷循环制冷循环。压缩机不断工。压缩机不断工作，达到连续制冷的效果。作，达到连续制冷的效果。 车内的空气通过蒸发器时，空气中的水份冷凝成水滴，汇车内的空气通过蒸发器时，空气中的水份冷凝成水滴，汇集至机组内接水盘，由排水管将水引到车外而起集至机组内接水盘，由排水管将水引到车外而起除湿除湿作用。作用。 2、制冷、制冷 车内的车内的循环空气循环空气及由新风口进入的及由新风口进入的新鲜空气新鲜空气，由，由机组的通风机吸入，在蒸发器前机组的通风机吸入，在蒸发器前混合混合，通过蒸发器得，通过蒸发器得到到冷却冷却，并由机组，并由机组出风口出风口送入车顶送入车顶通风道通风道各格栅，向各格栅，向车内吹出车内吹出

18、冷风冷风。在制冷系统连续工作下使车内温度逐。在制冷系统连续工作下使车内温度逐渐降低，并由渐降低，并由温度调节器温度调节器自动调节车内空气温度，可自动调节车内空气温度，可在一定的范围内调节车内空气温度。在一定的范围内调节车内空气温度。 三、三、制冷系统制冷系统v 其他线路车辆上的空调机组的结构与上海地铁基本相同，主要区别有：（1）蒸发器数量不同。（2）选用压缩机型号不同。 v各空调机组的主要技术参数见书上P97表5.1 四、加热系统四、加热系统 考虑到城轨车辆实际运行区域的气候条件，有些考虑到城轨车辆实际运行区域的气候条件，有些设置了专门的加热系统。由新风口引入的新鲜空气及设置了专门的加热系统。

19、由新风口引入的新鲜空气及车内循环空气，被机组的通风机吸入并在车内循环空气，被机组的通风机吸入并在电加热器电加热器前前混合，通过电加热器混合，通过电加热器加热加热，温度升高，再由通风机送，温度升高，再由通风机送入入车内风道车内风道各格栅，向车内送各格栅，向车内送热风热风，使温度徐徐上升，使温度徐徐上升，并由并由温度调节器温度调节器自动调节车内空气温度，维持车内的自动调节车内空气温度，维持车内的一定舒适温度。一定舒适温度。 五、空调装置的调节及控制五、空调装置的调节及控制 空调机组的工作由空调机组的工作由微机微机进行进行控制控制。通过。通过微机调节器微机调节器可控制可控制室温，空调系统中新风口、风

20、道和客室座位下均设有温度传感室温，空调系统中新风口、风道和客室座位下均设有温度传感器，由温度传感器测得的温度值，传递到调节器中进行处理。器，由温度传感器测得的温度值，传递到调节器中进行处理。 每节车有每节车有一台微机调节器一台微机调节器，它控制，它控制两个空调单元两个空调单元，可由司，可由司机室机室集中控制集中控制或每节车或每节车单独控制单独控制。 1、运转前的检查、运转前的检查 在启动空调机组之前，必须对下列各项进行检查，在确认在启动空调机组之前，必须对下列各项进行检查，在确认各部分状态良好后，方可开始启动。各部分状态良好后，方可开始启动。 （1）配线用电气连接器是否确实接好。配线用电气连接

21、器是否确实接好。 （2）电气回路是否正常。电气回路是否正常。 （3）主回路及控制回路的绝缘电阻是否均正常。主回路及控制回路的绝缘电阻是否均正常。 （4）各风机的叶轮是否碰风筒的内壁。各风机的叶轮是否碰风筒的内壁。 （5）防止逆相连接。）防止逆相连接。 五、空调装置的调节及控制五、空调装置的调节及控制 2、运转确认、运转确认 （1）离心风机离心风机 首先请确认车内是否有风吹出，风量极小时，应检查风机首先请确认车内是否有风吹出，风量极小时，应检查风机是否反转。如果反转，请将电源相序调整正确，即将三相中的是否反转。如果反转，请将电源相序调整正确，即将三相中的任意两相对调，然后再确认是否有异常振动和异

22、常噪音。任意两相对调，然后再确认是否有异常振动和异常噪音。 （2）送风均匀性的调整送风均匀性的调整 可通过对车内出风口导风板的调整，保证客室内送风均匀。可通过对车内出风口导风板的调整，保证客室内送风均匀。 （3）轴流风机轴流风机 确认室外轴确认室外轴流风机的运转是否正常。流风机的运转是否正常。五、空调装置的调节及控制五、空调装置的调节及控制 （4）制冷制冷 全制冷状态时全制冷状态时，吸入和吹出的空气温差约为，吸入和吹出的空气温差约为8 81010时为正时为正常，请确认一下是否有异常振动、异常噪音。常，请确认一下是否有异常振动、异常噪音。 （5）加热加热 全加热状态时全加热状态时，吸入和吹出的空

23、气温差约为，吸入和吹出的空气温差约为7 799时为正时为正常，同时注意电流读数。常，同时注意电流读数。 （6）当车内温度处于当车内温度处于2020以下时的低温运转以下时的低温运转 低温运转时低温运转时，由于可能在蒸发器上引起结霜现象从而导致，由于可能在蒸发器上引起结霜现象从而导致对压缩机造成损伤，避免在这样的条件下运转。对压缩机造成损伤，避免在这样的条件下运转。 （7）再启动再启动 短时间再启动短时间再启动，启动电流会造成电动机绝缘不良、电磁接，启动电流会造成电动机绝缘不良、电磁接触器的接点损耗，所以再启动一定要在触器的接点损耗，所以再启动一定要在停机后停机后2 23 3分钟分钟以后。以后。五

24、、空调装置的调节及控制五、空调装置的调节及控制 3、空调机组的安全操作、空调机组的安全操作 （1）操作）操作 需由懂得制冷技术和电气技术的工人担任。开机前，必须需由懂得制冷技术和电气技术的工人担任。开机前，必须认真检查电气系统的安全性，严格按照电工操作规则进行操作。认真检查电气系统的安全性，严格按照电工操作规则进行操作。在进行电气控制柜的检修时，必须切断电源，严禁带电作业。在进行电气控制柜的检修时，必须切断电源，严禁带电作业。 （2）保护措施）保护措施 电源有过电压和欠电压保护。电源有过电压和欠电压保护。 压缩机有空气开关、压力开关、过电流、低温、延时起压缩机有空气开关、压力开关、过电流、低温

25、、延时起动等保护。动等保护。 风机有热继电器保护。风机有热继电器保护。 电加热器有空气开关、温度继电器及温度熔断器保护。电加热器有空气开关、温度继电器及温度熔断器保护。五、空调装置的调节及控制五、空调装置的调节及控制 4、使用电加热器的注意事项、使用电加热器的注意事项（1） 通电前的检查通电前的检查 检查电加热回路中各处接线是否完好。检查电加热回路中各处接线是否完好。 检查温度继电器、温度熔断器及其它保护装置是否正常。检查温度继电器、温度熔断器及其它保护装置是否正常。 检查通风机的接触器、热继电器是否良好。检查通风机的接触器、热继电器是否良好。 将电热管上及其周围的附着物及其它杂物清理干净。将

26、电热管上及其周围的附着物及其它杂物清理干净。（2）开机顺序）开机顺序 先开通风机，确认通风机工作后，方可开电热运转。先开通风机，确认通风机工作后，方可开电热运转。（3）开机后的检查）开机后的检查 检查通风机工作是否正常。检查通风机工作是否正常。 注意观查电加热器的工作情况及工作电流。注意观查电加热器的工作情况及工作电流。（4）关机顺序）关机顺序 先关断电热，让通风机继续运转先关断电热，让通风机继续运转3min以上方可关断通风机。以上方可关断通风机。 五、空调装置的调节及控制五、空调装置的调节及控制广州一号地铁车辆空调通风系统简介一、客室空调1.系统概述(1)总体信息每节车有两个独立的单元式机组、两个送风道，每节车厢共用一个客室空调控制盘。1)两个完全相同的车顶单元式空调机组：制冷量为44kW，分别安装在车辆的端部。2)一个控制盘：控制空调系统的运行。3)一个紧急逆变器：110VDC/400VAC，在紧急通风模式下运行时为空调机组通风机供电。 单元式空调机组主要部件 由空气处理室和压缩机/冷凝室两部分组成。尺寸：2950*1850*455(mm),每台机组重量889kg。 空气处理室的主要部件 压缩机/冷凝室的主要部件广州一号地