Система кондиционирования пассажирских вагонов; Студопедия

Система кондиционирования пассажирских вагонов

Система кондиционирования воздуха необходима для обеспечения комфортных условий проезда пассажиров, работы проездных бригад, как во время движения, так и на остановках.

Комфорт пассажиров в вагоне определяется многими факторами: освещенностью, эргономикой, типом диванов, качеством белья, туалетными системами и т.д.

Однако, основными условиями комфорта являются гигиенические условия микроклимата.

В пассажирских вагонах санитарными нормами предусматриваются несколько параметров:

1. Температура воздуха

2. Относительная влажность

3. Подвижность воздуха

4. Количество подаваемого воздуха на одного человека

5. Температура внутренних поверхностей

6. Разность температур воздуха внизу и вверху салона

7. Запыленность воздуха

8. Содержание СО₂ и др.

Согласно санитарным нормам в зимнее время в купе и служебных помещениях должны поддерживаться температура воздуха +2024(оптимальная +22).

В умывальных помещениях допускается температура +16.

Градиент температуры воздуха в купе до +3.

Температура поверхности внутренних ограждений до +15.

Оптимальная скорость движения воздуха 0,2 м/с.

В летнее время температура воздуха +2226(оптимальная +24).

В вагонах типа «люкс» температура в купе может поддерживаться по желанию пассажира от +18 до +28с шагом 1.

Скорость движения воздуха не выше 0,25 м/с.

Количество подаваемого воздуха на 1 пассажира зависит от температуры наружного воздуха.

-10 м 3 /ч при температуре наружного воздуха ниже -20;

-15 м 3 /ч при температуре наружного воздуха от -20 до -5;

-20 м 3 /ч при температуре наружного воздуха от -5 до +26;

-15 м 3 /ч при температуре выше +26.

Концентрация двуокиси углерода не должна превышать 0,1% по объему.

Если система кондиционировании работает в режиме вентиляции, то скорость движения воздуха может быть на уровне 0,4 м/с.

Объем рециркуляционного воздуха должен составить не более 30% от общей подачи воздуха.

Относительная влажность воздуха в вагонах 1 класса – 4060%; 2, 3 класса – 3070%. Однако, в системах кондиционирования воздуха современных пассажирских вагонах отсутствует устройство регулирования влажности воздуха. Поэтому относительная влажность может колебаться в зависимости от погодных условий от 15 до 95%.

Современные системы кондиционирования могут работать в 3 режимах:

1.Режим охлаждения при температуре наружного воздуха от +25 до +40;

2.В режиме вентиляции при температуре наружного воздуха от +18 до -15;

3.В режиме обогрева при температуре наружного воздуха от +18 до -15.

При температуре наружного воздуха ниже -15включаются дополнительные жидкостные или электронагреватели.

К системам кондиционирования воздуха предъявляются следующие требования:

1.Холодопроизводительность не менее 28 кВт;

2.Теплопроизводительность не менее 25кВт;

3.Кондиционер должен быть моноблочным;

4.Кондиционер должен размещаться в крышном пространстве над рабочим тамбуром вагона;

5.Масса кондиционера должна быть не более 750 кг;

6.Кондиционер должен быть надежный и ремонтноспособный;

7.Потребляемая мощность не должна превышать 22 кВт;

8.Система циркуляции хладагента должна быть герметичной.

В пассажирских вагонах используются следующие системы кондиционирования:

1.С парокомпрессионными холодильными машинами;

УСТАНОВКИ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА И ХОЛОДИЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ВАГОНОВ

Цель кондиционирования – придание воздуху бытовых помещений определенных параметров (влажность, температура).

Необходимость применения кондиционирования воздуха в пассажирских вагонах обусловлена:

— низкой теплоустойчивостью вагонов;
— малым объемом помещения, приходящимся на одного пассажира;
— быстрым передвижением вагонов, вследствие чего они попадают в различные климатические зоны и разные погодные условия.

Кондиционер — это агрегат, в котором свежий или рециркуляционный воздух доводится до требуемой кондиции (фильтруется, нагревается, охлаждается, осушается или, наоборот, увлажняется). Основные узлы кондиционера — вентиляторы, водяной и электрический калорифер, воздухоохладитель и др.

Пассажирские вагоны бывают:

1) с неполным кондиционированием воздуха (оборудованы системами принудительной вентиляции, отопления и подогрева вентилируемого воздуха);
2) с полным кондиционированием воздуха (оборудованы системой охлаждения вентиляционного и рециркуляционного воздуха с помощью специальной холодильной установки, автоматически поддерживющей температуру и абсолютную влажность независимо от климатических и погодных условий).

Система охлаждения воздуха. Назначение основных агрегатов. Для искусственного охлаждения воздуха в вагоне применяются системы охлаждения, которые являются непременной составной частью вагонной установки кондиционирования воздуха.

Система охлаждения состоит из холодильной установки и устройств для распределения охлажденного воздуха по пассажирским помещениям.

Наиболее широкое применение в пассажирских вагонах с кондиционированием воздуха получили компрессионные холодильные установки.

Компрессионная холодильная установка (рис. 9.1) — это замкнутая система, где все агрегаты соединены между собой трубопроводами высокого и низкого давления, по которым циркулирует хладагент в газообразном и жидком состоянии.

Рис. 9.1. Схема компрессионной холодильной установки

Компрессор 3 всасывает из испарителя (воздухоохладителя) 2 парообразный хладагент, имеющий низкое давление и соответственно низкую температуру. В компрессоре пары хладагента сжимаются, при этом давление и температура их повышаются. Из компрессора пары нагнетаются в конденсатор 4, который для увеличения теплообмена обдувается воздухом. В конденсаторе пары хладагента охлаждаются и превращаются в жидкость. Жидкий хладагент под высоким давлением и с высокой температурой поступает через терморегулирующий вентиль 7, где давление его понижается, в испаритель, где он кипит, переходя в газообразное состояние. При этом происходит отбор теплоты от продуваемого через испаритель воздуха, в результате чего температура его понижается. Охлажденный воздух с помощью системы вентиляции нагнетается в пассажирские помещения вагона, а пары хладагента снова всасываются компрессором, и цикл повторяется.

Основные элементы системы охлаждения установки МАВ-П

Охлаждающее вещество, с помощью которого достигается отвод теплоты от окружающей среды. В качестве хладагентов применяются жидкости, кипящие при низких температурах: сернистый ангидрид, аммиак, хлористый метил, углекислота

Окончание табл.

Основные элементы системы охлаждения установки МАВ-П

Служит для сжатия и передачи газообразного хладагента

ресивер с мерным стеклом и предохранительным клапаном;

вентилятор с электродвига

Служит для превращения сжатых в компрессоре паров хладагента в жидкость путем их охлаждения. Подвешен под кузовом вагона. Общая масса комплектующих узлов конденсаторного агрегата составляет около 480 кг.

Предназначен для сбора жидкого хладагента, поступающего из конденсатора, и накопления небольшого его запаса для непрерывной и равномерной подачи в испаритель; может вместить 36 л жидкого хладагента (всего в систему заправляется 40 л). Применяется для улавливания механических примесей (ржавчины, окалины, песка и др.), поглощения влаги, которая может попасть в систему и вследствие нерастворимости в хладагенте привести к образованию ледяных пробок и замерзанию каналов в аппаратах.

Служит для обдува и охлаждения конденсатора

Предназначен для снижения давления сжиженного хладагента и автоматического регулирования подачи хладагента, поступающего в испаритель

Аппарат, в котором происходит кипение хладагента за счет отбора теплоты от охлаждаемой среды. Размещен испаритель в нагнетательном воздуховоде непосредственно за вентилятором

Установка кондиционирования воздуха МАВ-П. Основная часть купейных вагонов и вагонов-ресторанов прежних лет постройки на дорогах СНГ оборудована установками кондиционирования воздуха типа МАВ-П.

В состав установки кондиционирования воздуха МАВ-П (рис. 9.2) входят системы:

— вентиляции;
— отопления;
— охлаждения;
— автоматического управления и защиты.

Рис. 9.2. Принципиальная схема установки кондиционирования воздуха МАВ-ІІ

Глава 9. Установки кондиционирования воздуха и холодильное оборудовАниЕ вагонов

№ позиции на рисунке 9.2

Система охлаждения’.

снижает температуру воздуха в вагоне путем охлаждения вентилируемого воздуха с помощью установленного в нагнетательном вентиляционном канале воздухоохладителя (испарителя).

В систему охлаждения заправляется 40 кг хладагента, в компрессор — 4 кг масла марки ХФ-12

Система отопления: смешанная (комбинированное высоковольтное отопление и низковольтное электрическое отопление). В зимнее и переходное (осеннее и весеннее) время года нагрев воздуха в вагоне и вагона в целом осуществляется с помощью установленных в помещениях конвективных приборов, а подогрев вентилируемого воздуха — с помощью калориферов (водяного и электрического), встроенных в систему вентиляции

Комбинированное отопление:

31 — комбинированный котел с высоковольтными нагревательными элементами;
10— расширитель;
9 — водяной калорифер;
21 — обогревательные трубы;
30 — циркуляционный насос;
32 — дроссельная заслонка.

Система вентиляции:

забирает наружный воздух, засасывает из вагона рециркуляционный воздух, очищает тот и другой от пыли, производит их смешивание и подает смесь в требуемых количествах по отдельным помещениям. Максимальная подача вентилятора – 5000 м’/ч воздуха летом, в том числе наружного — 1000 м 3 /ч; зимой (в том числе наружного) — 800 м 3 /ч

Система автоматического управления и защиты:

управляет действием рабочих систем, осуществляя их включение, отключение и перевод на высокую или низкую производительность для обеспечения заданных параметров воздуха в вагоне

реле и контакторы, расположенные в распределительном шкафу и в специальном ящике под вагоном

Принцип работы системы охлаждения воздуха (рис. 9.3).

Компрессор 7 всасывает из испарителя (воздухоохладителя) 6 парообразный хладагент, имеющий низкое давление и соответственно низкую температуру.

В компрессоре пары хладагента сжимаются, при этом давление и температура их повышаются. Из компрессора пары нагнетаются в конденсатор 3, который для увеличения теплообмена обдувается воздухом при помощи вентилятора 2 с электродвигателем 1. В конденсаторе пары хладагента охлаждаются и превращаются в жидкость. Из конденсатора жидкий хладагент поступает в ресивер 8. Из ресивера жидкий хладагент, очищенный от механических примесей и влаги в трех параллельно соединенных фильтрах-осушителях 9, под высоким давлением и с высокой температурой поступает через соленоидные вентили 4 в терморегулирующие вентили 5, где давление его понижается. Далее хладагент поступает через распределитель в воздухоохладитель (испаритель), где кипит, переходя в газообразное состояние. При этом происходит отбор теплоты от продуваемого через испаритель воздуха, в результате чего температура воздуха понижается. Охлажденный воздух с помощью системы вентиляции нагнетается в пассажирские помещения вагона, а пары хладагента снова всасываются компрессором, и цикл повторяется.

Рис. 9.3. Принцип работы системы охлаждения воздуха

С марта 2005 г. в установках кондиционирования воздуха МАВ-IT вместо компрессора 5М устанавливается компрессор нового типа ХГВ-28 (хладоновый герметичный высокотемпературный) (рис. 9.4). Данный компрессор используется вместе с преобразователем напряжения.

Контроль за работой установки осуществляется по манометрам для измерения давления хладагента на сторонах всасывания и нагнетания компрессора. Манометры смонтированы на панели, расположенной в служебном купе (рис. 9.5).

Рис. 9.4. Компрессор ХГВ-28 Рис. 9.5. Панель приборов с манометрами всасывания и нагнетания

При нормальной работе установки манометр всасывания должен показывать давление кипения хладона 0,215—0,319 МПа и соответственно температуру кипения от 0 до 9 °С, манометр нагнетания — давление конденсации хладагента 0,66—1,29 МПа и соответственно температуру конденсации от 30 до 55 °С.

Если показания манометров отличаются, установку охлаждения воздуха необходимо отключить.

Кондиционирование воздуха в вагонах нового поколения. В настоящее время пассажирские вагоны новой постройки и после капитально-восстановительного ремонта оборудуются подкры-шевыми моноблочными установками кондиционирования воздуха с использованием экологически безопасного хладагента. Климатическая установка с помощью микропроцессорного устройства при температуре наружного воздуха до —40 °С при работе систем отопления и вентиляции поддерживает температуру воздуха в пассажирских помещениях вагона в пределах +20—24 °С, а летом при работе кондиционера —Н22—26 °С.

Сжатые компрессором пары хладагента подаются в конденсатор, где конденсируются за счет отвода теплоты конденсации воздухом, продуваемым вентилятором конденсатора (рис. 9.6).

Из конденсаторов жидкий хладагент последовательно поступает во вспомогательный и основной теплообменники и далее через терморегулирующий вентиль основного потока в испари тель. Небольшая часть жидкого хладагента после конденсатора поступает в контур вспомогательного потока для охлаждения электродвигателя турбокомпрессора, а затем поступает на сжатие во вторую ступень турбокомпрессора.

Рис. 9.6. Устройство моноблочного кондиционера типа УКВ-31:

/ — электрические воздухонагреватели; 2 — конденсатор;

3 — осевой вентилятор конденсатора; 4 — винтовой компрессор;
5 — фильтрующие ячейки; 6 — воздухоохладители; 7 — водяные калориферы;
8 — центробежный вентилятор испарителя

В испарителе жидкий хладагент кипит за счет подвода теплоты испарения от охлаждаемого воздуха и превращается в пар. Пары хладагента из испарителя подогреваются в основном теплообменнике, охлаждая жидкий хладагент прямого потока, и поступают на сжатие в первую ступень турбокомпрессора. Далее холодильный цикл повторяется.

Воздух перед подачей в вагон охлаждается в испарителях (летний режим) либо подогревается электрокалориферами (переходной режим или водяными калориферами (зимний режим); после чего нагнетается вентилятором испарителей в воздуховод и распределяется по купе и вспомогательным помещениям вагона.

Читайте также:

Коды ошибок кондиционеров Toshiba

Принципиальная схема моноблочной установки кондиционирования воздуха показана на рисунке 9.7.

В качестве холодильного агента парокомпрессионной холодильной машины используется хладон R134a (фреон R134a) — озонобезопасное, нетоксичное, не воспламеняющееся, индивидуальное химическое соединение семейства гидрофторуглеродов (ГФУ): 1,1,1,2 — тетрафторэтан (химическая формула CH2FCF3).

Наружный воздух t t t t t 1 Наружный воздух

Рис. 9.7. Принципиальная схема моноблочной установки кондиционирования воздуха:

7 — вентилятор испарителя; 2 — теплообменник основной;
3, 4 – испаритель; 5 — водяной калорифер; 6, 7 – электрокалорифер;
8, 9 — заслонка воздушная; 10, 11 — фильтр; 12, 13 — конденсатор;
14— вентилятор конденсатора; 15 — теплообменник вспомогательный;
16— компрессор; 17— вентиль терморегулирующий;
18 — клапан; 19 — манометр

Установка размещается в подкрышевом пространстве рабочего тамбура железнодорожного вагона (рис. 9.8) и крепится к вагонным шпангоутам при помощи четырех монтажных кронштейнов, закрепленных на несущей раме и укомплектованных болтами М16 и упругими амортизаторами (рис. 9.9).

Заслонка наружного воздуха

Рис. 9.8. Размещение моноблочной установки кондиционирования воздуха

Рис. 9.9. Схема крепления моноблочного кондиционера:

1 — монтажный кронштейн; 2 — вентилятор конденсатора;
3 — рама; 4 — вентилятор испарителя; 5 — манометры

‘Sk Контрольные вопросы

1. Раскройте сущность кондиционирования воздуха.
2. Назовите системы, из которых состоит установка кондиционирования воздуха МАБ-П.
3. Укажите, где расположены основные узлы установок кондиционирования.
4. Какие приборы применяются для автоматизации работы холодильной установки?
5. Поясните, как осуществляется контроль за работой установок кондиционирования воздуха.

Системы вентиляции и установки кондиционирования воздуха

Системы вентиляции В пассажирских вагонах, не оборудованных системой охлаждения воздуха, воздухообмен происходит в результате естественной вентиляции или принудительной механической. Естественная вентиляция осуществляется через потолочные дефлекторы, а также через окна или форточки.

Действие дефлектора основано на создаваемом внутри его разрежении под влиянием набегающего потока воздуха при движении поезда или при ветре во время стоянки вагона, благодаря чему возникает тяга воздуха из вагона. Тип дефлектора определяет эффективность потолочного вентилятора в целом, которая характеризуется его производительностью, зависящей от внутреннего и внешнего сопротивлений и скорости набегающего потока. Наиболее целесообразна конструкция дефлектора, разработанная

Рис. 121. Узел дефлектора системы А. М. Чеснокова:

1 — дефлектор; 2 — труба; 3 — клапан; 4 — конусный патрубок; 5 — рукоятка

А. М. Чесноковым. Этот дефлектор (рис. 121) в несколько измененном исполнении устанавливают на всех строящихся в настоящее время пассажирских вагонах.

Пассажирские вагоны всех типов оборудованы системой приточно-вытяжной вентиляции, принудительно подающей в вагон воздух, предварительно очищенный от пыли, а в зимнее время и подогретый. Загрязненный воздух удаляется из вагона через дефлекторы, установленные в пассажирских и бытовых помещениях вагона. Система приточно-вытяжной вентиляции (рис. 122) размещена между крышей и потолком вагона и состоит из вентиляционных решеток для забора наружного воздуха, фильтров, вентиляционного агрегата, диффузора, воздухоподогревателя

Рис. 122. Система приточно-вытяжной вентиляции пассажирского некупейного вагона

со спальными местами:

І — вентиляционный агрегат; 2 — диффузор; 3 — коифузор; 4 — воздуховод; 5 — дистанционный термометр; 6 — дефлекторы; 7 — вентиляционные решетки; 8 — калорифер; 9 — фильтр; 10 — жалюзи (стрелками показаны направления потоков воздуха)

(пластинчатого ёоДяного или электрического), конфузора и йозду* ховода. Производительность вентиляционной установки в летнее время равна 5000 м 3 /ч при частоте вращения вентиляционного агрегата 1200 об/мин, а в зимнее время составляет 1200 м 3 /ч при частоте вращения 300 об/мин. Установка работает автоматически в зависимости от температуры воздуха в вагоне, благодаря двум ртутным контактным термометрам, один из которых установлен в воздуховоде, а другой — в средней зоне помещения для пассажиров. Установкой можно управлять и вручную.

Воздух поступает в вагон через вентиляционные решетки, расположенные над каждой входной дверью тамбура со стороны котельной, очищается от пыли в фильтрах, помещенных в потолке тамбура, а затем проходит через воздухоподогреватель в воздуховод, из которого распределяется по купе и другим помещениям вагона. Для вентиляционных систем всех пассажирских вагонов применен фильтр одного типа, представляющий собой набор из одиннадцати гофрированных сеток трех типов (по размерам ячеек), уложенных одна на другую накрест и увлажненных минеральным маслом. Такой фильтр при площади 0,25 м 2 имеет сопротивление 0,0005—0,001 кгс/см 2 , пылеемкость до 600 г и коэффициент очистки равный 97%.

Вентиляционный агрегат вагона относится к классу центробежных вентиляторов. Для экономии места вентиляторы сдвоены и их колеса с загнутыми вперед радиальными лопатками насажены непосредственно на концы вала, выступающие с двух сторон электродвигателя постоянного тока мощностью 1,2 кВт напряжением 50 В. Вентиляционный агрегат монтируют в вагон через люк в крыше над тамбуром. Для лучшей звукоизоляции его устанавливают на резиновых амортизаторах.

Для нагрева воздуха в зимнее время предусмотрен пластинчатый калорифер КФБ-4, состоящий из двух коллекторов, в которые вварены оребренные трубы. Горячая вода к калориферу поступает от системы водяного отопления. Калорифер имеет поверхность нагрева 16,7 м 2 и максимальную теплоотдачу 20 кВт (18 000 ккал/ч). Вентиляционный агрегат соединен с калорифером плавно расширяющимся в направлении потока воздуха каналом — диффузором, который сшит из брезента, пропитанного огнезащитным составом. Это дает возможность изолировать пассажирские помещения от шума, издаваемого вентилятором при работе, и компенсировать технологические погрешности при сборке установки. Для распределения воздуха по помещениям служит воздуховод, который в соответствии с противопожарными требованиями изготовляют из оцинкованного железа. Воздуховод состоит из отдельных звеньев прямоугольного сечения, соединенных между собой. Воздух из воздуховода поступает в купе через регулируемые вентиляционные решетки в потолке, которые в заводских условиях настраивают таким образом, чтобы обеспечить равномерную раздачу вентиляционного воздуха по длине вагона.

Дефлекторы при работе Вентиляционной установки Должны быть открыты (зимой полуоткрыты).

Системы вентиляции других пассажирских вагонов отечественного производства выполнены аналогично приведенной. Системы вентиляции почтовых и багажных вагонов отличаются протяженностью воздуховода, заканчивающегося у транзитной или багажной кладовых. Для вентилирования кладовых торцовая часть воздуховода выведена в эти помещения и оборудована заслонкой, которой управляют из служебного отделения.

Установки кондиционирования воздуха. Искусственное изменение параметров вводимого в пассажирские помещения вагона свежего воздуха предварительной очисткой его от пыли, подогревом или охлаждением называют кондиционированием воздуха, что осуществляется комплексом систем вентиляции, отопления и охлаждения при автоматическом поддержании заданного режима.

Санитарно-гигиеническими требованиями, предъявляемыми к пассажирским вагонам, не предусмотрена специальная влажностная обработка воздуха, так как применение в установках кондиционирования воздуха устройств для осушения и увлажнения воздуха экономически не оправдано и не вызвано особой необходимостью. Как показали исследования, изменение относительной влажности от 30 до 70% практически неощутимо. Такая влажность обеспечивается в пассажирских вагонах без специальных увлажнителей. Наиболее приемлемой системой охлаждения воздуха в пассажирских вагонах является автоматически регулируемая компрессионная холодильная установка, отличающаяся компактностью, небольшой массой и надежностью в эксплуатации. В качестве хладагента использован дифтордихлорметан, получивший название хладон-12 (ГОСТ 19212—73). Выбор этого газа из веществ, переходящих из одного состояния в другое при температурном воздействии и используемых для подобных целей (углекислый газ, аммиак, фреоны различных марок и др.), объясняется тем, что хладону-12 присуща высокая теплота парообразования, он взрывобезопасен, не оказывает побочных действий на организм человека, не имеет запаха, не вызывает коррозии металла, не горит и не поддерживает горения, а при атмосферном давлении кипит при температуре —29,8° С.

Компрессионная установка (рис. 123) имеет испаритель (воздухоохладитель) 1, поршневой компрессор 3, конденсатор 5, ресивер 6 и терморегулирующий вентиль 7, которые последовательно соединены трубопроводом. При работе холодильной установки относительно холодный жидкий хладагент испаряется в воздухоохладителе, отбирая тепло у воздуха, подаваемого в вагон вентилятором 2. Чтобы снова сконденсировать хладагент в жидкость, необходимо повысить температуру его паров до превышения ею температуры окружающей среды. Для этой цели служат компрессор 3, отсасывающий от испарителя пары хладагента и повышающий их температуру за счет сжатия до давления

?ие. 123. Принципиальная схема холодильной компрессионной установки

конденсации, а также конденсатор 5, в котором горячие пары отдают тепло воздуху, нагне-таемому через него вентилятором 4. Жидкий хладон-12 из конденсатора стекает в ресивер 6, служащий резервуаром для сбора жидкого хладагента.

Дальнейшее превращение жидкого хладагента в газообразное состояние может произойти в испарителе, где он закипает благодаря низкому давлению. Однако из-за меняющейся температуры охлаждаемого воздуха в испаритель необходимо подавать определенную оптимальную порцию жидкого хладагента, которая после испарения была бы полностью отсосана компрессором. Это автоматически контролирует установленный на трубопроводе высокого давления за ресивером терморегулирующий вентиль 7 в зависимости от изменения температуры паров жидкого хладагента на выходе из воздухоохладителя. По возвращении в компрессор вновь превращенного в пар жидкого хладагента полный обратный круговой цикл работы холодильной установки завершается.

На величину холодопроизводительности установки влияет перегрев паров при всасывании их из испарителя, температура конденсации, температура переохлаждения и др. В частности, жидкий хладон-12, переохлажденный на входе перед терморегулирующим вентилем до температуры ниже конденсации, повышает холодопроизводительность установки. Поэтому все кондиционеры пассажирских вагонов оснащают специальным переохладителем, для работы которого используют пары хладагента на выходе из испарителя. Кроме ресивера, холодильные установки оснащают и другими вспомогательными приборами (манометрами, фильтрами-осушителями, запорными вентилями и др.).

Установки для кондиционирования воздуха оборудуют также приборами защиты и автоматического управления (термостатами манометрического или контактного типов). Приборами защиты являются электромагнитные вентили, различные реле, например реле максимального давления (маноконтроллер), автоматически контролирующее давление на стороне нагнетания, а также реле разности давлений, контролирующее допустимую величину разности давления на стороне нагнетания и давления на стороне всасывания.

Для пассажирских вагонов существуют две конструктивные схемы компоновки их холодильного оборудования: подвагонная

и внутривагонная. При компоновке по первой схеме все холодильное оборудование располагают под вагоном и подвешивают к раме за исключением воздухоохладителя, который размещают под крышей, совместно с другими агрегатами системы вентиляции (обычно после калорифера по ходу движения воздуха). При компоновке по второй схеме все холодильное оборудование размещают непосредственно в вагоне.

Как и первая, так и вторая схемы компоновки имеют положительные и отрицательные стороны. При размещении холодильного оборудования под вагоном экономится место в вагоне, конденсатор и компрессор хорошо вентилируются и снижается центр тяжести вагона. Однако это ведет к увеличению массы холодильной установки и быстрому загрязнению конденсатора. Расположение холодильного оборудования внутри вагона позволяет собрать его в единый блок, что значительно снижает массу установки, облегчает ее монтаж, обслуживание и ремонт. Однако такое размещение идет за счет планировочных ущемлений пассажирских помещений вагона, повышает его центр тяжести и т. д.

В отчественном и зарубежном вагоностроении, как правило, отдают предпочтение подвагонной схеме компоновки оборудования, т. е. так называемой классической компоновке. К размещению холодильного оборудования внутри вагона прибегают тогда, когда из-за недостаточного расстояния между рамой и рельсами нельзя подвесить под вагоном компрессорный и конденсаторный агрегаты (например, в вагоне с куполом для обозрения местности). В зависимости от источников электроэнергии и схемы размещения холодильных агрегатов отечественной промышленностью для пассажирских вагонов создано семейство унифицированных кондиционеров: КЖ-25 — для вагонов с централизованным электроснабжением переменным током напряжением 380/220 В; КЖ-25П — для вагонов с автономным электроснабжением постоянным током напряжением ПО В; КЖВК-25 — для туристских вагонов с электроснабжением переменным током; КЖВС-25 — для вагонов скоростных поездов. Купейные вагоны, поставляемые в СССР из ГДР и ВНР оснащены холодильными установками соответственно МАБ-П и «Стоун-Кэрриер». Основные технические данные, характеризующие холодильные установки, приведены в табл. 22.

Компрессорные и конденсаторные агрегаты холодильных установок КЖ-25 и КЖ-25П конструктивно приспособлены для размещения под вагоном, а воздухоохладитель — для монтажа внутри вагона в одной цепи с оборудованием системы принудительной вентиляции. В холодильной установке КЖ-25 (рис. 124) в зависимости от температуры воздуха внутри вагона осуществляется автоматическое трехступенчатое регулирование холодопроизво-дительности изменением частоты вращения электродвигателя.

Компрессорный агрегат состоит из поршневого У-образного четырехцилиндрового бессальникового компрессора со встроенным электродвигателем, установленного через резинометалличе-

Система вентиляции вагонов, их кондиционирование

Вентиляция — это процесс воздухообмена в каком-либо помещении или внесения наружного воздуха в помещение. С помощью системы вентиляции обеспечиваются не только необходимый воздухообмен, но и подпор воздуха в вагоне, препятствующий проникновению пыли, а также необработанного, не очищенного от пыли, зимой не нагретого, летом не охлажденного воздуха через неплотности в ограждениях. Кроме того, вентиляция создает требуемую подвижность воздуха в зоне пребывания пассажиров, очищает воздух от пыли и прочих механических примесей, участвует совместно с холодильной установкой в охлаждении пассажирских помещений, а при калориферном (воздушном) отоплении — также и в отоплении вагона.

Вагоны необходимо обеспечивать воздухом из расчета 25 м 3 /ч на одного пассажира летом и 20 м 3 /ч зимой.

Существуют два вида вентиляции: естественная и механическая (принудительная).

Естественная вентиляция пассажирских вагонов монтируются во время сборки вагона, она работает без использования электричества. Принудительная является комбинацией вентиляторов и воздуховодов и работает на электричестве.

Естественная вентиляция осуществляется с помощью каких-либо недвижущихся устройств и не требует затраты энергии,

механическая — с помощью движущихся устройств и требует постоянной затраты энергии (чаще всего электрической).

В пассажирских вагонах без устройств кондиционирования необходимый воздухообмен осуществляется естественной циркуляцией через дефлекторы, опускные окна, форточки или принудительной вентиляцией — вентиляторами, приводимыми в движение электродвигателями.

Система механической (принудительной) вентиляции обеспечивает подачу свежего очищенного от пыли воздуха, а также подогрев его в зимний и переходный периоды года.

Кондиционирование воздуха.

Кондиционирование воздуха — это искусственная обработка воздуха с изменением температуры и влажности до определенного значения. Для кондиционирования используются специальные установки, оборудованные нагревателями, охладителями, вентиляторами, фильтрами, а также приборами автоматического регулирования.

Некоторые пассажирские вагоны оборудованы установками для кондиционирования воздуха, которые позволяют получить внутри вагона желаемую температуру, чистоту и влажность воздуха вне зависимости от состояния наружного воздуха.

Пассажирские вагоны могут иметь установки неполного или полного кондиционирования. Первые оборудуются системами вентиляции с фильтрами для очистки воздуха и отопления, вторые — дополнительно системой охлаждения воздуха.

Кондиционирование воздуха в пассажирских вагонах заключается в постоянном его обмене, очистке, автоматическом охлаждении или обогревании и регулировании влажности.

ГОСТ утверждены следующие параметры воздуха в вагонах с кондиционированием: температура летом 22—25 °С, зимой 18—22 °С, относительная влажность 30—60 %, допускаемая неравномерность температуры по длине вагона на одном уровне по высоте не более 3 °С, наибольшая скорость движения воздуха в зонах пребывания пассажиров 0,25 м/с, наименьшее количество подаваемого в вагон наружного воздуха на одного пассажира (по числу спальных мест) летом 25 м 3 /ч, зимой 20 м 3 /ч, наибольшее допустимое содержание пыли 1 мг/м 3 , наибольшее допустимое содержание углекислого газа 0,1 % по объему. Температура подаваемого в вагон воздуха должна быть не ниже 20 °С в зимний период и 14 °С — в летний. Необходимый воздухообмен в вагоне обеспечивается системой вентиляции.

Установка кондиционирования воздуха имеет следующие основные узлы: компрессор, конденсатор, устройство кондиционирования воздуха, системы вентиляции и отопления, приборы автоматики и защиты.

Упругие площадки

Для обеспечения безопасного перехода пассажиров из одного вагона в другой, а также для амортизации резких ударов и толчков, возникающих при трогании поезда и торможении, пассажирские вагоны оборудуют упругими переходными площадками.

Между деталями автосцепного устройства имеются зазоры, составляющие в сумме 40—100 мм.

Автосцепки и вагоны могут свободно перемещаться взаимно в пределах указанных зазоров, так как в это время поглощающие аппараты еще не работают. Упругие же площадки обеспечивают постоянное натяжение сцепленных автосцепок, тем самым ликвидируя свободные зазоры и исключая их отрицательное влияние на плавность движения поезда.

В настоящее время пассажирские вагоны оборудуют упругой переходной площадкой с суфле выполненным из морозостойкой резины, которая обеспечивает хорошую плотность соединения и одновременно является звукоизоляционным материалом. Чтобы атмосферные осадки, пыль и грязь не попадали с крыши в пространство между стеной вагона и баллонами двух смежных вагонов, предусмотрено отводное устройство. Один конец перекрытия крепится к торцевой стене вагона, а другой свободно лежит на верхнем баллоне. Внизу перекрытием служит переходной фартук. В свободном состоянии резиновые суфле выходят на 65 мм за ось сцепления автосцепок. Благодаря этому после сцепления вагонов создается хорошее уплотнение по периметру, надежное при прохождении поезда и по кривым участкам пути.

В качестве амортизирующих устройств на вагонах устанавливают упругие переходные площадки, которые, кроме упругого натяжения автосцепок и амортизации ударов при сцеплении вагонов и трогании поезда, обеспечивают также безопасный переход пассажиров из вагона в вагон во время движения поезда.

Тема 1.9 Вагонное хозяйство

Вагонное хозяйство железных дорог России представляет собой одну из важнейших отраслей железнодорожного транспорта. Оно включает в себя вагонный парк, а также комплекс технических средств для его содержания и ремонта.

Из истории

При проектировании Царскосельской линии для обеспечения эксплуатации и ремонта подвижного состава были предусмотрены специальные предприятия, называвшиеся в то время паровозными и вагонными сараями. Первые паровозы и вагоны Царскосельской дороги собирались в Царском Селе. В конце лета 1836 г. там начались работы по сооружению паровозных и вагонных сараев. Основные работы по их сооружению завершили к апрелю 1838 г.

Ежемесячно в мастерских Царскосельской дороги большой ремонт проходили 1-2 паровоза, 3- 4 вагона, техническому осмотру подвергалось 11-12 паровозов и 20-35 вагонов.

Штат мастерских был небольшим: 18 человек в паровозных мастерских и 17 – в вагонных. Наиболее высокооплачиваемыми работниками были токари, модельщики литейного производства и кузнецы, чей ежемесячный оклад составлял 30 рублей; чернорабочие получали в три раза меньше. Часть деталей для ремонта подвижного состава производили сами мастерские, наиболее сложные доставлялись из-за границы. Английские и бельгийские заводы, позже предприятия Круппа в Германии, поставляли для подвижного состава Царскосельской железной дороги паровозные и вагонные оси, бандажи, колесные центры, рессоры. С развитием российской железоделательной промышленности и строительством железных дорог Общество Царскосельской дороги стало размещать заказы на отечественных заводах.

Энергосберегающие системы кондиционирования и вентиляции пассажирских вагонов Текст научной статьи по специальности « Строительство и архитектура»

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Емельянов А.Л., Козин В.М., Царь В.В.

В статье описаны методы энергосбережения , используемые в современных кондиционерах на железнодорожном транспорте, а именно: применение теплового насоса , вентильных электродвигателей, совершенствование алгоритма автоматического управления электрооборудованием, совершенствование статических преобразователей питания электродвигателей кондиционера.

Power-saving air-conditioning and ventilation systems in passenger carriages

The article describes methods of power-saving used in modern air conditioners on railway transport, including application of thermal pumps, electric motors with modern control systems (EC-motors), perfection of algorithm of automatic control by electric equipment, perfection of static power supply source converters of motors etc.

Текст научной работы на тему «Энергосберегающие системы кондиционирования и вентиляции пассажирских вагонов»

кондиционирования и вентиляции пассажирских

А. Л. ЕМЕЛЬЯНОВ, канд. техн. наук, доцент, Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий (СПбГУНиПТ) В. М. КОЗИН, канд. техн. наук, доцент, СПбГУНиПТ В. В. ЦАРЬ, аспирант, СПбГУНиПТ

В статье описаны методы энергосбережения, используемые в современных кондиционерах на железнодорожном транспорте: применение теплового насоса, вентильных электродвигателей, совершенствование алгоритма автоматического управления электрооборудованием и статических преобразователей питания для электродвигателей кондиционера.

Современный пассажирский вагон — весьма нагруженный агрегат в энергетическом отношении. При установленной предельной мощности подвагонного генератора 32 кВт проблема энергосбережения (или эффективного ее использования) для вагонов с автономным электроснабжением оказывается весьма актуальной. В целом та же проблема стоит и в случае поездов постоянного формирования с централизованным электроснабжением.

Большие возможности для экономии энергии в вагоне содержатся в системе кондиционирования воздуха (СКВ) и отопления. Из указанной мощности генератора на долю СКВ летом и на вентиляцию и отопление в переходный период приходится около 22 кВт. Зимой дополнительно включается электроподогрев либо система водяного отопления от котла, элементы которого питаются от централизованной системы высоковольтного электроснабжения. Основные направления и варианты реализации энергоэффективных систем кондиционирования пассажирских вагонов намечены авторами в работах [1, 2]. На основании многолетнего опыта создания и эксплуатации СКВ для подвижного состава отметим высокую эффективность следующих путей энергосбережения в пассажирских вагонах, вагонах-ресторанах и вагонах электроподвижного состава:

• использование в СКВ реверсивного режима холодильной машины — «тепловой насос»;

• применение вентиляторов с двигателями вентильного типа с прямым (минуя подвагонный преобразователь) питанием постоянным током от генератора либо в аварийном режиме от аккумуляторных батарей;

• покупейное (индивидуальное) управление расходом и температурой приточного воздуха;

• оптимизация алгоритма автоматизированного управления СКВ;

• применение встроенных в кондиционер преобразователей постоянного тока от генератора в переменный для питания компрессора и вентиляторов, отказ от подвагонного размещения преобразователей в громоздких стальных ящиках;

• использование облегченных материалов и комплектующих, в частности, изготовление рамы кондиционера из высокопрочных алюминиевых сплавов;

• уменьшение нормативных требований по холодопроизводительности.

Рассмотрим эти направления снижения энергопотребления подробнее.

Режим теплового насоса (ТН). Для подвижного состава железных дорог начал применяться в Японии более 30 лет назад. К 1982 г. на линии Токио — Осака в эксплуатации находились 4200 вагонов, оборудованных кондиционерами с теплонасосным режимом отоп-

ления [3]. В этом режиме в холодильном контуре кондиционера используется обратный цикл, но испаритель и конденсатор меняются своими функциями вследствие изменения направления движения холодильного агента. Конденсатор становится испарителем для хладагента, забирающего тепло из окружающей среды и передающего его в испаритель. От испарителя, выполняющего роль конденсатора, полученное тепло с воздухом передается в вагон с помощью вентилятора. Эффективность ТН, определяемая отношением отданного в вагон количества тепла к затраченной работе, зависит от физических свойств хладагента, температуры окружающей среды, конструктивных особенностей холодильной машины (типа компрессора, площади теплообменников) и других факторов. Для хладона R134а в области температур наружного воздуха от -10 до +16 °С коэффициент преобразования принимает значения от 1,5 до 4, т. е. на каждый потребляемый от сети вагона 1 кВт мощности в вагон подается от 1,5 до 4 кВт тепла.

Применение режима ТН позволяет с высокой степенью энергоэффективности дополнительно решить следую -щие задачи:

• в период перехода с летнего на зимний режим функционирования СКВ вагона существует диапазон наружной температуры (от +8 до +11 °С), когда мощности существующих низковольтных калориферов недостаточно; водяной калорифер включают только после поступления приказа на включение высоковольтного отопления при устойчивой температуре наружного воздуха ниже +8 °С; в этот период можно обеспечивать стабильное отопление вагона кондиционером с ТН;

• при помощи ТН обеспечивается стабильное отопление вагона до темпе-

Рис. 1. Схема пневмогидравлическая кондиционера с тепловым насосом

ратуры наружного воздуха -10 °С; при этом не отмечается резкого снижения температуры воздуха в вагоне, если пропадает высокое напряжение;

• использование ТН для отопления вагона при аварии высоковольтных трубчатых электронагревателей (ТЭН) котла предпочтительнее, так как ТН, в отличие от перехода на угольное отопление котла, практически без инерции обеспечит подачу теплого воздуха в вагон.

В России первый транспортный кондиционер с теплонасосным режимом отопления УКВ ПВ(Т) был разработан фирмой «ЛАНТЕП» при участии сотрудников ВНИИЖТ и в 2002 г. был установлен на вагоне модели 61-4179Э производства ОАО ТВЗ [4]. В 2002-2010 гг. авторами данной статьи был разработан типоразмерный ряд транспортных кондиционеров с теплонасосным режимом отопления, которые используются в подвижном составе с 2003 г. За это время было изготовлено и установлено более 1600 кондиционеров, в том числе около 400 штук в пассажирских вагонах и вагонах-ресторанах новой постройки производства ЗАО «ВАГОН-МАШ» и в процессе КВР-2 на ряде вагоноремонтных заводов России, Украины и Белоруссии. На рис. 1 приведена

принципиальная пневмогидравличес-кая схема вагонного кондиционера с ТН, на рис. 2 — его общий вид.

Кондиционеры прекрасно себя зарекомендовали: автоматически переходили на режим отопления вагона при понижении температуры до 16 °С и ниже. В результате проведенных испытаний установлено, что до температуры -8 °С система отопления в вагоне может не включаться при сохранении комфортных условий для пассажиров. Средняя величина коэффициента преобразования во всем диапазоне значений температуры составляла 2,3. Экономия потребляемой энергии на отоплении — в среднем около 10 кВт на вагон в весенний и осенний переходные периоды. В пересчете на состав из 15 вагонов годовая экономия электроэнергии составляет не менее 324 000 кВт-ч. Полученные значения экономии электроэнергии согласуются с приводимыми в [4] для кондиционера УКВПВ(Т). Однако применение ТН в пассажирских вагонах зачастую тормозится, так как сложно поддерживать нормативный перепад температуры по высоте вагона при традиционной схеме воздухораспределения с подачей воздуха «сверху вниз». Поэтому в вагонах с системой подачи воздуха в верх-

нюю зону для снижения перепада температуры по высоте в холодный период года возможно использование жидкостного отопления с температурой теплоносителя не выше +30 °С. Стоимость кондиционера с тепловым насосом увеличивается незначительно, причем увеличение стоимости оправдывается в первый год эксплуатации вагона.

Использование для вентиляторов двигателей с вентильным приводом (с электронной коммутацией). Вентиляторы с указанным приводом для использования в транспортных СКВ в российских условиях по нашему заданию были разработаны фирмой «ЕВМРЛРЭТ» (Германия) [5] и в 2002-2003 гг. тщательно изучены сотрудником ВНИИЖТ, канд. техн. наук Ю. И. Калинкиным во всех возможных рабочих и аварийных режимах. Вентиляторы с вентильными двигателями сохраняют работоспособность при изменении питающего постоянного напряжения в диапазоне 85-145 В (при номинальном значении 110В).

В кондиционерах для пассажирских вагонов для обдува испарителя используются два центробежных вентилятора типа R3G 310, совместно обеспечивающие расход воздуха в вагон до 4500 м3/ч по двум каналам и напор 300 Па.

Рис. 2. Общий вид кондиционера УК ПВ

Технические характеристики кондиционера УК ПВ:

Холодопроизводительность — 28,0 ± 2,0 кВт;

в режиме теплового насоса — 20,0 ± 2,0 кВт; при работе электрокалориферов — 6,0 ± 0,5 кВт;

расход обрабатываемого воздуха (в том числе наружного) — 4000 (1400) ± 500 м3/ч;

Установленная электрическая мощность, не более: компрессора — 11,0 кВт; вентиляторов конденсатора — 2,6 кВт; приточных вентиляторов — 1,6 кВт;

входное напряжение по цепям управления — 110 В постоянного тока;

компрессора 88 — 308 В; трехфазный; 20-70 Гц; U/f = const;

вентиляторов — 110 В постоянного тока;

ТЭН — 110 В постоянного тока;

масса не более 500 кг;

габариты 2400 х 1700 х 660 мм.

Для обдува конденсаторов используются четыре осевых вентилятора типа S3G 400 с общим расходом 10 500 м3/ч. Вентильные двигатели обладают высокой надежностью: за восемь лет эксплуатации 400 вагонов отказов кондиционеров по их вине не отмечалось.

Применение вентиляторов с вентильным приводом позволило:

• отказаться от двух каналов статического подвагонного преобразователя;

• снизить суммарное энергопотребление вентиляторов на 2 кВт (с 6 кВт для асинхронных до 4 кВт для вентильных);

• обеспечить в аварийном режиме в течение 17 ч. подачу наружного воздуха в вагон по санитарным нормам с питанием вентиляторов от аккумуляторной батареи при нормальной работе других систем вагона, потребляющих электроэнергию;

• уменьшить существенно массу всей системы;

• создать в вагонах-ресторанах условия для раздельной обработки воздуха, подаваемого в салон и на кухню;

• плавно регулировать расход воздуха в вагоне и в отдельных купе;

• повысить надежность всей системы кондиционирования за счет использования двух вентиляторов для испарителя и четырех для конденсатора, а также за счет исключения двух каналов статического подвагонного преобразователя.

Использование одноканально-го преобразователя в объеме кондиционера. В кондиционерах, применяемых в серийных пассажирских вагонах, используются трехканальные статические преобразователи постоянного тока в переменный DC/AC для обеспечения питания и регулирования производительности компрессора и асинхронных двигателей вентиляторов. Преобразователи располагаются под вагоном, что заметно усложняет их диагностику и обслуживание. Авторами совместно с СП «ГАМЕМ» разработан кондиционер с размещением одноканального преобразователя в объеме кондиционера. Доступ к нему обеспечивается из тамбура вагона через специальный люк в днище кондиционера. При таком решении масса

кондиционера со встроенным преобразователем и рамой, выполненной из сплава АМГ-6, составила 550 кг, что почти на 500 кг меньше в комплекте «кондиционер-преобразователь», чем у серийных аналогов [4]. Важно также, что существенно улучшились температурные и влажностные условия работы преобразователя, повысилась его надежность, упростилось обслуживание.

Покупейное управление микроклиматом. Вносит существенный вклад не только в повышение энергоэффективности вагона, но и в температурный комфорт каждого купе. При достижении индивидуального комфорта реализуется возможность недопущения переохлаждения (перегрева) воздуха (т. е. однозначного перерасхода электроэнергии) в каждом купе. Если в некоторых купе с установленным режимом «Охлаждение» находятся пассажиры, желающие повысить температуру воздуха, то текущая холодопроизво-дительность кондиционера будет снижена, а значит, будет снижено и энергопотребление. При этом система управления СКВ автоматически уменьшает общий расход воздуха в вагоне, уменьшая частоту вращения приточных вентиляторов.

Системы индивидуального управления температурой воздуха в купе рассмотрены в работе [6]. Показано, в частности, что индивидуально управлять температурой воздуха в купе можно, изменяя либо его расход, либо температуру на входе. Установившийся скачок температуры воздуха в купе, возникающий в случае принудительного увеличения входной температуры ¿х0 на величину А!ех, а расхода воздуха Ь0— на величину АЬ, определяется выражением

де=с„ [(¿о +А£)ЧХ -Аф0 -;вх>0)] аИ+ ср (¿0+АЬ)

где Ь0, ©0 — номинальные значения установленных расхода и комфортной температуры;

ср — изобарная объемная теплоемкость воздуха;

В — внутренняя поверхность купе;

а — коэффициент теплоотдачи для этой поверхности.

Из расчетов следует, что при уменьшении расхода воздуха в купе от 360 до 200 м3/ч в течение трех минут температура воздуха в купе изменяется на 2-4 °С [6].

Это выражение может служить ориентиром при решении обратной задачи, когда возникает необходимость считать заданным параметр А0 и через

него подбирать необходимые скачки параметров Д^ и ДЬ.

Вопросы оптимизации алгоритма управления СКВ. На этапе подготовки вагона к рейсу целесообразно использовать режим интенсивного продува вагона наружным воздухом, а кондиционер включать только с началом движения [1]. При оптимизации алгоритма работы электрооборудования систем отопления, вентиляции и кондиционирования в плане энергоэффективности потребления основная задача состоит в исключении перегрева (переохлаждения) вагона во время движения, т. е. в поддержании параметров микроклимата в достаточно узком диапазоне, соответствующем требованиям санитарных правил на железнодорожном транспорте (СП 2.5.1198-03). Необходимо отметить, что до сих пор в пассажирских вагонах в системах управления кондиционированием главным образом используется только пропорциональный закон регулирования температуры воздуха в салонах и купе. Однако в последних проектах стало реа-лизовываться плавное управление расходом воздуха и теплопроизводи-тельностью ТЭН низковольтных калориферов. Кроме того, алгоритм работы

СКВ предусматривает автоматическое поддержание давления конденсации в кондиционере с помощью плавного регулирования частоты вращения электродвигателей для вентиляторов конденсатора. В случае такого подхода исключаются потери энергии на пусковые токи электродвигателей по сравнению с регулированием давления конденсации простым включением (выключением) и тем более не допускается перерасход энергии, если регулирование не выполняется.

Влияние конструкции вагона. В последние годы отечественные производители пассажирских вагонов добились существенного снижения эффективной тепловой проводимости вагона до 0,8-0,9 Вт/(м2-К), используя герметичные двери, двухкамерные оконные блоки и улучшая тепловую изоляцию вагона. Это достижение позволяет обеспечить нормативные санитарные требования по температуре в вагоне при уменьшении холо-допроизводительности кондиционера для купейных вагонов до 15-18 кВт с соответствующим снижением энергопотребления СКВ до 10-12 кВт и массогабаритных характеристик до 350 кг. Такие кондиционеры для электроподвижного состава имеются в ак-

тиве разработчиков и могут быть предложены вагоностроителям для пассажирских вагонов.

1. Емельянов А. Л., Царь В. В. Моноблочный кондиционер для купейных вагонов: варианты исполнения // Системы вентиляции, кондиционирования и отопления в пассажирских вагонах: Сб. докл. науч.-практ. семинара / Под ред. докт. техн. наук, проф. С. Е. Буравого. – СПб.: СПбГУНиПТ, 2001. – С. 72-77.

2. Буравой С. Е., Платунов Е. С., Царь В. В. Тепловой режим пассажирского вагона на различных этапах эксплуатации // Там же. С. 58-71.

3. Бартош Е. Т. Тепловые насосы в энергетике железнодорожного транспорта. – М: Транспорт, 1985.

4. Жариков В. А. Климатические системы пассажирских вагонов. — М.: ТРАНСИНФО, 2006.

Руководство проводнику – Кондиционирование воздуха в цельнометаллических пассажирских вагонах

Содержание материала

Руководство проводнику
Сведения о пассажирских вагонах
Цельнометаллические пассажирские
Знаки и надписи
Виды и сроки ремонта
Устройство вагонов
Тележки пассажирских вагонов
Устройство колесных пар
Буксы с роликовыми подшипниками
Тормоза пассажирских вагонов
Уход за тормозами
Автоматический тормоз
Автоматическая сцепка
Отопление цельнометаллических
Отопление отечественных вагонов
Система отопления ЦМВО-66
Система отопления 03-Т (РИЦ)
Система отопления ГДР и ВНР
Неисправности в системе ЦМВ
Электрическое отопление
Водоснабжение цельнометаллических
Снабжение ЦМВ горячей водой
Комбинированный кипятильник
Охлаждение питьевой воды
Вентиляция цельнометаллических
Вентиляция отечественных вагонов
Вентиляция вагонов ГДР и ВНР
Неисправности механической вентиляции
Эксплуатация вентиляции
Кондиционирование воздуха
Кондиционирование МАБ-I и МАБ-II
Кондиционирование Стоун
Кондиционирование КЖ-25П
Кондиционирование КЖ-25
Электрооборудование вагонов
Аккумуляторы электрического тока
Приводы генераторов
Редукторно-карданные приводы
Приборы управления электро
Электрооборудование ЦМВО-66
Неисправности электрооборудования
Обслуживание электрооборудования
Обесточивание электроснабжения
Организация перевозок пассажиров
Размещение вагонов
Работа проводников
Подчиненность, обязанности проводников
Форменная одежда проводников
Проездные документы
Особые проездные документы
Проезд обслуживающих вагоны-рестораны
Бесплатные билеты
Проезд по маршрутам
Условия проезда пассажиров
Сроки годности билетов
Провоз ручной клади
Контроль поездов
Условия международных сообщений
Международные проездные документы
Проездные документы иностранцам
Обязанности проводников международных
Подготовка составов в рейс
Снабжение топливом и водой
Обязанности перед отправлением
Снаряжение в рейс
Обязанности проводника при посадке
Проводник и пассажиры
Учет свободных мест
Пассажирский состав в рейсе
Правила техники безопасности
Противопожарная безопасность
Первая медицинская помощь
Приложения

Цельнометаллические пассажирские вагоны оборудованы надежной системой отопления, вентиляции, устройством для очистки воздуха и обогрева его в зимнее время. Однако в жаркий период года (особенно на дорогах Юга и Средней Азии) механическая вентиляция не может обеспечить поддержание в вагоне нормального температурновлажностного режима. Температура воздуха в вагонах днем в этот период превышает наружную на 3—5 С и нередко бывает более 40 С. Особенно неблагоприятные условия в вагоне создаются в период с 16 до 21 ч, когда температура наружного воздуха падает, а внутри вагона из- за отдачи тепла, аккумулированного металлическим кузовом, остается высокой. В это время разница температур внутри и снаружи вагона иногда достигает 10 С. В вагоне становится очень душно, относительная влажность воздуха резко повышается. Пребывание в вагоне становится неприятным.

Рис. 46. Система кондиционирования воздуха в пассажирских вагонах:

1 — компрессор; 2 — вентилятор конденсатора; 3 — конденсаторы; 4 — котел; 5 — фильтр; 6 — вентилятор; 7 — воздухоохладитель (испаритель); 8—терморегулирующий вентиль; 9 — калорифер; 10 — электровоздухоподогреватели; 11 — рециркуляционный (возвратный) канал; 12 — контактные термометры (терморегуляторы); 13— нагнетательный воздуховод; 14 — потолочные вентиляционные выпуски; 15 — щит приборов холодильного оборудования; 16 — фреоновый трубопровод

Для обеспечения необходимых санитарно-гигиенических условий независимо от температуры наружного воздуха цельнометаллические пассажирские вагоны оборудуются установками для кондиционирования воздуха Такие установки создают постоянный воздухообмен, очистку, автоматическое охлаждение или обогревание и регулирование влажности воздуха, т. е. обеспечивают соответствие всех параметров воздуха заранее принятым условиям (кондициям).
На дорогах нашей страны применяются воздухокондиционные установки с механическим компрессионным охлаждением.
Система кондиционирования воздуха в пассажирских вагонах в обшем виде состоит из устройств вентиляции, водяного и электрического отопления и установки для охлаждения воздуха в жаркий период. Схема этих устройств показана на рис. 46. Основными узлами системы вентиляции являются вентилятор 6, нагнетательный воздуховод 13 и рециркуляционный (возвратный) канал 11. Воздух, поступающий в помещения для пассажиров, засасывается частично снаружи, частично из рециркуляционного канала, проходит через фильтры 5 и очищается. Соотношение количества наружного и рециркуляционного воздуха не постоянно; оно изменяется автоматически или вручную в зависимости от температуры воздуха внутри и снаружи вагона. В нагнетательном воздуховоде расположены: воздухоохладитель 7 (испаритель фреона), изготовленный из медных трубок с латунными ребрами; электровоздухоподогреватели 10 и калорифер 9 системы водяного отопления, служащие для обогрева воздуха. Из нагнетательного воздуховода охлажденный или подогретый воздух (в зависимости от наружной температуры) поступает в купе через потолочные вентиляционные выпуски 14 (мультивенты).
Установка для охлаждения воздуха состоит из комплекса агрегатов: компрессорно-конденсаторного воздухоохладителя и вспомогательных аппаратов.
Компрессорно-конденсаторный агрегат смонтирован в металлическом ящике и объединяет компрессор 1, электродвигатель с вентилятором 2, конденсаторы 3. Щит 15 приборов холодильного оборудования расположен внутри вагона.
Давление жидкого фреона на нагнетательной стороне трубопровода компрессора и газообразного на всасывающей регулируется при помощи автоматического реле. На щите приборов холодильного оборудования или в другом месте, в зависимости от компоновки, размещен теплообменник для охлаждения жидкого фреона. Фреоновый трубопровод между воздухоохладителем и теплообменником покрыт теплоизоляцией.
Процесс охлаждения жидкого фреона происходит в результате прохождения через теплообменник охлажденных при испарении паров фреона, засасываемых компрессором из испарителя, и перегретого жидкого фреона, идущего от конденсатора к терморегулирующим вентилям и далее в испаритель. Терморегулирующие вентили 8 служат для автоматического наполнения жидким фреоном воздухоохладителя-испарителя и обеспечивают максимальную холодопроизводительность установки.
Перед каждым терморегулирующим вентилем установлен соленоидный вентиль, предназначенный для автоматического прекращения подачи фреона в испаритель при остановке компрессора и автоматического включения подачи фреона при пуске его.
Контактные термометры 12 в зависимости от заданных температур, подают импульсы через первичные реле контакторам электродвигателей и электроподогревателей. Таким образом происходит автоматическое включение, выключение и регулирование работы системы кондиционирования воздуха.
Охлаждение воздуха в вагоне основано на физическом свойстве жидкого фреона при испарении поглощать тепло из окружающей среды.
Процесс охлаждения подаваемого в вагон наружного воздуха происходит следующим образом. Пары фреона из испарителя засасываются в цилиндры компрессора и сжимаются в них до 10—15 кГ/см 2 . Сжатые пары фреона нагнетаются в змеевики конденсаторов, где они охлаждаются до температуры окружающей среды потоком воздуха, подаваемого вентиляторами. Так как температура окружающей среды ниже температуры испарения фреона, то пары его конденсируются и снова превращаются в жидкость.
При прохождении жидкого фреона через терморегулирующие вентили и змеевики испарителя (воздухоохладителя) давление его падает и он вновь испаряется. Тепло, необходимое для парообразования фреона, отнимается от воздуха, подаваемого вентилятором в вагон, благодаря чему температура воздуха снижается. После того как пары фреона поглотили тепло из воздуха, проходящего через змеевики испарителя, цикл движения фреона повторяется.
В настоящее время эксплуатируются ЦМВ, оборудованные установками для кондиционирования воздуха с индивидуальным электроснабжением от подвагонного генератора: жесткие купированные вагоны и вагоны-рестораны постройки заводов ГДР, оборудованные установкой типов МАБ-Ι и МАБ-II; мягко-жесткие и жесткие купированные вагоны постройки заводов ВНР, оборудованные установкой фирмы «Стоун»; мягкие вагоны с купе постройки завода им. Егорова, оборудованные отечественной установкой типа КЖ-25П; купированные вагоны постройки того же завода с установкой типа КЖ-25.

Вентиляция и кондиционирование пассажирских вагонов.

При длительном пребывании пассажиров в закрытом помещении без необходимого воздухообмена температура воздуха, а также содержание углекислого газа и других вредных веществ увеличиваются. Для нормализации условий в вагоне необходимо правильно эксплуатировать систему вентиляции, следить за ее исправностью, ограничивать курение в вагоне, проводить влажную уборку.

Вагоны должны быть оборудованы как механической приточной, так и естественной вытяжной вентиляцией.

Система вентиляции должна быть рассчитана на непрерывную работу для обеспечения подачи наружного воздуха летом не менее 20 м 3 /час и зимой не менее 10 м 3 /час на каждое место в вагоне. При этом концентрация двуокиси углерода в купе не должна превышать 0,1%.

В зависимости от наружной температуры на каждое место должна обеспечиваться подача воздуха не менее: 10 м 3 /ч при температуре наружного воздуха ниже -20 0 С; 15 м 3 /ч при температуре наружного воздуха от -20 0 С до -5 0 С; 20 м 3 /ч при температуре наружного воздуха от -5 0 С до + 26 0 С; 15 м 3 /ч при температуре наружного воздуха выше + 26 0 С.

Движение воздуха в местах нахождения пассажиров должно быть равномерным, без сквозняков и не превышать 0,2 м/сек в зимний период, а при работе кондиционера в летний период 0,25 м/сек. В вагонах без кондиционирования воздуха в летний период допускается скорость движения воздуха 0,4 м/сек.

Подаваемый в вагоны воздух должен быть очищен с помощью фильтров. Запыленность подаваемого воздуха после его очистки не должна превышать 0,5 мг/м 3 . Фильтры установлены в потолочных люках тамбура. Действие фильтров основано на том, что частицы пыли при прохождении через слой сеток, покрытых вязкой масляной пленкой, прилипают и задерживаются на сетке. Загрязненность фильтров определяется по следующим признакам:

· фильтр покрыт толстым слоем пыли;

· при легком сотрясении сетки кусочки пыли легко отстают от нее;

· пыль сухая, без маслянистого блеска;

· заметно проникновение пыли в вагон.

Рекомендуется регулярно, перед очередной уборкой, при подготовке в рейс, производить продувку каналов путем пуска вентилятора на максимальных оборотах в течение 15 – 20 минут. Фильтры следует регулярно заменять или прочищать (по графику).

Система кондиционирования вагонов должна обеспечивать равномерное охлаждение. Температура подаваемого в вагон воздуха при охлаждении его должна быть не ниже + 16 0 С. Наиболее благоприятна для человека температура 18 – 20 0 С, относительная влажность 30 – 70%.

Забор подаваемого в вагон наружного воздуха должен производиться в наименее загрязненном месте. Объем рециркуляционного воздуха может составлять не более 30%.

Вентиляционные камеры должны быть тщательно изолированы, особенно от котельных отделений и кухни, для предотвращения подсоса воздуха из этих помещений.

Большое значение для поддержки чистоты воздуха в вагонах имеют устройства для естественной вентиляции (вытяжные потолочные дефлекторы). Для нормального режима их работы необходимо соблюдать следующие условия:

· дефлекторы в туалетах и купе должны быть летом открыты, зимой – полуоткрыты;

· дефлектор в не рабочем тамбуре должен быть всегда полностью открыт;

· летом в пути следования можно открывать окна только с правой стороны по ходу поезда, чтобы избежать сквозняков и излишнего загрязнения пылью от встречных поездов.

Современные цельнометаллические вагоны оборудуются установками для кондиционирования воздуха. Они создают постоянный воздухообмен, автоматическое охлаждение или подогрев воздуха и регулирование его влажности.

Санитарные требования к системе отопления

Пассажирских вагонов.

Система отопления в пассажирских вагонах должна обеспечивать равномерный обогрев помещения в зависимости от их назначения.

Система отопления должна обеспечивать среднюю температуру воздуха в помещениях пребывания пассажиров не ниже + 20 0 С при температуре наружного воздуха – 40 0 С.

Система отопления должна поддерживать температуру воздуха в купе, салонах и служебных помещениях + 22 0 С +/- 2 0 С, в умывальных (душевых) спальных вагонов от +23 0 С до +25 0 С, в туалетах от +16 0 С до +18 0 С.

Допускаются колебания температуры воздуха в помещениях вагона по вертикальному градиенту до 3 0 С.

Температура наружных ограждающих поверхностей стен не должна быть ниже температуры окружающей среды более, чем на 3 0 С. Температура внутренних ограждений не должна быть ниже 15 0 С.

Конструкция отопительных приборов должна обеспечивать их удобную очистку от пыли и загрязнения.

Отопительные приборы следует размещать по длине наружных стен и на высоте от пола, позволяющей производить их очистку.

Температура на поверхности отопительных приборов не должна превышать +80 0 С (для электронагревателей не должна превышать +200 0 С).

Отопительные приборы должны иметь защитные кожухи. Температура на поверхности защитных кожухов не должна превышать +60 0 С.

Санитарные требования к системе освещения

Пассажирских вагонов.

Искусственное освещение должно обеспечивать хорошую освещенность, не создавать отраженной блесткости и резких контрастов.

Для искусственного освещения должны быть использованы люминесцентные лампы, близкие по спектру к дневному свету.

В спальных пассажирских вагонах и в служебных помещениях вагонов на уровне 800 мм от пола, на расстоянии 600 мм от спинки дивана и на поверхности столика должна быть обеспечена освещенность не менее 150лк при включенном люминесцентном и местном освещении.

При освещении лампами накаливания освещенность должна быть не менее 50 лк.

Каждое спальное место должно иметь местное освещение. Освещенность от светильника местного освещения на расстоянии 0,7 м от стены вагона и на высоте 0,5 м от поверхности дивана должна быть не менее 40 лк.

Освещенность на уровне пола в больших коридорах должна составлять50 лк, а в малых коридорах – 30 лк , в туалетах – 50 лк, в тамбурах и переходных площадках – 30 лк.

В котельных отделениях вагонов освещенность на уровне контрольных приборов должна быть не менее 30 лк.

На ступеньках входа в вагон освещенность должна быть не менее 20 лк.

Во всех вагонах должно быть предусмотрено аварийное освещение для эвакуации людей с освещенностью на уровне пола не менее 1 лк.

Санитарно-гигиенические требования к помещениям и оборудованию вагонов в пассажирских поездах дальнего следования.

Конструкция современного пассажирского вагона предусматривает места для размещения пассажиров и дополнительные помещения: санитарные узлы, коридоры, котельное отделение, служебное отделение, купе для отдыха проводников, тамбуры и переходные площадки.

Материалы для внутривагонной отделки должны быть стойкими к механическим воздействиям, влиянию света, моющих и дезинфицирующих средств, удобными для очистки от загрязнений, быть мало- или умеренно-опасными при горении, а также разрешенными к применению в Российской Федерации (в установленном порядке).

Материалы для полов в помещениях вагона должны иметь гладкую, но не скользкую поверхность, удобную для очистки, и удовлетворять гигиеническим и эксплуатационным требованиям данных поверхностей.

Кузов вагона должен иметь звуко-, вибро- и тепловую изоляцию. Теплоизоляция должна обеспечивать перепад температуры на внутривагонной поверхности наружных ограждений не более +3 0 С от температуры пристеночного воздуха у места замера.

Вход в вагон и выход должны иметь подножки, обеспечивающие удобное и безопасное движение пассажиров с достаточным количеством ступенек для посадки с низкой платформы.

Ступеньки на подножках не должны иметь скользкую поверхность, а также задерживать снег, воду и грязь.

Переходные площадки (платформы) пассажирских вагонов должны иметь закрытое исполнение, исключающее попадание влаги и грязи.

Двери пассажирских вагонов должны обеспечивать свободное движение пассажиров с багажом.

В вагонах, где предусмотрены купе для инвалидов-колясочников, ширина двери должна быть достаточной для въезда и выезда пассажиров в инвалидной коляске.

Наружные двери должны открываться внутрь, иметь герметичное уплотнение, исключающее попадание воды и снега внутрь тамбура, запоры и быть застекленными в верхней части для обеспечения естественного освещения тамбура и переходной площадки. По обеим сторонам дверей должны устанавливаться металлопластиковые поручни.

Полностью из стекла или максимально застекленными должны быть двери по обоим концам коридора, отделяющие пассажирскую часть вагона от мест общего пользования. Для застекления дверей должны использоваться безосколочные и негорючие материалы.

Двери в вагоне должны быть оборудованы травмобезопасными ручками.

Двери туалетов и умывальников открываются внутрь и имеют указатели «свободно», «занято».

Двери купе должны быть оборудованы замками или фиксаторами, обозначением номера купе.

Двери служебного отделения и проходные двери в коридоре должны иметь фиксаторы удержания их в открытом состоянии.

Рабочий тамбур должен обеспечивать свободный проход пассажиров с багажом, быструю эвакуацию в аварийной ситуации, проезд и разворот инвалида в коляске. В конструкции тамбура необходимо предусматривать решетки в полу для чистки обуви пассажиров, на торцевых стенах – ящики для хранения запаса топлива, уборочного инвентаря и другого имущества.

Коридоры должны быть удобными для движения пассажиров с багажом, в вагонах с купе для инвалидов-колясочников обеспечивать проезд коляски.

Окна пассажирских вагонов должны иметь двуслойное остекление плоским безопасным стеклом, обеспечивать достаточную видимость и естественную освещенность, звуковую и тепловую изоляцию, удобство очистки безрамных пространств.

Окна туалетов, умывальных и котельных должны остекляться узорчатым или тонированным непрозрачной пленкой стеклом.

Открытие окон вагонов без кондиционирования воздуха должно обеспечиваться на 1/3 их высоты, с небольшим усилием и возможностью их фиксации.

В вагонах должно быть купе для отдыха проводников. Не допускается расположение спального места и служебного кресла с ориентацией вдоль окна (спиной к окну).

В вагонах должно быть предусмотрено место для раздельного хранения чистого и грязного постельного белья.

Переходные площадки для безопасности перехода пассажиров должны иметь дежурное и аварийное освещение, а также удобные поручни.

Окна в коридоре для безопасности пассажиров ограждаются горизонтальными поручнями. На окнах пассажирских помещений должны быть светонепроницаемые шторы и устройства для фиксации их на любом уровне закрытия.

Окна оборудуются солнцезащитными занавесками с надежным и удобным механизмом действия.

В коридоре вагона могут устанавливаться репродукторы с регуляторами громкости, электророзетки для пылесоса и электробритвы, размещаться информационные материалы и т.д. В малом коридоре неслужебного конца вагона устанавливается мусоросборник.

В вагоне должны быть в рабочем состоянии два санитарных узла. Пол в туалетном помещении должен иметь уклон к отверстию для слива воды. Отверстие закрывается пробкой. Трубопроводы для сточных вод теплоизолируются, оборудуются обогревательными устройствами и размещаются на удалении от подвагонного оборудования для предотвращения его загрязнения.

Туалет должен иметь унитаз с кнопочным или педальным приводом промывки, пластмассовое сидение с крышкой, на которой монтируется ручка для ее поднятия: сиденье фиксируется в поднятом положении. Унитаз должен обеспечивать пользование им без сидения. На стене туалета возле унитаза укрепляется поручень, ящик с одноразовыми мешками для сбора мусора, держатель для туалетной бумаги, сосуд с моюще – дезинфицирующим средством и ершом.

Умывальник в туалете оборудуется смесителем горячей и холодной воды, дозатором жидкого мыла, полкой с бортиком для туалетных принадлежностей, зеркалом. Над водозаборными кранами устанавливается надпись «Вода не питьевая». Около умывальника раздельно размещаются коробки – отделения для чистых и использованных бумажных полотенец и др., преобразователь тока для электробритвы, крючки – вешалки для одежды и полотенца.

Поверхности стен и потолка в санузлах покрываются материалами, стойкими к воздействию дезинфицирующих средств.

При проведении реконструкции и модернизации пассажирских вагонов их оборудуют экологически чистыми системами туалетов, обеспечивающими сбор фекальных стоков в замкнутые ёмкости в пунктах формирования и пунктах оборота без выброса на пути и междупутья.

Служебные помещения в вагоне должны быть оборудованы:

· пультом управления электрооборудованием и системой жизнеобеспечения вагона,

· раздельными шкафами для спецодежды, посуды, напитков и продуктов чайной торговли,

· раковиной с подводкой горячей и холодной воды,

· холодильником для хранения продуктов с обеспечением температуры в камере +4 0 С + 2 0 С,

· диваном для дежурного проводника,

· подоконным столиком, зеркалом,

· громкоговорителем с регулятором громкости,

· термометром для показания температуры внутри вагона,

· установкой пожарной сигнализации,

· пультом установки пожарной сигнализации.

· В вагонах «СВ» и купе для инвалидов дополнительно устанавливается сигнальное табло вызова проводника (от торцевой тамбурной двери), устройство для связи и переговоров с пассажирами (для вновь проектируемых и строящихся вагонов).

Котельное отделение оборудуется:

4 электрическим или комбинированным отопительным котлом для нагрева теплоносителя в системе отопления, 4 бойлером для нагрева воды, 4 емкостью для хранения топлива,
термометрами для определения температуры воды в котле и наружной температуры воздуха,
графиком режима отопления,
рядом с котельным отделением должна быть емкость для рейсового запаса твердого топлива.

В оборудование пассажирских купе включаются:

полки для лежания,
полки или ниша для багажа,
откидной подоконный столик с закругленными углами,
гардероб или крючки и вешалки,
откидная сетка (полка) для мелких вещей над каждым местом,
встроенная выдвижная лесенка для подъема пассажира на верхнее спальное место,
встроенный радиорепродуктор с регулятором громкости,
электророзетка для бритвы,
термометр, зеркало, в вагонах «СВ», дополнительно – устройство вызова проводника.

В спальном вагоне для хранения использованного постельного белья должно быть предусмотрено изолированное от других помещений место с ёмкостью, достаточной по расчету на один конец дальнего рейса.

В целях повышения комфортности проезда пассажиров оборудование купе может модернизироваться при условии обеспечения безопасности для здоровья.

Для удобства посадки в вагон инвалидов-колясочников в новых типах вагонов предусматривается встроенный вагонный подъемник коляски (механический, гидравлический, электрический) с обслуживанием проводников. Подъемник размещается с не котловой стороны вагона.

Применяемые в пассажирских вагонах технические приборы и устройства (пожароохранная сигнализация, СВЧ-печи и др.) должны находиться в исправном состоянии и не оказывать вредного воздействия на здоровье пассажиров и работников поездных бригад.