第一節(jié) 地鐵空調(diào)國內(nèi)產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展進(jìn)程

現(xiàn)代社會下面臨著越來越多的能源危機(jī)，建筑節(jié)能已越來越受到重視，空調(diào)系統(tǒng)的能耗約占一棟商業(yè)大廈總能耗的40﹪以上。一般來說，空調(diào)系統(tǒng)各部分設(shè)備的功率是按照樓宇最大冷負(fù)荷及新風(fēng)量設(shè)計的，而在實際使用過程中，由于季節(jié)、晝夜和用戶負(fù)荷的變化，空調(diào)熱負(fù)載在絕大部分時間內(nèi)遠(yuǎn)比設(shè)計負(fù)載低。因此，通過對樓宇內(nèi)、外環(huán)境溫濕度、冷凍水供回水溫度、壓差、冷卻水供回水溫度、樓宇內(nèi)空氣口質(zhì)等參數(shù)進(jìn)行檢測和計算，再根據(jù)對樓宇熱慣性的預(yù)測，使用計算機(jī)控制系統(tǒng)對工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整并對空調(diào)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化啟停，使空調(diào)系統(tǒng)高效、節(jié)能地運(yùn)行，將產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效果。而在目前應(yīng)用的系統(tǒng)中，往往偏重于設(shè)備的運(yùn)行管理，控制方式基本上采用多個回路的PID控制，對于象空調(diào)系統(tǒng)這種干擾素多、高度非線性的復(fù)雜系統(tǒng)，簡單的PID控制往往在靜、動特性上滿足不了性能要求，造成空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行過程中能源的浪費(fèi)。智能控制理論正是針對被控制對象及其環(huán)境和任務(wù)的不確定性提出來的，在空調(diào)系統(tǒng)的控制領(lǐng)域應(yīng)當(dāng)具有廣闊的前景。

第二節(jié) 地鐵空調(diào)國內(nèi)主要生產(chǎn)技術(shù)、工藝或流程

一、國內(nèi)主要生產(chǎn)技術(shù)

1、變頻控制技術(shù)在空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)中的節(jié)能應(yīng)用

地鐵車輛和機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)是大量消耗電能的系統(tǒng)。地鐵的直接成本近40％是電費(fèi)，而其中50％以上是空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的消耗，因此地鐵車站空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能尤為重要。

變頻控制技術(shù)在地鐵空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能應(yīng)用，在我國地鐵建設(shè)史上尚屬首次，將信息化節(jié)能監(jiān)控技術(shù)的控制范圍直接深人到地鐵空調(diào)通風(fēng)設(shè)備系統(tǒng)。本文以深圳地鐵和廣州地鐵為依托，對地鐵空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能，以及變頻控制技術(shù)在地鐵空調(diào)通風(fēng)設(shè)備系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

變頻控制技術(shù)是一種先進(jìn)的信息化技術(shù)，具有節(jié)約能源、延長設(shè)備壽命、降低噪音、改善環(huán)境質(zhì)量的多重作用，可以充分體現(xiàn)信息化改造傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)品的巨大潛力和釋放出的生產(chǎn)力。從目前地鐵車站空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計模式來看，由于近、遠(yuǎn)期客流的巨大差異，造成初期設(shè)備容量冗余過大，運(yùn)行費(fèi)用過高，尤其是缺少行之有效的調(diào)節(jié)手段，同時，經(jīng)過多年的運(yùn)行實踐，證明風(fēng)機(jī)既并聯(lián)又串聯(lián)運(yùn)行時兩種機(jī)型工作狀態(tài)不匹配，系統(tǒng)調(diào)整困難，高效工作點(diǎn)不易確定，新風(fēng)機(jī)效率較低，難以避免雙機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的效率降低和系統(tǒng)調(diào)試及維護(hù)管理的不便。

2、“節(jié)能保姆”新技術(shù)可為中國地鐵系統(tǒng)節(jié)能30%以上

一項被稱為“節(jié)能保姆”的合同能源管理新技術(shù)首次在上海地鐵軌道交通系統(tǒng)中成功運(yùn)用，經(jīng)綜合測試和專家評審，綜合節(jié)能率達(dá)35．7％，有望使軌道“綠色交通”更加節(jié)能。

由國內(nèi)合同能源管理領(lǐng)域龍頭企業(yè)貴州匯通華城樓宇科技有限公司 研究 和實施的ＢＫＳ系列中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)，2008年12月開始在上海地鐵4號線體育館站空調(diào)機(jī)房使用。在運(yùn)行近一年后，近日上海軌道建通運(yùn)營管理中心、上海隧道工程軌道交通設(shè)計 研究 院、北京城建設(shè)計 研究 總院等單位的專家，對這一項目進(jìn)行了5天集中測試，系統(tǒng)綜合節(jié)能率顯著，為地鐵軌道交通節(jié)能提供了有益探索。

軌道交通是城市居民出行首選交通工具，具有環(huán)境污染小、單位能耗低等特點(diǎn)。但軌道交通也是電力部門和公共交通中的用能大戶之一，其運(yùn)營能耗主要為電能，用電負(fù)荷主要包括列車牽引用電和車站及區(qū)間動力照明用電。

根據(jù)上海軌道交通運(yùn)營線路的能耗統(tǒng)計數(shù)據(jù) 分析 ，軌道交通總用電量中牽引用電約占50％至60％，車站及區(qū)間動力照明用電約占40％至50％。對于地下車站，其通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的能耗約占整個車站總用電量的50％至60％。因此如何挖潛降耗，突破關(guān)鍵技術(shù)，降低用電量大的機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備能耗，是軌道交通節(jié)能重點(diǎn)。

二、國內(nèi)主要生產(chǎn)工藝或流程

地鐵空調(diào)機(jī)組生產(chǎn)工藝包括鈑金件生產(chǎn)工業(yè)、換熱器生產(chǎn)工藝和裝配工藝三大流程，具體工藝流程如下：

鈑金件生產(chǎn)工藝流程：

三、不同技術(shù)、工藝優(yōu)缺點(diǎn)對比 分析

1、空調(diào)機(jī)組厚度的選擇

目前地鐵空調(diào)機(jī)組按高度劃分主要有薄型（含超薄型）和普通型兩種。薄型空調(diào)厚度大約為300mm左右，而普通空調(diào)一般在450mm左右。薄型空調(diào)機(jī)組的主要優(yōu)點(diǎn)是可降低車體限界高度，降低隧道工程量。在國外以日本應(yīng)用較多，在國內(nèi)北京、天津地鐵由于受隧道限制，車輛高度為3510mm，所以都采用薄型空調(diào)。而其它城市地鐵車輛高度都按國標(biāo)控制在3800mm，大都采用非薄型空調(diào)。如果3800mm高車采用薄型空調(diào)，下部可以設(shè)置風(fēng)道。

薄型空調(diào)要求采用臥式壓縮機(jī)，臥式壓縮機(jī)比立式壓縮機(jī)要貴1萬元左右。

薄型空調(diào)機(jī)組由于箱體內(nèi)部空間限制，風(fēng)機(jī)尺寸和風(fēng)量受限制，需要增大風(fēng)速來滿足通風(fēng)要求，會增大噪聲；另外維修也不方便。臥式壓縮機(jī)在車輛過彎道時容易引起油泵吸不上油而造成的瞬間斷油，進(jìn)而會燒毀壓縮機(jī)。如加高油面，又會造成油與制冷劑混合。非薄型空調(diào)機(jī)組是歐美地鐵常用空調(diào)機(jī)組，也是國內(nèi)鐵路常用空調(diào)機(jī)組，技術(shù)比較成熟。而在薄型空調(diào)技術(shù)和應(yīng)用方面有所欠缺。

2、壓縮機(jī)的選擇

地鐵車輛空調(diào)壓縮機(jī)主要有三種，即活塞式、螺桿式和渦旋式。普通厚度空調(diào)可采用渦旋式壓縮機(jī)或活塞式壓縮機(jī)?；钊綁嚎s機(jī)是比較常用的壓縮機(jī)，價格比較便宜。薄型空調(diào)可采用全封閉渦旋式或螺桿式壓縮機(jī)。

全封閉渦旋式壓縮機(jī)是當(dāng)前最先進(jìn)的制冷壓縮機(jī)，在抗震動、抗液機(jī)以及頻繁起停等方面具有優(yōu)異的性能，特別適合于沖擊和震動大的運(yùn)輸工具上。與其它型式的壓縮機(jī)相比，具有噪聲低、振動小、效率高（制冷量不大于100kW時），壽命長的特點(diǎn)，壓縮機(jī)壽命大于50000小時。壓縮機(jī)的主要由日本三菱電機(jī)和美國古龍進(jìn)口，對臥式壓縮機(jī)來講，古龍不如三菱的可靠。

3、空調(diào)系統(tǒng)的控制

主要有兩種控制思路，歐洲是采用電腦的智能化的控制方式。車內(nèi)溫度不是越低越好，要隨環(huán)境溫度變化而變化。采用UIC的標(biāo)準(zhǔn)，通過軟件進(jìn)行計算來獲得最舒適的溫度值，由微機(jī)控制自動調(diào)節(jié)。好處是司機(jī)不需要設(shè)定溫度，但價格貴。

國內(nèi)目前還沒有這方面的標(biāo)準(zhǔn)和計算方法，所以一般不采用這種方式。如北京地鐵現(xiàn)在是事先設(shè)定好溫度，在運(yùn)行當(dāng)中溫度保持基本恒定。

第三節(jié) 地鐵空調(diào)國外產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

在日本,最初在鐵道車輛上安裝空調(diào)是在當(dāng)時的特快列車上，用以調(diào)節(jié)車廂內(nèi)的溫、濕度，以提高乘坐舒適度,至今已有50多年的歷史。當(dāng)時,開發(fā)有各種各樣的空調(diào)，但直到1964年東京奧運(yùn)會開幕之前，才在東海道新干線整列車上安裝空調(diào)裝置，當(dāng)時將空調(diào)安裝在車頂，近來，隨著列車的高速化，空調(diào)幾乎都安裝在車輛地板下。日本東武鐵道100系新型特快列車專用的新型空調(diào)系統(tǒng)：為了在一年四季都不使空調(diào)機(jī)閑置，采用熱泵式空調(diào)機(jī)，并裝用了變壓變頻能量調(diào)節(jié)裝置，以便根據(jù)空調(diào)負(fù)荷精確地調(diào)節(jié)空調(diào)機(jī)的能量。這種熱泵可在-20℃的情況下起動、運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，為彌補(bǔ)低溫時的能量不足，以及在梅雨期進(jìn)行除濕時不致過冷，空調(diào)裝置內(nèi)還安裝了PTC加熱器。1970年起，通勤車上也開始安裝空調(diào)，從而大大改善了上、下班高峰時的車內(nèi)環(huán)境。在車輛的車頂上設(shè)置1臺，空調(diào)控制器設(shè)置在空調(diào)附近的頂棚部，省略了與空調(diào)裝置連接的配線。此外，運(yùn)用模糊推論、年度全自動功能、加熱除濕功能等，根據(jù)季節(jié)與乘客的狀況進(jìn)行控制。其缺點(diǎn)是：首先車輛頂部受到車輛限界的限制，其安裝空間有限，其次是使車輛的重心提高，不利于高速化。

第四節(jié) 地鐵空調(diào)國內(nèi)外產(chǎn)品技術(shù)對比評價
 

目前國內(nèi)軌道車輛空調(diào) 行業(yè) 的主要標(biāo)準(zhǔn)

國外車輛空調(diào)的主要設(shè)計依據(jù)有
 

目前國內(nèi)空調(diào)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)的不足主要表現(xiàn)在

1、車內(nèi)舒適性指導(dǎo)參數(shù)不足

一般國內(nèi)的做法是，給定車內(nèi)的設(shè)定溫度和濕度。但是，國外的做法是車內(nèi)溫度隨著車外溫度的變化而變化。也就是說，當(dāng)車外溫高時車內(nèi)設(shè)定溫度也相應(yīng)提高。這樣的好處是，乘客進(jìn)出車輛時不覺得溫差變化太大，從而不會帶來身體上的不適。

2、電磁兼容方面做的不夠

可以說，以前普通車輛空調(diào)機(jī)組的控制柜幾乎沒有進(jìn)行過電磁兼容實驗，因為國內(nèi)車輛空調(diào) 行業(yè) 發(fā)展之初就沒有要求，所以一直延續(xù)下來。

3、空調(diào)用元件方面的標(biāo)準(zhǔn)不足

例如：目前車輛廠對空調(diào)機(jī)組非金屬材料只要求氧指數(shù)大于30，在燃燒時產(chǎn)生的毒氣含量上并沒有具體規(guī)定，前面第一部分安全性能方面已經(jīng)提到過這方面的問題。目前地鐵和輕軌領(lǐng)域大量采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)如德國DIN5510-2,法國NFF16101和NFF16102,美國UL94等標(biāo)準(zhǔn)對非金屬材料進(jìn)行要求。

其它如風(fēng)機(jī)電機(jī)、保溫材料、系統(tǒng)管路的銅管等，都普遍存在著缺乏專用標(biāo)準(zhǔn)的問題。

4、國內(nèi)空調(diào) 行業(yè) 其它方面的不足

國外空調(diào) 行業(yè) 多以項目管理的方式來進(jìn)行，每一個項目從收到邀請函以后，需要提交大量的文件資料，包括MTBF（平均無故障時間）計算、公司結(jié)構(gòu)、質(zhì)量保證計劃、項目進(jìn)展計劃，軟件質(zhì)量計劃，非金屬材料清單、實驗計劃、首件鑒定等一些列的叫做“質(zhì)量里程碑”的文件。

國內(nèi)一般相對簡單，一般在得到訂單后試制，通過必要的試驗驗收后交貨即可，沒有象國外一樣進(jìn)行大量的文件工作。這也是我們應(yīng)該向國外學(xué)習(xí)的地方。

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