空调系统基本概念的认知

项目1　城市轨道交通车辆空调系统整体认知

【项目描述】

城市轨道交通车辆空调系统是城市轨道交通车辆的重要组成部分之一，它与我们日常生活中常见的家用、办公空调的功能一样，在城市轨道交通车辆中承担着调节客室内空气温度、增强客室内空气流动、提高城市轨道车辆乘坐舒适性的作用。本项目能够使学生对城轨车辆空调系统的概念、分类、组成、作用等相关知识有一个系统的了解。

【学习目标】

1．掌握空调系统的基本概念；

2．掌握城市轨道交通空调系统的组成和功能；

3．掌握城市轨道交通空调系统的特点及发展方向；

4．了解空调系统常用名词概念及相关国家标准。

【能力目标】

1．能列出城市轨道交通空调系统各部分组成；

2．能说出空调系统各部件名称、位置、功能。

任务1．1　空调系统基本概念的认知

【活动场景】

使用多媒体进行空调系统常用名词、空调系统基本概念、空调系统分类等知识的教学。

【任务要求】

1．掌握空调系统的基本概念；

2．了解空调的分类。

【知识准备】

空调系统常用名词及概念

（1）轨道车辆空调机组（air-conditioning units for railbound vehicles）

轨道车辆空调机组是一种向机车、铁道车辆、轻轨车辆、地铁车辆的客室、工作间提供经过处理的空气的设备。它主要包括制冷系统以及加热系统的通风装置。

（2）紧急通风（emergency ventilation）

当车辆动力电断电时，由车辆的蓄电池经逆变器给空调机组的通风机供电，由通风机进行全新风通风的运行过程为紧急通风。

（3）温度

温度是表明物体冷热程度的物理量。由于规定和划分方法的不同，温度的标尺（简称温标）又分为摄氏温度、华氏温度、热力学温度。

1）摄氏温度

在标准大气压下，把水结冰的温度规定为零度，沸腾时的温度定为100℃；在0℃与100℃之间平均分成100等份，每一份作为1℃。按这种规定和划分方法定出的温度标准称为摄氏温度。摄氏温度的单位符号用“℃”表示，在温度数值前面加“-”表示零下多少度。

2）华氏温度

在标准大气压下，把水结冰时的温度定为32℉，沸腾时的温度定为212℉；在32℉与212℉之间，平均分成180等份，每一份作为1℉。按这种规定和划分方法定出的温度标准称为华氏温度，单位用“℉”表示。华氏温度与摄氏温度的换算关系为

3）热力学温度

由于前两种温标存在许多缺点，于是要求建立一种与物体的任何物理性质无关的统一温标，这就是建立在热力学第二定律基础上的热力学温标。热力学温标是纯理论的，通常习惯称为绝对温度。现行的国际单位标准确定如下：

①以开尔文（K）表示热力学温度的单位，开尔文1度等于水三相点热力学温度的1／273。

②摄氏温度定义为

t= T- 273 K

式中　T———热力学温度，K；

　　　t———摄氏温度，℃。

　　　③单位“摄氏度”（℃）与单位“开尔文”（K）相等。

　　　④摄氏温度间隔或温差可以用“摄氏度”表示，也可以用“开尔文”表示。在制冷系统中，所显示的温度是指被测处此刻的制冷剂温度。

在空气调节中，所表示的温度是指被测的空间此处湿空气的温度，因为空气和水蒸气两者完全处于均匀混合状态，所以湿空气的温度就是干空气的温度，也就是水蒸气的温度。

（4）压力

压力（压强）就是单位面积上的作用力。在1m2的面积上，均匀垂直作用1 N的力量定为1个压力单位，称为1 Pa，即

当前，在工程技术上普遍采用的仍是工程制单位，即千克力每平方厘米（kgf／cm2）或千克力每平方毫米（kgf／mm2）。大部分压力表上都是这样的刻度。今后，这种压力单位要逐步废除，采用国际单位制“帕”（Pa）。它们换算关系为

同时，在工程技术中常用的压力单位如汞柱（水银柱）、水柱和工程大气压等，也属废除范围。

所谓汞柱和水柱，均是釆用液柱的高度为压力单位。如图1．1表示液柱作用在面积F上的力：底部总压力=液柱所受重力，即

P= pF= hFγ

　p= hγ

　h=γ／p

式中　F———液柱底面积；

　　　P———压力；

　　　h———液柱高度；

　　　γ———液柱密度。

图1．1　液柱压力图

从上式可以看出，如果选用的液体一定，即密度γ一定，那么一定的压力就有相应的液柱高度，所以压力单位可用液体柱高度h表示。常采用的液柱为汞柱（水银柱）与水柱，单位为毫米水柱（mmH2 O）、毫米汞柱（mmHg）。

在标准重力加速度g=9．806 65 m／s的情况下，水银密度为13．595 1 g／cm3，水银柱高为760 mm时的压力称为标准大气压力。它的大小随不同地点、高度和气候条件而变化。物理学上规定在纬度45°的海平面上常年平均大气压为1标准大气压（atm）或称物理大气压，其值为760 mmHg。即1标准大气压（atm）=760 mmHg。

工程上为了使用和换算方便，将1 kgf／cm2作为一个大气压称为工程大气压，简称气压（at）。即1工程大气压（at）=1 kgf／cm2=735．6 mmHg。

空气调节的对象是湿空气，湿空气的总压力等于干空气分压力和水蒸气分压力之和。湿空气中水蒸气的分压力在饱和空气和未饱和空气中是不同的。同时，温度越高，水蒸气的饱和分压力就越大。

所谓绝对压力，是指设备内部或某处真实压力，它等于表压力与当地大气压力之和，即

P绝= P表+ B

所谓真空度，是指设备内部或某处绝对压力小于当地大气压力的数值，即

P真= B- P绝

（5）热量和比热

热量是能量的一种形式，是表示物体吸热或放热多少的物理量。常用的热量单位cal已废除。在国际单位制中，热量的单位用焦（J）表示，1 J= 0．239 8 cal。

比热容是使单位质量物体的温度升高1℃时所需的热量。工程中常用的单位是kcal／kg・℃。在现推行国际单位制中，比热容的单位采用J／（kg・℃）或J／（kg・K）。

（6）焓

焓是一个复合的状态参数，是表征系统中所有的总能量，是内能与压力位能之和。当工质在一定状态（压力p、容积V、温度T）时，焓具有一定的数值，说明工质所具有的总能量。

（7）蒸汽液体两相的转变过程中几个概念

在空调系统的制冷过程中，经常利用工质（氨、氟利昂）的气液两相的转变来实现人工制冷的目的。

1）液体的汽化

在密闭容积中，液态转化气态的速率大于气态转变为液态的速率时，液体就逐渐减少而蒸汽逐渐增加，这称为液体的汽化。

汽化的方式有蒸发和沸腾两种：蒸发是在任何温度下都会发生于液体表面的汽化过程；沸腾是在整个液体的内部发生的剧烈汽化过程。

汽化是吸热过程，如果外界没有供给热量，汽化的结果会从液体内部分子的平均动能获取，从而使液体温度降低。

汽化热是单位质量液体汽化为同温度的蒸汽时所需的热量。

2）蒸汽的液化

在密闭容器中，当液态转变为气态的速度小于气态转变为液态的速度时，液体就逐渐增多而蒸汽逐渐减少，这就称为蒸汽的液化过程。

凝结热是单位质量蒸汽凝结为液体时所放出的热量。它的数值与相同条件下的汽化热相等。汽化和液化是气液相变化的两种相反过程。

3）饱和状态

密闭容器中的液体在一定的温度下，蒸汽压力会自动保持在一定数值上，这时液气两相转变就达到了动平衡，此时空间气态分子的浓度不变。这个状态称为液体的饱和状态。

相当于饱和状态的蒸汽和液体分別称为饱和蒸汽和饱和液体。饱和状态时，蒸汽压力称为饱和压力。饱和液体的温度称为饱和温度。

4）蒸汽的产生

制冷工程中所用氨、氟里昂等制冷剂从液态转变为气态时，均经历了未饱和液体（过冷液体）、饱和液体、湿蒸汽、干饱和蒸汽及过热蒸汽五种状态。

以水为例，将1 kg 0℃的水放在汽缸中，并在压力P下等压加热，如图1．2中位置1所示。如果对应于0℃的饱和压力P s（0℃）低于P的话，则刚加热时水没有气泡产生，水尚未沸腾，这种状态的水称为过冷水，它的温度为t0。随着加热而水温逐渐升高，水的比容略有增大。当水温升高到相应压力p的饱和温度t s时，水开始沸腾，这种状态的水称为饱和水，如图1．2中位置2所示。比容增加到V′（称为液体比容）。当继续加热时，水逐渐汽化，成为饱和蒸汽（或称湿蒸汽），如图1．2中位置3所示。在沸腾的过程中，汽缸中的水不断减少而蒸汽不断增加，直到汽化完毕，温度始终保持t s不变，比容增加为V″（称为蒸汽比容）。完成汽化的水蒸气叫干饱和蒸汽（或称干蒸汽），如图1．2中位置4所示。在汽化过程中，由于饱和蒸汽量不断增加，比容增加很快。

在湿蒸汽中，干蒸汽的质量百分数叫做干度，用X表示，而（1- X）则为温蒸汽中水分的质量百分数，叫做蒸汽的湿度，用Y表示。

饱和水：X=0，Y=1；

干蒸汽：X=1，Y=0；

湿蒸汽：0＜X＜1，1＞Y＞0。

随着干度的增大，湿蒸汽的比容增大，三者的关系为V′＜V0＜V″。

如果在等压下再给干蒸汽加热，它就成为过热蒸汽，如图1．2中位置5所示。此时以t表示过热蒸汽温度，以V表示它的比容。凡蒸汽的温度高于产生蒸汽的温度t s时，该蒸汽叫过热蒸汽，而两者的差数叫过热度，即

Δt过热= t- t s

Δt过冷= t- t0

图1．2　水的等压汽化过程

（8）制冷剂的压-焓图（lg p-h图）

在进行制冷循环的热力计算时，经常要涉及各个过程的焓值变化。lg p-h图是直接用h焓值作为横坐标，压力p作为纵坐标绘制成的。为了缩小图的尺寸，并使低压区内的线条交点清楚，所以纵坐标是用压力的对数值lg p来绘制，如图1．3所示。

在lg p-h图中有两条比较粗的曲线，左边一条叫饱和液体线，右边一条叫干饱和蒸汽线，这两条曲线若向上延长将交于一点K，称为临界点。因为一般制冷循环都在远离临界点以下进行，故在一些制冷剂的lg ph图中，临界点都未表示出来。

图1．3　制冷剂lg p-h图

饱和液体线与干饱和蒸汽线将图划分为三个区域：

①过冷蒸汽区：指饱和液体线左边的区域。

②过热蒸汽区：干饱和蒸汽右边的区域。

③湿饱和蒸汽区域：饱和液体线与干饱和蒸汽线包容的区域。这个区域中，气态和液态的制冷剂共同存在。在湿饱和蒸汽中，制冷剂蒸汽所占的质量比例称为干度，用符号X来表示。制冷剂饱和液体的干度X=0，当干度X= 1的饱和蒸汽称为干饱和蒸汽。湿饱和蒸汽的干度：0＜X＜1。在饱和液体线与干饱和蒸汽线之间绘有等干度线。

在lg p-h图的纵坐标上，还列出与压力相对应的饱和温度t。等温线在湿饱和蒸汽区内与等压线相重合；到了过热蒸汽区时，等温线则与等压线分开，形成向右下方倾斜的一组曲线。图中还冇等熵线以及虛线表示的等容线。

综上所述，制冷剂的lg p-h图中共有8条线：

①X= 0的饱和液体线；

②X= 1的干饱和蒸汽线；

③等干度线X；

④等压线p；

⑤等温线t；

⑥等焓线h；

⑦等熵线S；

⑧等容线V。

对于制冷剂任一状态的有关参数，一般只要知道上述参数中任何两个，即可在lg p-h图中找出代表这个状态的一个点，在这个点上就可以读出其他有关参数的数值。

（9）逆向卡诺循环

逆向卡诺循环是制冷的理想循环，它与热机的理想循环———卡诺循环是相反的。逆向卡诺循环是由两个可逆的绝热过程和两个可逆的等温过程所组成，现将它表示在T—S图上，如图1．4所示。

图1．4　逆向卡诺循环图

①1—2为绝热压缩过程，制冷剂由状态1经过绝热压缩（等熵过程）到状态2，消耗机械功，制冷剂的温度由T0升高到T K。

②2—3为等温放热过程，制冷剂由状态2向周围介质等温放出热量，然后被冷却到状态3。

③3—4为绝热膨胀过程，制冷剂由状态3绝热膨胀（等熵膨胀）到状态4，作膨胀功，制冷剂温度由T K降到T0。

④4—1为等温吸热过程，制冷剂由状态4等温向被冷却物体吸收热q0（即制取单位制冷量q0）。这时制冷剂又回复到初始状态1，完成了一个制冷循环。如果循环继续进行，则要不断消耗循环功，才能不断进行制冷。

由此可见，在制冷循环中，低温物体吸收的热量q0要传递给周围介质（如冷却水，空气）的过程进行，不是自发的，而是要消耗一定外界能量，即循环功AL。

卡诺循环和逆向卡诺循环，虽然在一定温度范围内具有最大的热效率和制冷系数，但只是个理想循环，在实际中是无法实现的。它们只能作为改善热力与制冷循环，提高热效率与制冷系数的一个方向。

【任务实施】

（1）空调系统的概念

空调系统即人为的方法调节空气温度、湿度、含尘浓度和气流速度等参数，以满足使用者对室内环境要求的机组与设备。

（2）空调系统的分类（图1．5）

①全空气系统：这种系统是空调房间的冷热负荷全部由经过处理的空气来承担。集中式空调系统就是全空气系统。

图1．5　空调系统分类图

②全水系统：这种系统是空调房间的冷热负荷全部靠水作为冷热介质来承担。它不能解决房间的通风问题，一般不单独采用。无新风的风机盘管属于这种全水系统。

③空气-水系统：这种系统是空调房间的冷热负荷既靠空气，又靠水来承担。风机盘管加新风系统就是这种系统。

④制冷剂式系统：这种系统空调房间的冷热负荷直接由制冷系统的制冷剂来承担，局部式空调系统就属此类。

⑤集中空调系统：所有空气处理设备（风机、过滤器、加热器、冷却器、加湿器、减湿器和制冷机组等）都集中在空调机房内，空气处理后由风管送到各空调房里。这种空调系统热源和冷源也是集中的。它处理空气量大，运行可靠，便于管理和维修，但机房占地面积大。

⑥半集中空调系统：集中在空调机房的空气处理设备，仅处理一部分空气，另外在分散的各空调房间内还有空气处理设备。它们或对室内空气进行就地处理，或对来自集中处理设备的空气进行补充再处理。

⑦局部式空调系统：此系统是将空气处理设备全部分散在空调房间内，因此局部式空调系统又称为分散式空调系统。通常使用的各种空调器就属于此类。空调器将室内空气处理设备、室内风机等与冷热源和制冷剂输出系统分别集中在一个箱体内。分散式空调只向室内输送冷热载体，而风在房间内的风机盘管内进行处理。

⑧直接蒸发式系统：制冷剂直接在冷却盘管内蒸发，吸取盘管外空气热量。它适用于空调负荷不大、空调房间比较集中的场合。

⑨间接冷却式系统：制冷剂在专用的蒸发器内蒸发吸热、冷却冷冻水（又称冷媒水），冷冻水由水泵输送到专用的水冷式表面冷却器冷却空气。它适用于空调负荷较大、房间分散或者自动控制要求较高的场合。

⑩直流式系统：又称全新风空调系统。这种空调器处理的空气为全新风，送到各房间进行热湿交换后全部排放到室外，没有回风管。这种系统卫生条件好，能耗大，经济性差，可用于有有害气体产生的车间、实验室等。

闭式系统：空调系统处理的空气全部再循环，不补充新风的系统。系统能耗小，卫生条件差，需要对空气中氧气再生和备有二氧化碳吸收装置，如用于地下建筑及潜艇的空调等。

混合式系统：空调器处理的空气由回风和新风混合而成。它兼有直流式和闭式的优点，应用比较普遍，如宾馆、剧场等场所的空调系统。

【效果评价】

评价表

任务1．2　城市轨道交通车辆空调系统概况的认知

【活动场景】

在城市轨道车辆生产车间或检修现场教学，或用多媒体展示城市轨道车辆空调的组成及工作原理。

【任务要求】

1．掌握城市轨道交通车辆空调系统的组成；

2．掌握各部分功能及简单的工作原理。

【知识准备】

城市轨道车辆空调系统主要由单元式空调机组、风道、送风格栅、司机室送风单元及控制装置等组成。一般来说，城市轨道交通车辆的空调系统均是在车顶两端设置2台单元式空调机组，通过车顶的风槽和风口向客室内送风。根据空调机组的出风方式，它一般可分为下出风和侧出风两种形式。

西安地铁2号线车辆空调系统为司机室和客室提供冷风和新鲜空气，以调节司机室和客室的温度、空气洁净度，提高乘车的舒适性。其空调系统主要由空调机组、司机室送风单元、风道、幅流风机、废排装置、空调控制装置等设备组成。具体分布情况如图1．6所示：

图1．6　空调系统主要部件断面图

1．2．1 空调机组

①空调机组采用顶置式安装，采用下送风下回风方式，单冷型，微机控制并具有自诊断功能。每节车辆安装制冷能力为29 kW的空调机组2台。当列车的一台辅助电源发生故障时，空调机组自动减半运行。全列车各空调机组在车辆运行时由司机集中控制，在维修时可由维修人员单独控制。

②空调装置设有4种工况：手动、自动、通风和停止，并可通过本车控制装置对空调进行控制，也可通过司机室内的显示器进行控制和温度设定。在手动工况时，空调机组根据各自的温度控制器所设定的温度进行客室内温度控制；在自动工况时，空调机组根据外界环境温度自动调节客室内温度。空调机组可与列车总线网络进行通信，并可通过列车总线网络对空调机组进行控制。

③空调机组的启动方式为同步指令控制、分时顺序启动。空调机组设有可以自动调节的新风口和回风口。

④新风调节机构及回风口的气流调节装置能保证从全开到全闭范围内调整风量，确保制冷和紧急通风功能的需要；并设置调节挡板，用于调节新风、回风的混合比例。空调机组采用带有挡水百叶窗的新风口并设过滤装置。西安地铁2号线空调机组新鲜空气的最小供给量为：制冷时司机室内人均新风量不少于30 m3／h；客室内人均新风量不少于10 m3／h（按额定载客人数计）。客室内仅有紧急通风时，人均供风量不少于20 m3／h（按额定载客人数计）。

⑤空调机组回风口内设有调节挡板，可在紧急通风时将回风口关闭，使通过空调机组送入客室的风全部为新风。紧急通风时，由紧急通风逆变器对空调机组的风机供电，保证车辆的紧急供风。

⑥空调机组送回风口与车体钢结构之间设有防风防雨密封条，机组通过安装座与车体连接。车顶部的排水采用管道式，禁止直排，并保证空调机组与车顶部安装处无积水。

（1）空调机组结构及用途

空调机组各零部件组装在一个不锈钢板制成的箱体内，加盖板后形成一个整体。空调机组的主要部件包括全封闭制冷压缩机2台、冷凝器2台、毛细管2组、蒸发器2台、干燥过滤器2个、离心风机2台、轴流风机2台、气液分离器2个、回风电动阀1个、新风电动阀2个、新风感温头1个、回风感温头1个等。

空调机组分为室内侧和室外侧。其中，室内侧分为蒸发腔和新风腔，室外侧分为压缩机腔和冷凝腔。离心风机、蒸发器、回风电动阀、回风滤尘网等安装在蒸发腔。气液分离器、新风电动阀、新风滤尘网等安装在新风腔。压缩机、压力开关、干燥过滤器、电磁阀等安装在压缩机腔。轴流风机、逆止阀和冷凝器等安装在冷凝腔。空调机组的箱体和上盖全部采用SUS304不锈钢板制成。组成制冷系统的部件及配管全部用银钎焊连接，构成全封闭的制冷循环系统，作为制冷剂的R407C封闭在制冷系统内。空调机组的回风口在机组底部中间处，冷风出口在机组底部两侧，新风口在机组左右侧板的中间部位。空调机组新风腔处装有高效新风过滤网，车内回风口处装有高效回风过滤网，对车内循环风进行过滤。

西安地铁2号线空调机组的外形和结构如图1．7所示。

（2）主要部件功能

1）压缩机

制冷压缩机为全封闭卧式压缩机，是将电动机、压缩机构及供油系统组装在同一个密封的机壳内。制冷压缩机通过橡胶减震器安装在空调机组箱体内。制冷压缩机的作用是将来自蒸发器的低温低压的R407C气体压缩成高温高压的气体，并送往冷凝器。

2）离心风机

室内侧通风机为直联多叶片式离心风机。室内侧通风机可以强化冷媒在蒸发器中的蒸发过程，并将经蒸发器冷却降温的空气送入车内。

3）轴流风机

室外侧通风机为直联轴流式风机。风机的叶轮安装在立式电机上，并采取防水结构。室外侧通风机用于强化冷媒在冷凝器中的凝结放热过程。

4）蒸发器

蒸发器为铜管套铝肋片的直接蒸发式空气冷却器。低温低压的气液混合的冷媒在蒸发器内蒸发，当车内循环空气和新鲜空气混合后，通过蒸发器时进行热交换。这时，空气的热量被蒸发器内的冷媒吸收，温度降低。

图1．7　空调外形及结构图

5）冷凝器

其结构形式与蒸发器相同。高温高压的R407C气体通过冷凝器时，在外界空气的强制冷却下，变成常温（约50℃）高压的冷媒液体。

6）毛细管

毛细管为一组内径极小的细长铜管，当高压液体冷媒流经这组高阻力管时，起到节流降压的作用。

7）干燥过滤器

滤网固定在容器内并封入干燥剂，可过滤冷媒中的残余杂质，吸取冷媒中的残留水分。

8）高压压力开关

当制冷系统的压力异常高时，高压开关动作，压缩机的运转停止，以保护制冷系统。高压开关的复位方式为自动复位。

9）低压压力开关

当制冷系统的压力异常低时，低压开关动作，压缩机的运转停止，以保护制冷系统。低压开关的复位方式为自动复位。

10）旁通电磁阀（SV14、SV24）

为保证压缩机在长时间停止后以及温度较低情况下启动时的轴承润滑，需要在一定时间内（从压缩机启动开始30 s）打开电磁阀。

11）容量控制电磁阀

此电磁阀配合压缩机内能量调节机构可以控制压缩机的容量，通过2个电磁阀的开闭及每台机组两台压缩机工作状态组合，进行全运转以及控制容量运转（约70%）的切换，可实现空调机组多级能量调节。制冷能力有100%、70%、50%三挡。当打开高压侧（SV12、SV22），关闭低压侧（SV13、SV23）时，为全运转状态；当打开低压侧（SV13、SV23），关闭高压侧（SV12、SV22）时，为容量控制运转状态。

12）液管电磁阀（SV11、SV21）

液管电磁阀安置在冷凝器出口，可防止压缩机停止时冷媒液倒流入压缩机侧，防止造成再次启动时润滑不良。

13）逆止阀

逆止阀安装在压缩机的排气管上，在压缩机停止时可防止冷媒液从排气管逆流回压缩机侧。

14）吸气过滤器

吸气过滤器安装在压缩机的吸气管上，以过滤吸气冷媒中的残余杂质。

（3）工作原理概述

1）制冷系统的工作过程

空调机组制冷系统流程如图1．8所示．

当压缩机压缩成高温高压的R407C蒸汽进入风冷冷凝器时，经外界空气的强制冷却，冷凝成常温高压的液体，再进入毛细管节流降压变成低温低压的气液混合冷媒，然后进入蒸发器，吸收流过蒸发器的空气的热量，蒸发成低温低压的蒸汽，最后经过气液分离器，被压缩机吸入，完成一个制冷循环。压缩机不断工作，达到连续制冷的效果。

车内的空气通过蒸发器时，空气中的水分冷凝成水滴，被引到车外而起除湿作用。

图1．8　制冷系统原理图

2）降温

车内的循环空气是由新风口引入的新鲜空气，由机组的通风机吸入，在蒸发器前混合，通过蒸发器得到冷却，并由机组底部出风口送入车顶通风道各格栅，向车内吹出冷风。在制冷系统连续工作下，车内温度逐渐降低，并由温度调节器自动调节车内空气温度或可在一定范围内调节车内空气温度。

冷凝器的冷凝借助于轴流风机，从机组上方吸进外界环境空气，经过冷凝器后向两侧排出。

1．2．2　空调控制系统

西安地铁2号线车辆每节车设有一个空调控制柜。此控制柜与客室内的空调装置一起为司机提供空调控制。空调控制柜控制单元由PLC主机单元、温度扩展模块、信息显示操作屏组成。

（1）PLC（Programmable Logic Controller）功能

PLC是可编程逻辑控制器的缩写，它对整个空调机组进行自动控制，可实时检测运行过程中的参数，通过显示操作屏实现人机对话，响应显示操作屏输入的命令、参数，将故障信息、运行状态通过显示操作屏进行显示等。

（2）显示操作屏

显示操作屏是一种微型可编程终端，采用全中文液晶显示操作屏（带背光），具有字符类型和图像类型显示，由通信接口和PLC的外设接口进行通信。主要功能是空调机组运行工况的控制，显示运行工况参数，实时显示各功能的运行状态及故障现象。

（3）交、直流电源规格

1）主电路电源

主电路向空调机组的压缩机等交流负载供电。

额定工作电压：三相交流380 V；

电压波动范围：三相交流380×（1±15%）V；

额定工作频率：50 Hz±1%。

2）交流控制电源

交流控制电源取主回路的U相作为制冷工况控制电源，向交流接触器等交流控制元件供电。

额定工作电压：单相交流220 V；

电压波动范围：单相交流220×（1±15%）V；

额定工作频率：50 Hz±1%。

3）直流控制电源

外部提供直流110 V经电源模块转化成24 V直流，向PLC、显示操作屏、新风阀、回风阀供电。

输入电压范围：直流100～127 V；

额定输出电压：直流24 V；

输出电压波动范围：20．4～26．4 V。

（4）新风阀、回风阀运作模式

新风阀、回风阀工作电压为DC24 V，功率为2W。

新风阀、回风阀在关闭状态时，触点闭合，风阀在打开状态（完全打开及未完全打开）时，触点断开自动断电。

其他工况时，风阀对应状态见表1．1。

表1．1　各工况风阀状态

（5）运作模式

①室内温度低于19℃或室外温度低于10℃时禁止开启压缩机。

②以网络通信模式控制机组通风、制冷。如果网络未接入，可用触摸屏设定通风、弱冷、强冷、自动、停机等状态。

a．通风状态：两个机组的送风机全部运行，而且新风阀、回风阀全部打开。

b．弱冷状态：两个机组的送风机全部运行，冷凝风机也全部运行，每个机组的压缩机只有累计运行时间少的压缩机运行，即有一半数量的压缩机启动。

c．强冷状态：两个机组的送风机全部运行，冷凝风机全部运行，每个机组压缩机全部运行，即所有的压缩机启动。

d．自动状态：列控（网络）给定自动冷温度T值及指令。当室温t0≥T+ 3．5℃，双机制冷过程：送风机运行→延时5 s→冷凝风机运行→延时30 s→累计运行时间少的压缩机运行→延时5 s→另一台压缩机运行→降温至室温t0≤T+ 2℃→运作时间多的压缩机先停机→当室温t0≤T℃时→延时3 s→另一台压缩机停机→延时30 s→冷凝风机停机→送风机继续运行→如果需要，停送风机延时5 s→停送风机。

e．停机状态：所有的通风机、冷凝风机、压缩机均停止运行。

以上几种运作模式可以通过单节车的显示操作屏来控制单节车机组的运行，也可以通过司机室的触摸显示屏选择运作模式。其指令通过列车的中央控制单元、终端控制单元、总线、空调网关传送给每节车空调控制柜内的PLC主机单元，从而实现对整列车的空调机组进行集中控制。

1．2．3　司机室送风单元

为保证司机室的风量和冷量，司机室设有司机室送风单元，主要包括司机室增压单元和可调式送风口。增压单元内设调速风机，客室空调机组处理后的空气经风道通过可调式送风口增压单元内调速风机的作用下送入司机室。调速风机的风速控制旋钮设在司机台上，便于司机手动调节风速。

1．2．4　幅流风机

（1）工作原理及用途

1）工作原理

叶轮在电机的驱动下高速旋转，产生流场。介质在叶道内流动，在叶片的作用下，获得能量，将机械能转化为动能，达到通风换气的目的。

2）用途

风机安装在列车天棚上与钢结构联接上。其目的是促进车厢内空气对流，为乘客提供舒适的服务。

（2）外部结构

外部结构图如图1．9所示。

图1．9　单轴幅流风机外形图

1—叶轮组；2—电动机组；3—集风气（2件）；4—支撑板（2件）；5—风挡板；6—集风蜗型板；7—电机罩；8—轴承座；9—橡胶梅花套

1．2．5　风道、废排装置、电热器

（1）风道

为了实现整车送风均匀，西安地铁2号线车辆采用静压风道。其工作原理是空调机组下部送出的风进入车内主风道，并沿主风道在推进过程中进入静压箱，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箱中得到平衡，并形成一定的静压值。空气通过在静压箱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。

相对于空调机组出风口，风道对称布置，最大限度保证送风均匀。回风口沿车体长度方向布置，保证回风滤网等设备的检修的同时最大限度地保证车内造型美观。送风格栅采用铝型材，送风格栅断面结构有利于送风均匀。

（2）废排装置

考虑客室内向客室外的换气功能，在车体适当位置设置排气口，并在车体侧墙考虑适当的风道，确保客室内向客室外排气功能的实现，以防客室内正压过高造成的新鲜空气输入量减少和对关门造成困难。

（3）电热器

为提高车辆内部的温度及空气质量，采取以下措施来保证冬天客室和司机室的舒适性：

①在车体中采用优质的防寒保温材料，减小车体的传热系数，降低车内向车外的热传递。

②由于司机长时间在司机室工作，同时穿的衣服比乘客要少，所以司机室的温度要比客室的温度稍高才能满足司机的舒适性要求。除了采用司机室送风单元为司机室送入热风外，还在司机室中设置带风机的电热器，以满足司机室舒适性要求。

③通过合理的控制系统来满足冬季客室和司机室舒适性要求。采暖控制将客室电热、司机室电热以及新风阀的开度视为一个系统，为乘客和司机提供一个良好的乘车环境。

城轨车辆电热器有客室电热器和司机室电热器，司机室电热装置结构如图1．10所示。

图1．10　司机室电热装置结构

【任务实施】

（1）KG29H型单元式空调机组的技术参数（见表1．2）

表1．2

（2）空调机组部件及其技术参数（见表1．3）

表1．3

续表

【效果评价】

评价表

任务1．3　城市轨道交通车辆空调系统特点及发展的认知

【活动场景】

在城轨车辆生产车间或检修现场教学，或用多媒体展示城轨交通车辆空调系统的特点、要求及发展方向。

【任务要求】

1．掌握城市轨道交通车辆空调系统的特点及要求；

2．掌握城市轨道交通车辆空调系统的发展方向。

【知识准备】

1．3．1　城市轨道交通车辆的特点及要求

城市轨道交通具有运送乘客量大、站点密集、乘客上下车较为频繁、乘车舒适性要求高、规定时间段运行等特点。考虑到各城市具体运营环境的差异和日益增长的乘车需求，城市轨道交通车辆空调系统要具备以下特点及要求：

（1）小型轻量化

小型轻量化是城轨车辆空调系统的显著特点。由于城轨车辆一般比铁路车辆体积小，高度低，乘客运载量大，而空调机通常置于车顶部，故城市轨道交通车辆空调机的体积和质量会受到一定的限制。所以小型、轻量化是空调机要考虑的一个现实问题。近年来，石家庄国祥制冷设备有限公司连续采用一系列新技术来缩小空调机体积。如采用卧式蜗旋式压缩机；换热器采用内螺纹管，增强换热效果，减少换热器体积；采用带亲水膜轻质铝翅片，降低换热器质量；引进高效进口风机等，在保证流量、噪音等要求下降低了空调机组体积及质量。北京地铁的第一台拥有我国自主知识产权的国产化地铁空调机组充分采用了以上新技术。

（2）可靠性高

①车辆空调机的耐振性能要好。车辆在运用过程中会产生较大振动，因此车辆空调系统要具备耐振性能。我国铁路标准TB／T 2432—93对车辆空调设备做了抗振要求及试验标准。这个标准对运行条件优于铁路车辆的城轨车辆空调系统来说，应该是完全适用的。

②耐腐蚀性好。现在城市的污染程度较大，尤其是沿海城市的盐雾影响，对暴露在大气当中的空调机的电机、换热器壳体的耐腐蚀要求较高，因此空调机在设计、制造当中要充分考虑到这点。如采用防护等级较高的电机，并在电机外部配合处增加电机防护技术措施，在换热器上采用耐酸、碱、盐雾腐蚀的覆膜铝翅片，并采用不锈钢板材制造空调机壳体，可有效防止腐蚀发生，延长空调机使用寿命。

③根据车辆运行特点，空调机组制冷系统尽量采用多系统，避免使用单系统的空调机组。因为如采用单系统，当制冷系统出现问题时，整个空调机组就不能为车辆提供冷量。而多系统的空调机，当某一个系统出现故障时，另外的系统还可以工作，为车辆提供一定的冷量。以下是采用多系统的优点：

a．制冷系统故障对双系统或多系统的影响小；

b．双系统或多系统的空调机能使车内达到较稳定的温度；

c．由于双系统或多系统的空调机压缩机交替运行，压缩机耐磨、寿命长；

d．由于双系统或多系统的空调机压缩机分步启动，启动电流冲击小。

（3）免维护程度高、可维修性好

安装于城市轨道车辆上的空调机并不能像地面制冷机组那样，可以给检修、维护人员一个易于监视的环境和空间。根据干线铁路车辆空调的使用经验，在条件允许的情况下空调制冷系统尽量使用单元式、全封闭式制冷循环系统，并提高免维护的元件使用率，尽可能不采用分体式空调机。以下是全封闭制冷循环系统的优特性：

①出厂前所有制冷系统部件均焊接，系统密封性好；

②出厂前充入定量制冷剂，因在性能试验后发货，无泄漏，所以性能与质量稳定，可靠性高；

③由于可省掉储液器、管路接头，以免充入过多的制冷剂，故质量轻；

④因为系统无泄漏，故制冷系统的维修周期长；

⑤因为管路元件少，系统不泄漏，故制冷系统维护工作量少，适合城市轨道车辆。

（4）制冷能力强

现代城轨车辆客室基本采用全密封结构，而且为保证大流量旅客上下车的时间和效率（每站停30 s），每侧设置3～5个客室车门。由于城市轨道交通站间距短（一般为800～2 000 m），客室车门开启频繁。因此，客室内部制冷损耗大，制冷效率低。要达到和保持使人体感觉舒适的微气候条件，必须加大空调系统的制冷能力（一般应为计算制冷量的110%～120%）。如果没有足够的制冷能力，不断的制冷损耗会使空调系统长时间的工作也达不到规定的微气候条件，也就失去了空调装置的作用和意义。

（5）对新风量的要求高

城轨车辆载客量大，人员众多。在客室内，由于人的呼吸，车内氧气减少，二氧化碳（CO2）含量增加，车内过多的二氧化碳（CO2）会使旅客感到气闷、疲劳，当增加到一定浓度后就会影响人的健康。此外，车内还可能产生其他有害气体，使车内空气变得污浊。因此，必须不断更换车内的空气，使车内空气保持一定的新鲜程度。因此，按照卫生标准和要求，每人必须有20～25 m3／h的新鲜空气量即新风量。空调机组应设有可自动调节的新风口和回风口。新风调节机构可保证从全开到全闭范围内调整新风量，回风口的气流调节装置可确保制冷和紧急通风功能的需要。调节机构设置调节挡板，用于调节新风、回风的混合比例。新风阀与排气阀同步，根据车辆载客量的不同，可调节不同的开度，改变新风量。

（6）对微风速及送风均匀性的要求

城轨客车车内的空气流速同样影响人体的散热。车内空气流速的增大可以加速人体表面的对流散热，促进人体表面汗液的蒸发，从而增加散热效果。通过试验，夏季人体对空气流速有感觉的极限值近似为0．15～0．25 m／s的范围。城轨车辆送风均匀性是靠通风系统来保证。经空调机组处理过的空气只有通过通风系统送往车内，才能保证车内温度均匀性，同时保证送风均匀。因此，通风系统是车辆空气调节的重要组成部分，该系统的好坏直接影响着车内的温度均匀性及送风均匀性，它可制约空调机组在车辆中的性能发挥。目前，我国城轨车辆普遍采用静压风道。这种静压风道能够降低噪声，送风均匀。

（7）对气流组织及废排量的要求

城轨车辆通常车内乘客较多，车辆内部要求做到全面送风。即使是空调机回风口区域，也要设送风口，否则气流受拥挤人群扰动、阻塞，回风往往越过空调机回风口区乘客头顶回到空调机内，此处乘客感觉不到气流；而且在超员的情况下，回风温度也较高，不能带给乘客相应的凉爽感觉。城轨车辆的空调装置通风系统送人车内的空气中通常含有部分再循环空气和新鲜空气，其通风量为新鲜空气量和再循环空气量之和。一定数量的新风量进入，可以保证客室内的正压，可有效防止外界未经处理的空气及灰尘的渗入。但是，由于城轨车辆载客量大，客室内所需新风量大，使空调系统的通风量增大，从而也使客室的正压值增大。为保证客室内的一定正压，同时又要平衡所需要的新风量带来的正压过大，需将客室内多余的空气排出车外。因此，城轨车辆一般需设置废排口或废排装置。对于采用塞拉门系统的城轨车辆来说，客室内正压过大，会使最后关闭的塞拉门关门阻力剧增，从而不能保证车辆的正常运行。因此，客室正压值一般以9．81～29．4 Pa为宜。因此，城轨车辆废排口或废排装置的废排量应略小于或等于新风量，一般为新风量的90%～95%。

（8）对供电特性的要求

现代城市轨道交通车辆全部采用VVVT逆变器控制的交流传动系统，辅助供电系统采用静止逆变器（SIV）。一般情况下，每列车设置有两组静止逆变器（SIV）及两组蓄电池组。静止逆变器（SIV）将接受到的直流1 500 V或750 V高压电变换成三相380 V、50 Hz交流电，110 V直流电及24 V直流电，作为客室照明、空调系统及各系统控制设备电源，同时可向蓄电池组充电，并满足不同负载的供电需求。城轨车辆的空调装置其压缩机、冷凝器风机、蒸发器风机一般采用SIV提供的三相380 V、50 Hz交流电工作，控制系统采用110 V直流电。

（9）空调系统故障状态下的运行及紧急通风的要求

根据城轨车辆运行特点和可靠性要求，一般每节车辆采用两套空调机组，并且由每列车的两套辅助逆变器（SIV）分别供电。这样做可保证两种故障状态时的车辆正常运行：

一是当每节车辆中一台空调机组故障时或制冷系统出现问题时，另外一台机组还可正常工作或为车辆提供一定的制冷量，保证车辆的正常运行。

二是当一台辅助逆变器（SIV）故障时，另外一台辅助逆变器（SIV）可保证每节车辆的空调机组的制冷能力可自动减半或保证一台空调机组正常工作。

另外，当两台辅助逆变器（SIV）同时故障或外部供电系统故障，接触网或送电轨停电时，空调系统应自动转入紧急通风状态。此时由蓄电池提供DC110V电源，制冷压缩机和冷凝风机全部停止运转，仅通过专用逆变器给蒸发器风机提供交流电源使其工作，保证客室正常通风。同时，回风调节挡板将回风关闭，新风阀全部打开，输送空气全部为新鲜空气，以维持客室内的氧气含量及空气流动。在紧急通风状态下，蓄电池应保证通风系统45 min应急通风。

（10）自动化程度高

城轨车辆与铁路车辆运行情况及车辆配置人员不同。通常在城轨车辆运行当中不配有车辆设备巡检员。这就要求城轨车辆空调系统有较高的自动运行能力，能够在出现问题时自动处理，对非故障问题有自我保护及自我恢复能力；同时，对故障能够自我诊断及存储，以便车辆进站后，能够及时修复。

现代城轨车辆空调系统等都采用了微处理器控制。该控制系统能够对偶发性非故障现象进行自我判断，对于实际故障能够诊断记录，可通过手提电脑进行手动调试。该控制器还可以进行通信，实现上位机的集中控制功能。控制系统的主要任务是以温度信号为判据，控制制冷或采暖系统的运行及停止。温度过高时，开启压缩机制冷；温度过低时，开启加热器采暖；温度适中时，仅开通风使车内空气循环，保持一定量的新风。这样使车厢保持适宜的温度和湿度，为乘客和乘务人员创造良好舒适的环境。

（11）满足噪声要求

随着人们生活水平的提高，对环境污染的要求和控制水平也越来越高。轨道交通也是属于噪声污染源之一，尤其是对沿线居民、办公人员的影响更大，因此噪声限值越来越严。一般来说，现代城轨车辆对空调装置的噪声要求是：列车处于静止状态和自由声场内，所有辅助设备正常运行时，客室内部沿车辆中心线、距离地板面1．5 m高处至少测量3个点，测得的噪声级不超过69 dB（A），在空调回风口下方测得的噪声级不超过72 dB（A）。对空调机组本身要求在名义工况下，距空调机组中心线1．5 m处，空调机组整机噪声级不大于70 dB（A）。

（12）满足电磁兼容性要求

车辆的自动化程度越高，车辆设备及信号控制系统电磁环境越复杂，电子部件信号系统要适应此电磁环境。因此，空调系统控制装置要在预期的电磁环境中能正常工作，且无性能降低或故障。

1．3．2　城市轨道交通车辆空调系统的发展方向

（1）现有城市轨道车辆空调设备现状

目前，我国采用的轨道车辆空调类型有传统的单冷型，它只作为制冷机。有些空调机组安装有电加热器，功率很小（9～12 kW），仅仅作为预热；有些是分离式，有独立的空调机组和控制柜；还有些是定速型，电源采用辅助逆变器直供型。

单冷型设计使空调机组的利用率降低，空调机组的效能和功能没有全部利用起来，造成浪费；分离的控制柜占用车辆内部空间，而且与空调机组间的线路连接复杂、繁多，不便于空调机组的安装、维护、检修等；定速压缩机启动时电流冲击大，要求辅助逆变电源容量大，车厢冷热负荷变化大，制冷能力不能迅速调节，使客室内温度不均匀。

（2）城市轨道车辆空调系统发展的方向

变频技术历经近30年的发展，已经日趋成熟，工业变频器已经成为各行各业的必备产品。变频技术飞速发展带来的契机，使变频空调以其固有的节能、高效、舒适、提升低温供热能力、可靠等特点成为城轨车辆空调机发展的方向。

变频空调机的主要特点如下：

1）节约能源

变频空调机的主要特点是高频降温，低频连续运转维持恒温，同时温度波动小。变频空调机的节电正是由于低速连续小功率运转时具有高能效比，且减少了多次开关造成的开关损耗，从而达到节能降耗目的。

空调机压缩式制冷循环的原理在几十年来未发生变化的情况下，空调机的节能方式分为3类。第1类是节能元件的选用，例如采用高效压缩机，采用高效的直流风机电机。直流风机电机效率提高了近1倍。第2类是提高换热效率，例如采用浸水膜的铝箔，由于水不易形成水珠堵塞风道而提高效率，还有采用带内螺纹铜管提高效率等。第3类是运行节能控制，即变频节能。实践证明，变频空调机可实现运行节能30%以上。

2）具有低温供暖能力

变频空调机可利用其高速旋转的特点，额外补充一部分电功率而使供风温度提高，实现供暖。变频空调机可使使用环境温度扩展到- 10℃。

3）舒适度良好

变频空调机实现了低频运转维持温度，比普通空调机的开关维持温度的温度波动大大减小，同时又利用了变频空调机的高速运转提升能力，实现迅速降温升温，提高了舒适度。

4）可实现更宽的工作电压

变频空调机实现了低频启动，启动电流很小，电源电压波动小。变频空调机可实现更宽的工作电压，自动修正加到压缩机上去的电压，使压缩机的工作更稳定，效率更高。

根据变频空调的特点，未来城轨车辆空调的发展目标如下：

①冷暖一体化：热泵型冷暧两用车用空调，弥补目前定速车用空调不能供热的不足，提高空调机的利用率，取消电暖气。

②机电一体化：变频控制器与变频空调机实现一体化组装，使城轨车辆设备布置简单，安装简易、安全。

③安装简单：产品采用先进的集成技术，使得该产品体积更小、质量更轻。

④配电简单：与外在的电气连接只是两个航空插头，节约了布线成本和车辆空间。

⑤全变频设计：变频涡旋式压缩机加上变频风扇电机加上4套变频器。

⑥舒适度：动态恒温空调系统，做到冷暖无级调节。

【效果评价】

评价表

*【知识扩展】

轨道车辆空调系统机组国家标准（部分）

目前我国还未制订城市轨道交通车辆的空调标准。下面介绍的是轨道车辆空调系统机组国家标准，此标准适用于轨道车辆运行速度小于或等于200 km／h的空调机组。

（1）轨道车辆空调系统机组形式和基本参数

1）形式

按功能分为：

①冷风型；

②电热冷热风型；

③热泵冷热风型；

④热泵辅助电热型。

按结构分为：

①整体式；

②分体式。

按使用气候环境温度分为：

①T1：45℃；

②T2：50℃；

③T3：55℃。

2）基本参数

①能效比（性能系数）。名义工况下的能效比（性能参数）见表1．4。

表1．4　空调机组能效比

②制冷剂为R134a的空调机组，EER（COP）值为表1．4值的90%。

③空调机组的电源为：主电路额定电压为三相交流380 V、50 Hz，三相交流220 V、35 Hz或其他电源，控制电路额定电压为单相交流220 V、50 Hz或直流110 V、直流24 V。

（2）轨道车辆空调机组型号编制方法

1）空调机组的型号编制

由大写汉语拼音字母和阿拉伯数字组成，具体表示方法如图1．11所示。

2）型号示例

名义制冷量为40 kW，环境温度55℃的电热冷热风型铁道客车空调机组：KLD40T3；

名义制冷量为35 kW，环境温度45℃的热泵冷热风型铁道客车空调机组：KR35；

名义制冷量为42 kW，环境温度50℃的冷风型铁道客车空调机组：KL42T2；

名义制冷量为35 kW，环境温度55℃的电热冷热风型分体式铁道客车空调机组的室外机组：KLDFW35T3。

（3）技术要求

1）一般要求

空调机组应符合本标准的规定，并按规定程序批准的图纸及技术文件制造。

2）环境及使用条件

①海拔高度不大于2 000 m；

②空调机组应能在表1．5规定的环境温度下正常运行；

③空调机组在风沙、雨淋、日晒、大气腐蚀等自然条件及车辆运行时，应能正常工作；

④空调机组应能在车辆运行时的频繁启动、振动、冲击等条件下正常工作；

⑤空调机组应能适应地面电源供电或发电机供电或逆变器供电等电源，在主电路电源为三相交流380×（1±10%）V，50×（1±2%）Hz或三相交流220×（1±10%）V，35× （1±2%）Hz；控制电路电源为单相交流220×（1±10）V，50×（1±2%）或直流110 V，具有+25%～30%的相对误差；直流24 V，具有+25%～30%的相对误差条件下正常工作。

图1．11　空调机组的型号编制

表1．5　空调机组正常运行的环境温度单位：℃

3）零、部件及材料要求

①空调机组所有零、部件和材料应分别符合各有关标准的规定，满足使用性能要求并保证安全。

②空调机组的隔热层应有良好的保温性和不吸水性，并无毒、无异味，且燃烧性能为GB 8624—1997中Bl级。隔热层应黏贴牢固、平整。在正常工作时空调机组外表面不应有凝露现象。

③空调机组的电气系统一般应具有电机短路、过载、缺相保护，必要时还应包括高压、低压、逆相保护等必要的保护功能或器件。

④空调机组的电器元件选择及安装应符合GB 4706．32和GB 5226．1的要求。

⑤空调机组用电线电缆的外敷绝缘层应采用阻燃、低烟、无卤型材料，并应符合TB／T 1484．1—2001的规定。电线电缆的载流量应满足使用要求。

⑥布线及线号标记应符合TB／T 1759—2003的规定。

⑦空调机组所用的非金属材料应符合TB／T 2702—1996的规定。

⑧涂装件表面不应有明显的气泡、流痕、漏涂、底漆外露、皱纹和损伤。

4）结构要求

①空调机组的排水结构应可靠，在运行中凝结水和雨水不应渗漏到车厢内，空调机组出风口不应喷雾带水。

②空调机组的新风口开度大小应满足新风量的要求。新风口应具备气、水分离的功能，以防止车辆运行时雨雪进入车箱内，其过滤网应拆装方便。

③回风口和新风口设有风量调节阀的空调机组，风量调节阀动作要灵敏、可靠。

④设置紧急通风功能的空调机组应配备回风和新风风量调节阀，在紧急通风运行时，回风口完全关闭，新风口完全打开。

⑤在寒冷地区使用的空调机组应配备防雪板。

5）装配要求

①空调机组的制冷系统各部件在装配前应保持清洁、干燥。

②空调机组内各管路、部件应采取必要的定位措施，确保在运行中不发生摩擦、撞击。

③各部件的连接应牢固。

④电气线路、电器设备以及自控器件的安装布置应安全、牢固、整齐。电气线路要采取防护措施，防止摩擦和鼠咬。

6）性能要求

①制冷系统密封性能试验时，制冷系统中制冷剂的泄漏量不大于14 g／a，

②运转试验时，所有测检项目应符合设计要求。

③淋雨试验时，与车体接口部位各处焊缝及接缝不应漏水。

④气密性：运行速度为200 km／h并安装有新风、废排关闭阀的车辆用的空调机组进行气密性试验时，空调机组空气处理腔内部的气体压力从4 000 Pa降至1 000 Pa时所需要的时间应不小于50 s。

⑤制冷f：制冷量试验时，空调机组实测制冷量不应小于名义制冷量的95%。

⑥制冷消耗功率：制冷消耗功率试验时，空调机组实测制冷消耗功率不应大于名义制冷消耗功率的110%。

⑦热泵制热：热泵制热量试验时，热泵的实测制热量不应小于热泵名义制热量的95%。热泵型空调机组的名义制热量不应低于其名义制冷量。

⑧热泵制热消耗功率：热泵制热消耗功率试验时，热泵的实测消耗功率不应大于热泵名义功率的110%。

⑨电加热制热消耗功率：电加热制热消耗功率试验时，采用管状电加热器的实测制热消耗功率要求为名义值的90%～105%，采用PTC电加热器的实测制热消耗功率为名义值的100%～110%。

⑩最大负荷的制冷运行：

a．最大负荷的制冷试验时，空调机组各部件不应损坏，并能正常运行。

b．空调机组在第1 h连续运行期间，应能正常运行。

c．当空调机组停机3min后，再启动连续运转1 h，但在启动运行的最初5min内允许过载保护器跳开，其后不允许动作；在运行的最初5 min内过载保护器不复位时，在停机不超过30 min内复位的，应连续运行1 h。

凝露工况运行：凝露工况试验时，凝结水不应从空调机组中随风吹出，而应顺利地从排水孔（管）排除。

低温工况运行：低温工况试验时，空调机组应能正常运行，且蒸发器风道不应被冰霜堵塞，空调机组出风口不应有冰屑或水滴吹出。

热泵最大负荷制热运行：

a．热泵最大负荷试验时，空调机组各部件不应损坏，并能正常运行。

b．空调机组在第1 h连续运行期间，应能正常运行。

c．当空调机停机3min后，再启动连续运转1 h，但在启动运行的最初5min内允许过载保护器跳开，其后不允许动作。在运行的最初5 min内过载保护器不复位时，在停机不超过30 min内复位的，应连续运行1 h。

自动除霜：自动除霜试验时，除霜所需总时间不应超过试验总时间20%。在除霜周期内，室内侧的送风温度低于18℃的持续时间不超过1min。

噪声：测量空调机组的噪声（声压级）时，噪声测量值为：室外侧应不超过69 dB（A），室内侧应不超过65 dB（A）。

机外静压：机外静压试验时，机外静压测量值应符合买卖双方签订的技术协议的规定值。

能效比（EER）：实测制冷量与实测功率之比不应小于表1．5规定值的90%。

性能系致（COP）：实测热泵制热量与实测消耗功率之比不应小于表1．5规定值的90%。

项目小结

本项目主要介绍了空调的基本概念和分类，阐述了城市轨道交通车辆空调系统的结构、工作原理、特点以及未来的发展方向，同时对空调系统中常用名词的概念、空调系统的国家标准进行了整理和归类。通过本项目的学习，城轨车辆空调系统的初学者可对城轨车辆空调系统有一个整体的认识，为后续学习城轨车辆空调系统的工作原理、维修方法等提供前提和基础。

思考练习

1．什么是空调？

2．什么是紧急通风？什么叫温度？什么叫压力？什么叫焓？

3．城市轨道交通车辆空调系统的基本组成是什么？各部件的功能是什么？

4．城市轨道交通车辆空调系统具有哪些特点？未来的发展方向是什么？