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空調(diào)又稱為空氣調(diào)節(jié)器，空調(diào)是對(duì)空氣的溫度，濕度，純凈度，氣流速度，進(jìn)行處理，滿足人們生產(chǎn)、生活需要的設(shè)備，簡稱為“空調(diào)”。

地鐵空調(diào)是指安裝于地鐵車輛車廂內(nèi)，控制地鐵內(nèi)空氣的溫度、濕度及氣流速度的設(shè)備。

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)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)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(huì)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(shí)容易引起油泵吸不上油而造成的瞬間斷油，進(jìn)而會(huì)燒毀壓縮機(jī)。如加高油面，又會(huì)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。

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2004-2011年國內(nèi)地鐵空調(diào)產(chǎn)品安裝量及同比增長統(tǒng)計(jì)表     單位：臺(tái)

 

目前國內(nèi)地鐵空調(diào)全部來自本國生產(chǎn)，雖然也有一些合資企業(yè)的產(chǎn)品，但產(chǎn)品均在本國制造，產(chǎn)品基本不存在進(jìn)口。

世界各大軌道車輛廠商紛紛以各種形式落戶中國，占有全球軌道交通車輛制造50%市場份額的加拿大龐巴迪運(yùn)輸公司、德國西門子交通技術(shù)集團(tuán)、法國阿爾斯通公司等在國內(nèi)紛紛投資設(shè)廠，并積極進(jìn)行本土化，將國內(nèi)配件廠商包括空調(diào)廠商納入其全球采購體系，這為我國軌道車空調(diào)機(jī)組生產(chǎn)企業(yè)打開了廣闊的全球配套市場。

略……

現(xiàn)代社會(huì)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(jì)的，而在實(shí)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(shí)間內(nèi)遠(yuǎn)比設(shè)計(jì)負(fù)載低。因此，通過對(duì)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(jì)算，再根據(jù)對(duì)樓宇熱慣性的預(yù)測，使用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整并對(duì)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(gè)回路的PID控制，對(duì)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(dòng)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(duì)被控制對(duì)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。

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(duì)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(jì)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(shí)，經(jīng)過多年的運(yùn)行實(shí)踐，證明風(fēng)機(jī)既并聯(lián)又串聯(lián)運(yùn)行時(shí)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(xiàng)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(píng)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(shí)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(hào)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(jì)研究院、北京城建設(shè)計(jì)研究總院等單位的專家，對(duì)這一項(xiàng)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(dòng)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(jì)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(dòng)力照明用電約占40％至50％。對(duì)于地下車站，其通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的能耗約占整個(gè)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(duì)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(huì)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(shí)容易引起油泵吸不上油而造成的瞬間斷油，進(jìn)而會(huì)燒毀壓縮機(jī)。如加高油面，又會(huì)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(jià)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(dòng)、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(dòng)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(dòng)小、效率高（制冷量不大于100kW時(shí)），壽命長的特點(diǎn)，壓縮機(jī)壽命大于50000小時(shí)。壓縮機(jī)的主要由日本三菱電機(jī)和美國古龍進(jìn)口，對(duì)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(jì)算來獲得最舒適的溫度值，由微機(jī)控制自動(dòng)調(diào)節(jié)。好處是司機(jī)不需要設(shè)定溫度，但價(jià)格貴。

國內(nèi)目前還沒有這方面的標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)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。

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一、國內(nèi)技術(shù)應(yīng)用成熟度分析

近年來,我國大力發(fā)展城市軌道交通,尤其鼓勵(lì)地鐵的發(fā)展,繼北京、上海、廣州、深圳多條地鐵線開通運(yùn)營后,很多大型城市正在或即將修建地鐵,而地鐵站空調(diào)是地鐵建設(shè)中的必須品。

地鐵車輛空調(diào)系統(tǒng)一般都是由置頂式空調(diào)機(jī)組、通風(fēng)系統(tǒng)以及配套控制系統(tǒng)三大部分組成。其中置頂式空調(diào)機(jī)組基本上均采取一體式空調(diào)機(jī)組，即壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器、風(fēng)機(jī)及電器裝置等各部件均安裝于一個(gè)箱體內(nèi)組成一個(gè)完整的空調(diào)單元。并通過設(shè)置在其上面的送回風(fēng)口和電源連接器與室內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)、配套控制系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)無縫連接形成一個(gè)集制冷、通風(fēng)、控制于一體的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)。

其具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、互換性好等特點(diǎn)。由于目前我國地鐵車輛空調(diào)系統(tǒng)普遍仍為定頻、定速的空調(diào)系統(tǒng)使得在日常實(shí)際運(yùn)用過程中普遍存在控制模式單一、舒適性不高以及能耗大等情況。隨著我國人民生活水平的不斷提高和自我保健意識(shí)的不斷增強(qiáng)地鐵車輛空調(diào)系統(tǒng)作為一種舒適性空調(diào)對(duì)其要求也越來越高。特別是空調(diào)作為一種耗能產(chǎn)品無論從國內(nèi)或國際上其能耗問題都仍不容樂觀。社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展也把空調(diào)系統(tǒng)能耗問題擺上議事日程。

國內(nèi)變頻熱泵空調(diào)技術(shù)早已成熟,不論節(jié)電節(jié)能效果還是制造成本,都低于進(jìn)口空調(diào)。

二、2009-2011年國內(nèi)技術(shù)最新應(yīng)用情況

中國是一個(gè)大國，人口多，資源少，加上世界環(huán)境因素的影響，能源緊缺已向我們提出挑戰(zhàn)，節(jié)能的觀念已經(jīng)深入人心。據(jù)了解，軌道交通車用空調(diào)是重點(diǎn)耗電裝備，為節(jié)能減排之重點(diǎn)。變頻節(jié)能空調(diào)的優(yōu)勢體現(xiàn)在節(jié)電大、裝車成本低、降低運(yùn)營成本、噪音小、舒適等特點(diǎn)，節(jié)能優(yōu)勢引人矚目。

1、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)在地鐵空調(diào)中的應(yīng)用

地鐵的快捷和方便，使得其成為我國大型城市解決日益緊張的交通問題的主要方式。目前，我國的北京、上海、天津、廣州、深圳、南京以及沈陽等城市都在積極發(fā)展地鐵項(xiàng)目，為城市的迅速發(fā)展解決交通問題。地鐵系統(tǒng)的日常運(yùn)行，需要消耗大量的能源，而通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)在地鐵的日常運(yùn)行中，其能源消耗占到地鐵系統(tǒng)總能源消耗的４０％以上。

由于地鐵車輛的特殊運(yùn)行條件，地鐵車輛空調(diào)系統(tǒng)一般都具有制冷、正常通風(fēng)、緊急通風(fēng)等功能。正常情況下空調(diào)系統(tǒng)以制冷或正常通風(fēng)的模式運(yùn)行。在空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行所需的三相電源失效時(shí)空調(diào)系統(tǒng)將無法繼續(xù)正常運(yùn)行，正常通風(fēng)系統(tǒng)也將無法保持。為了滿足乘客的安全和舒適性要求，空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)轉(zhuǎn)為緊急通風(fēng)模式運(yùn)行，為乘客提供足夠的新鮮空氣，避免出現(xiàn)乘客胸悶、頭昏甚至窒息等情況。

為此，在地鐵車輛變頻空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，必須確保其功能的完整性。同時(shí)，制冷量、通風(fēng)量及緊急通風(fēng)量等技術(shù)參數(shù)均須滿足客車內(nèi)的實(shí)際需要，以為乘客提供一個(gè)安全舒適的乘車環(huán)境。

2、水源熱泵技術(shù)在地鐵空調(diào)中的應(yīng)用

地表水的溫度全年較為穩(wěn)定、且能吸收并儲(chǔ)存幾乎取之不盡的太陽能,使得水源熱泵技術(shù)具有節(jié)能、環(huán)保、運(yùn)行穩(wěn)定和可再生等特點(diǎn)。水源熱泵是一種高效、節(jié)能、環(huán)保的集供暖、供冷于一體的新型中央空調(diào)方式，水源熱泵是目前空調(diào)系統(tǒng)中能效比最高的制冷、制熱方式，理論計(jì)算可達(dá)到7，實(shí)際運(yùn)行為4～6。能夠?yàn)榈罔F運(yùn)營成本降低。水源熱泵消耗1kW.h的電量，用戶可以得到4.3～5.0kW.h的熱量或5.4～6.2kW.h的冷量。與空氣源熱泵相比，其運(yùn)行效率要高出20～60%，運(yùn)行費(fèi)用僅為普通中央空調(diào)的40～60%。

地鐵應(yīng)用水源熱泵技術(shù)，因?yàn)樗w溫度較恒定的特性，使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定，因此維護(hù)費(fèi)用低，使用壽命長。并且國家對(duì)水源熱泵技術(shù)有著豐厚的鼓勵(lì)政策，為推動(dòng)地鐵應(yīng)用水源熱泵起了重要作用。

一、國外技術(shù)應(yīng)用成熟度分析

我國地鐵空調(diào)的生產(chǎn)技術(shù)很多都是從美國、日本和德國引進(jìn)，然后得以發(fā)展和改進(jìn)的。國外的技術(shù)水平已經(jīng)很成熟，并且標(biāo)準(zhǔn)很完善。

二、國外主要國家技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

（一）美國

美國紐約是世界上第二個(gè)建設(shè)城市快速軌道交通的城市。90年代初，在美國由于市場的供需因素和市場供應(yīng)的因素，地鐵空調(diào)技術(shù)才得已迅速的發(fā)展。

（二）日本

日本東京近20多年新建的地鐵達(dá)160km，日本1997年夏季就已投入運(yùn)營tsurumi-ryokuchi線的Shinsaibashi車站和Kadomaminami車站中就才用了冰蓄冷空調(diào)技術(shù)來緩解用電負(fù)荷和減少機(jī)組的裝機(jī)容量，并已經(jīng)取得了良好的效果。

（三）歐盟

自1863年世界第一條地鐵在英國倫敦建成通車以來，就實(shí)現(xiàn)了客運(yùn)以軌道交通為主的目標(biāo)，預(yù)計(jì)到2015年前，倫敦地鐵網(wǎng)絡(luò)中有40%的列車將換為空調(diào)車。加拿大龐巴迪運(yùn)輸公司、德國西門子交通技術(shù)集團(tuán)、法國阿爾斯通公司又屬于生產(chǎn)空調(diào)的大公司。

略……