摘要：在城市人口日益的增长下，为了有效的缓解交通出行压力，地铁在我国的各大城市普遍的使用，乘车舒适性也逐渐的提到日程上。而空调、机械强制通风装置就是提升舒适性的主要措施。所以，对地铁车辆空调系统要求越来越高，地铁车辆空调通风系统有着出风均匀，噪音低等的要求，地铁车辆空调应该按照车辆的载客量实时的控制新风量，尽可能的降低空调机组能耗，达到了节能运营地目的。下面就对地铁车辆空调设计中的节能措施进行分析。
关键词：地铁车辆；空调；通风系统优化；节能；安全
前言：
空调是地铁车辆运行过程中的重要能耗装置，车辆空调的节能对整个地铁运营系统的能源合理利用具有重要的意义。根据目前运营线路的能耗统计数据分析，一条20公里的地铁线路，平均每年的能耗达到8000kwh。其中车辆用电量为总用电量的50%～60%，以空调为主的辅助系统耗能约占车辆耗能的50%。因此在设计阶段，除了考虑安全性和实用性之外，也必须将节能设计作为重要的环节。
1 地铁车辆空调通风系统的构成
为了使车厢内的空气的温度、湿度、洁净度和气流速度控制在适当的范围内，地铁空调要随时把经过一定处理之后的空气，用一定的流速送入车厢内，同时将车内的污浊空气排至车外。地铁空调通风系统一般是指机械强制通风，由离心式通风机、滤尘装置、送风风道、回风风道等组成。它起着空气过滤、空气输送及空气分配等作用。车外的新鲜空气通过机组的新风口进入机组内部，在机组内部的回风口处与通过回风风道来自客室内的再循环空气混合，经过混合滤网的除尘与净化后由离心式送风机送入客室内。同时由废排单元装置排出客室内多余的污浊空气，以保持客室内空气的洁净度和空气的流通。
2 车内舒适性及新风量的合理确定
地铁列车的运输任务是单一的运送短途乘客，这就要求客室内要有干净、整洁而且舒适的环境条件。根据人体舒适性的要求以及车内的特点，可分析出影响车内人体舒适性的主要因素有：客室内的空气温湿度；人体周围空气的流动速度；客室内空气的洁净度。客室内人只要能够使身体所产生的热量和向外界发散出去的热量保持平衡，人就会感到舒适。车内空气的相对湿度也是影响人体舒适的重要因素，人体最舒适的空气相对湿度是45%～65%。客室内的空气的流速，同样影响人体的散热。车内由于人的呼吸作用，二氧化碳含量将逐步增加，加之其它气味等，当增加到一定浓度后车内空气将变得污浊，就会影响人体健康。这就需要外界的新鲜空气，对车内的空气进行一定的更换。因此，客室内的温度、相对湿度、流速、洁净度等参数是影响乘客舒适性的重要因素。以北京地铁13号线为例，我们根据北京地区的环境条件确定了地铁车辆客室内夏季的空调参数为：客室内的温度：t=27℃；客室内的相对湿度：φ=65％；客室内空气流速为：0.5～0.7m/s（在1.2m～1.7m 处）；新鲜空气量：10m3/h·人（客室）；车内空气含尘量：≤0.5mg/m3；每辆车总的新风量：3200～4000m3/h，每辆车均按满载 310 人计算。
3 通风系统的优化设计
3.1 温度均匀性
客室内温度均匀性主要取决于风道送风的均匀性，所以风道的设计至关重要。地铁车辆空调多采用静压送风风道，保证冷热空气能够均匀送出，使得车内温度均匀。设计中应注意：在主风道与静压箱隔板上粘贴隔音隔热性能良好的发泡海绵，以降低噪声，既要耐燃又要环保，为兼顾靠近机组两端风道的送风量，可在主风道内适当加设挡风板，其尺寸一般由试验确定。
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3.2 气流组织
影响车厢内气流组织效果的因素很多：送风口、回风口、废排口的布置方式和位置，送风格栅的角度等。送风风速过低，客室下方空气热量交换不充分，同时温度较高；送风风速过高，乘客头部的吹风感较强，两者皆会影响舒适性。据相关研究数据，设计送风风速在 2～2.5m/s 范围内，既能使车厢内温度均匀，又能控制好车内微风速。
3.3 噪声
地铁列车在隧道中运行时，各种设备发出的噪声难以减弱，故对车辆上设备的噪声严格控制。空调机组为了降低整机噪音，一般会选用全封闭涡旋压缩机，冷凝风机须选用低噪声、低转速、大流量的轴流风机，尽可能降低噪声。而空调通风机和风道内的空气流动则是客室内直接的噪声源，一般通过选用低噪声、多叶片的离心风机和在风道中黏贴吸音海绵来解决。
4 加强对地铁车辆空气质量的提升
空调系统除了要控制好车厢的温湿度、风速外，还要保证车厢空气洁净。地铁列车长期在隧道中运行，受电弓碳滑板和制动闸瓦产生的大量碳粉和隧道中的积尘，会直接影响车厢的空气洁净度，所以要选用合适的过滤网。车顶空调的新风口一般设在机组的两侧，其开度大小须满足新风量的要求，在新风口处安装气水分离器，以防车辆运行时雨雪进入车厢内，新风口和回风口设有风量调节阀和过滤网，风量调节阀动作要灵敏、可靠，通过执行器来控制风阀的开度。新风口多采用不锈钢丝滤网，而回风口则多采用锦纶滤网或无纺布滤网等。其滤网应方便拆装和清洗，建议定期清洗或更换，新风滤网根据当地的气候条件来决定清洗周期，一般可15天清洗一次。
5 空调系统的节能要点
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制冷装置中压缩机的节能尤为重要节能措施从深圳地铁3号线列车运行能耗试验数据来看，车辆空调夏季的能耗约占整列车总能耗的25%，故很有必要采用各种方式使列车空调节能运行，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制冷装置中压缩机的节能尤为重要。除了选用高效节能的压缩机和确定合适的新风量外，列车在无载客或少载客运营情况下，可关闭或关小空调机组所有的新风口，使车厢温度尽快达到设定值，减少不必要的能源浪费。因此可以在客室中装设检测器，通过检测CO2的浓度或客流量，利用新风调节门自动调整所需的新风量大小，从而达到节能运营的目的。
另外，可以采用空调变频技术，改变压缩机的供电频率，调节压缩机的转速，我相信这点也是以后发展的一个大方向。依靠压缩机转速的快慢达到控制室温的目的，室温波动小、电能消耗少，其舒适度也大大提高。
6 安全性
列车运行中，对乘客的安全保障是相当重要的。由于运行中，列车是一个密闭的空间，因此，在列车正常供电失效的情况下，空调系统将自动转为紧急通风，通过空调紧急逆变器将列车蓄电池DC110V电源逆变成交流电，维持通风机一定时间的紧急通风。在紧急通风期间，回风口完全关闭，新风口完全打开，其通风量应不低于超员载荷下每人10m3/h。保证紧急情况下，密闭车厢内乘客所需的氧气量。另外，万一隧道内发生火灾，司机还可以在司机室通过集控装置关闭整车所有的吸排风口，避免烟雾等对乘客的危害，便于尽快将列车开到安全区域。
7 结束语：
总而言之，地铁车辆空调通风系统要求出风均匀性，可适当提高平均微风速，同时要控制好主风道的风速，避免由此带来的噪声，故须优化通风系统，并尽量提高车厢内的空气质量，以提高列车乘坐的舒适性。地铁车辆空调应能根据车辆载客量实时控制新风量，尽可能降低空调机组的能耗，达到节能运营的目的；同时为了保护乘客的人身安全和安全运营，车辆应设有紧急通风，隧道火灾时防烟等措施。地铁在设计及运行过程中，其节能潜力有极大的挖掘空间。因此，在保证地铁运行安全及舒适性的前提下，采用先进的设计理念、科学的设计方法，合理地进行运用，必然可以达到良好的节能效果。
参考文献
[1]《TB/T1804-2009铁道客车空调机组》（标准）
[2] ISO 3744-1995声学-使用声压法测定噪声源声功率级：反射面上的自由场中的工程方法
[3] UIC 553）2004客车通风、采暖与空调[S].
论文作者:袁磊
论文发表刊物:《防护工程》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/23
标签：客室论文; 空调论文; 地铁论文; 空气论文; 车辆论文; 风道论文; 节能论文; 《防护工程》2018年第6期论文;