地铁车辆应用变频空调的节能分析-论文.pdf

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1、2014年第1期节能(总第376期)ENERGYCoNSERVA1rION一33一地铁车辆应用变频空调的节能分析李瑞振(广州中车轨道交通装备股份有限公司，广东广州510285)摘要：通过对广州某地铁线的车辆变频空调机组的室内模拟运行和深圳某地铁线的车辆变频空调机组的实际装车运行的节能对比试验，研究地铁车辆应用变频空调的节能效益。结合两种试验结果的分析，得出地铁车辆应用变频空调具有节能性和舒适性。关键词：地铁车辆；变频空调；节能中图分类号：U231；U270．383文献标识码：B文章编号：1004—7948(

2、2014)O1—0033—04do

3、：1039694．issn．10o4—7948，2014．O1．009利用二次逆变得到的可变化交流电源来调节压缩引言机转速，从而改变管路中制冷剂循环量，控制压缩城市轨道交通系统耗电量大，运行成本高，中机输出能力。它的基本结构和制冷原理与普通的国工程院施仲衡院士提供的数据表明，一条20公定速空调完全相同。里的轨道交通线，平均每年耗能达到8000万变频空调在额定频率运行时，由于变频器本身kWh。其中空调系统是轨道交通车辆主要的耗能需要消耗少量功率，与定速空调相比能效比稍低，系

4、统之一。根据目前运营线路的能耗统计数据分此时节能性不突出，但其舒适性高。当空调运行在析，轨道交通车辆用电量为总用电量的50％～低制冷负荷工况时，定速空调需要通过开停压缩60％，其中以空调为主的辅助系统能耗约占交通车机来实现制冷能力调节，频繁启停压缩机导致能辆能耗的50％。耗增加。而变频空调通过自动调整合适的压缩机根据行业调查，我国现有铁路、地铁、城铁车用运行频率，实现不停机运转，从而达到高效节能的空调机组90％以上采用单冷定速空调，少部分采目的。用变频及热泵空调机组。随着全球经济的发展，节1．1空调机组构成

5、约能源与环境保护逐渐成为可持续发展的主题，轨空调机组由变频器、全封闭涡旋变频压缩机、道车辆用空调是主要耗电装备，应是节能减排重点蒸发器、冷凝器、干燥过滤器、节流装置、连接管路、之一。伴随着我国轨道交通的快速发展及城市低蒸发通风机、冷凝风机等组成。机组设置了压力保碳经济发展要求，各城市的轨道交通建设的推进，护开关保护，以保证制冷系统安全可靠的运行。空使得未来轨道车辆空调的市场需求巨大，而且具有调机组内的系统管路和接线完好，并进行了隔热保变频技术的节能型地铁车辆空调将是未来主要的温处理，制冷系统进行检查及干燥，

6、充注足够量的市场需求。制冷剂。空调机组三维模型图如图l所示。本文以广州某地铁线的车辆变频空调室内模拟运行和深圳某地铁线的车辆变频空调的实际装车运行的节能对比试验，对地铁车辆变频空调机组节能性进行分析。l地铁车辆变频空调机组系统概述变频空调是在定速空调的基础上选用了变频专用压缩机，增加了变频控制系统，采用变频原理，图1地铁车辆变频空调机组三维模型图节能2014年第1期·-——34-——ENERGYCONSERVATION(总第376期)1．2制冷系统2)初始化并计算运行频率。频率控制逻辑空空调机组具有2套独立

7、的制冷循环，采用热力调机组内变频器得电后，初始化处理(用于变频器膨胀阀节流，制冷剂为R407C，压缩机采用谷轮变启动延时和检测是否正常运行信号生效)，根据获频卧式涡旋压缩机，冷凝器和蒸发器采用导热性高得的新风温度和回风温度，计算出当前运行频率。的铜管套带亲水膜涂层的铝翅片组成的管翅式换频率控制逻辑图如图4所示。热器，制冷系统原理图如图2所示。往：1一蒸发风机；2一蒸发器；3一热力膨胀阀；4一视液镜；5一干燥过滤器；6一冷凝器；7一压缩机；8一高压开关；9一低压开关；l0一冷凝风机；11一电磁阀。图2制冷循环

8、原理示意图1．3变频空调的节能控制设定图4频率控制逻辑图1)利用变频器提高空调能效比。传统空调的温度控制是由不同的工况来控制3)变频器运行曲线。的，也就是控制压缩机的启停；制冷工况主要有通为了减少车厢内的温度波动和快速达到温控风、半冷、全冷；变频器的优点是能控制着压缩机在目的，变频器根据新风温度计算出UIC553目标温一定范围不同功率输出，使空调能效比提高，从而度温度为：达到节能效果。定频与变频控制运行示意图如图=22+0．25×(—l9)(1)3所示。式中：一新风温度。变频器获取UIC553目标温度后，变

9、频器按PID运算法则靠近目标温度和回风反馈趋势，输出．。柚／、I不同频率，使压缩机在不同频率运行，使空调机组rd．／、／、实现恒温温度控制。／＼2广州某地铁线的车辆变频空调模拟运行的节能'功通风半冷试验全冷~I／JII／IIIJIlJIIIIIIJIIIh(a)定频本模拟试验在广州中车公司试验中心内进行，采用广州某地铁线的车辆定频空调机组以及在其5／＼基础上改进的变频空调机组，为了验证变频空调机／＼／、’组的节能