阿根廷布市萨缅托线与麦特线电动车组空调系统设计

■ 刘绍禹 张惠中

阿根廷布市萨缅托线与麦特线（简称阿根廷SM线）电动车组为用于萨缅托线的9编组列车和麦特线的6编组列车，在阿根廷布市城区地面上行驶，适用于短途快速客运交通，如通勤和观光服务等。阿根廷SM线空调系统主要由空调机组、送风系统、回风系统、排气装置等组成。介绍阿根廷SM线空调系统的配置、部件技术方案及控制方案。

1 阿根廷SM线空调系统配置

1.1 车辆运用环境

布市处于南半球，属于中纬度暖温带气候，冬夏季温差较大。年平均气温16.6 ℃，最热月（1月）平均气温23.6 ℃，最冷月（6月）平均气温10.8 ℃；年平均降水量970 mm，且季节分配均匀；相对湿度在64%~79%，紫外线强度较低；海拔高度不超过1 200 m；风速≤33.3 m/s。

空调系统需满足如下的温度条件。

制冷工况：外部温度35 ℃，相对湿度60%，室内温度25 ℃，相对湿度不超过60%；

采暖工况：外部温度0 ℃，室内温度达到22 ℃。

经过整车热工负荷计算，每辆车采用2台制冷量为40 kW的空调机组能够满足上述要求。

1.2 空调系统主要组成

每辆车设2台顶置单元式空调机组，布置在车体顶部中间位置；每辆车车顶端部设置自然式排气装置；每辆车客室顶板骨架上部设置静压式风道系统，保证整车送风均匀；空调机组内部设电加热器，满足客室采暖要求；每辆车设置1台空调控制柜，控制本车的2台空调机组。每个司机室配备1台司机室通风单元；司机室内设电采暖装置，满足司机室采暖需求。空调系统的主要配置及气流组织见图1、图2。

2 空调系统部件技术方案

2.1 空调机组

阿根廷SM线空调系统采用顶置单元式空调机组，采用下送风下回风的形式。空调机组主要由压缩机、蒸发器、冷凝器、干燥过滤器、节流毛细管装置、连接管路、蒸发风机、冷凝风机、高低压力保护装置等组成，每台空调机组具有2个独立的制冷回路。空调机组与车体之间通过减振器采用螺栓连接固定，能有效减少列车运行时的振动冲击。空调机组外形及送回风口见图3、图4；主要技术参数见表1。

图1 阿根廷SM线空调系统配置

图2 阿根廷SM线空调系统气流组织

图3 空调机组外形

图4 空调机组送回风口

2.2 送回风系统

送回风系统包含送风道和回风道。

回风道布置在空调机组回风口下方，在车内中顶板位置开回风格栅，将客室内的回风送到空调机组内，与空调机组吸入的新风混合后，由空调机组进行制冷/采暖处理后，通过空调机组送风口送出，满足客室的空气调节要求。

送风道与空调机组送风口对接，布置在客室顶板以上，在侧顶板开送风格栅，将空调机组两侧送风口吹出的风送到客室内部。送风道采用静压式风道方案，分为主风道及静压腔2部分。其工作原理是空调机组送出的风进入车内主风道，沿主风道在推进过程中进入静压腔，进行静压平衡调节，使得在主风道的不同截面上，具有不同静压的空气在静压腔中得到平衡，并形成一定的静压值，空气通过在静压腔上的开口将静压转换成一定的动压喷射出去，从而达到均匀送风的目的。

送风道断面气流组织仿真计算结果见图5。

2.3 排气装置

客室内废气通过设于侧墙的排风口进入侧墙与钢结构间的排气通道，通过车顶自然排风器排出车外。排风装置采用自重调节式结构，当车内无正压时，排风装置的调节风门保持关闭状态；当车内有正压时，排风装置的调节风门打开；根据车内正压的大小，排风装置的调节风门打开角度不同，正压越大，开度也越大。排气装置的工作原理见图6。

2.4 司机室送风单元

司机室顶板上方设置司机室通风单元，可以将客室空调机组处理后的空气在调速风机的作用下经风道送入司机室。司机室送风单元由司机单独操作，控制按钮布置在操纵台右侧，具备三档风量调节功能。司机室送风单元外形见图7。

图5 风道断面气流组织速度分布

图6 排气装置工作原理

图7 司机室送风单元外形

3 空调系统控制方案

3.1 概述

空调机组采用空调控制器进行控制的方式。每辆车配备1台空调控制柜，可以控制本车的2台客室空调机组。空调控制系统以微机控制单元（空调控制器）为核心，配合断路器、接触器、继电器、传感器等元件，实现满足规范要求的控制功能。空调控制柜内设置“工作模式选择开关”（简称SA），分集控、通风、半冷、全冷、全暖、半暖、停机7档。可以实现本车控制要求。

司机室电气柜设置空调功能选择开关（简称SAAC），可以对整车空调系统进行控制，有网控、通风、停止3种指令。

3.2 运行模式

空调系统设集中控制和本车控制2种方式。控制客室空调系统的运行模式：各车厢控制柜内的SA置于“集控”位，空调机组的工作模式由司机室集中控制，为集中控制方式；当列车检修或进行测试时，可通过SA的其他档位对本车厢的2台空调机组进行单独控制，为本车控制方式。

3.3 空调系统控制保护及故障处理方式

空调控制系统对空调机组内部的蒸发风机和冷凝风机设有热保护继电器；压缩机设有高低压力保护继电器、温度保护继电器、过流继电器，对压缩机有高低压、温度和过流保护；加热器设有温度保护继电器，对加热器有温度保护，空调控制系统对供电电源具有过电压、欠电压和缺相保护等功能。

空调控制系统设置蒸发风机与冷凝风机、冷凝风机与压缩机顺序正联锁。各电机设启动顺序联锁保护。先开通风机，再开冷凝风机，最后开启压缩机。前级设备不启动，后级设备不允许启动。空调控制器记录各风机及压缩机的运行时间，以保证各部件的均衡运行。

空调控制器设置故障诊断功能，故障诊断是由空调控制器记录特定的系统运行参数和所有系统故障，用于调试并查找故障。

3.4 通信

空调控制器与列车总线网络进行通信，从而使司机可通过列车总线网络对空调进行控制。设有设备维护接口，能通过便携式测试装置（PTU）读取空调运行工况及故障记录，以便对空调系统的故障部位进行快速诊断，及时处理空调系统出现的故障。

4 结束语

对阿根廷SM线空调系统的配置、设备组成及技术方案、空调控制等进行介绍。空调系统经过热工计算后采用满足热负荷要求大冷量空调机组，空调系统的设计能够满足阿根廷布市当地的气候条件及车辆的舒适性要求。

[1] 赵荣义. 简明空调设计手册[M]. 北京：中国建筑工业出版社， 1998.

[2] 王汉青. 通风工程[M]. 北京：机械工业出版社，2005.