что относится к системе вентиляции воздуха в вагоне
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.
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-
5.4.4 Система вентиляции воздуха
Вентиляция воздуха предназначена для удаления воздуха из помещений вагона и замена его чистым наружным. Существует два вида вентиляции: естественная и принудительная. В пассажирских вагонах применяется как естественная, так и принудительная (механическая) вентиляция. По принципу работы вентиляцию разделяют на приточную, вытяжную и приточно-вытяжную.
Естественная вентиляция осуществляется с помощью каких-либо неподвижных устройств и не требует затрат энергии. Принудительная же вентиляция осуществляется с помощью центробежных или осевых вентиляторов и требует постоянной затраты энергии, в основном — электрической.
Современные пассажирские вагоны оснащены приточной вентиляцией с использованием центробежных вентиляторов, которая:
Естественная вентиляция (через открытые окна) является наиболее простым способом. Однако использование этого способа связано с существенными недостатками: возможность осуществления только в теплое время, отсутствие средств защиты от проникновения в вагон пыли, невозможность использования во время дождя, появление сквозняков и др.
Совершенным средством вентиляции вагона являются специальные вытяжные устройства — дефлекторы, которые могут использоваться в течение круглого года.
Однако они также имеют недостатки: низкую и неустойчивую производительность, образование разрежения воздуха в вагоне, приводящее к проникновению через неплотности ограждения кузова неочищенного наружного воздуха, а следовательно, к ухудшению условий проезда пассажиров.
Дефлекторы устанавливают на крыше и действуют по принципу эжекции (отсасывания воздуха) при обдувании наружным потоком. Верхняя рабочая часть дефлектора устроена так, что в ней под действием протекающего потока воздуха происходит разрежение, благодаря чему воздух из вагона всасывается в трубу и уходит наружу (рис. 5.20, а).
Наибольшее распространение в пассажирских вагонах получил унифицированный дефлектор ЦАГИ-ЦНИИ (рис. 5.20, б) Центрального аэрогидродинамического института, разработанный совместно с Центральным научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта (ныне ВНИИЖТ). Перечисленные выше недостатки естественной вентиляции ограничили ее применение. На современных пассажирских вагонах она используется только как подсобная: дефлекторы — для удаления воздуха через туалеты, окна — для проветривания вагонов во время их отстоя, когда система вентиляции не включается.
Механическая вентиляция в зависимости от способа притока воздуха в вагон подразделяется на две системы: без использования рециркуляции и с рециркуляцией воздуха. Принципиальная схема вентиляционной системы без использования рециркуляции воздуха пассажирского вагона включает в себя (рис. 5.21, а) заборные решетки 1, масляные фильтры 2, вентиляционный агрегат 3, диффузор 4, конфузор 6, нагнетательный воздуховод 7 и выпуски 8. Диффузор 4 и конфузор 6 по существу являются частями нагнетательного воздуховода, в котором установлен калорифер 5. Между крышей 9 и подшивным потолком 10 проходит нагнетательный воздуховод 7.
Особенности вентиляционной системы с использованием рециркуляции воздуха заключается в том, что в вагон подается смесь наружного и взятого из вагона и возвращаемого обратно воздуха. В пассажирских вагонах применяется частичная рециркуляция воздуха. Использование рециркуляционного воздуха требуется в процессе охлаждения и в отопительный сезон.
При использовании рециркуляции воздуха усложняется система вентиляции, так как появляются дополнительный рециркуляционный (возвратный) воздуховод, камера смешения воздуха, дополнительные фильтры, устройства для регулирования заданного соотношения количества наружного и рециркуляционного воздуха и специальные выпуски. Остальные составляющие остаются принципиально, а часто и конструктивно такими же. Принципиальная схема системы вентиляции с использованием рециркуляции воздуха показана на рис. 5.21, б.
Система вентиляции купе пассажирского вагона
Известна система вентиляции пассажирских вагонах, не оборудованных системой охлаждения воздуха, воздухообмен в которой происходит в результате естественной вентиляции или принудительной механической. Естественная вентиляция осуществляется через потолочные дефлекторы. 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. Этот дефлектор устанавливают на всех строящихся в настоящее время пассажирских вагонах.
Пассажирские вагоны всех типов оборудованы системой приточно-вытяжной вентиляции, принудительно подающей в вагон воздух. Система приточно-вытяжной вентиляции размещена между крышей и потолком вагона и состоит из вентиляционных решеток для забора наружного воздуха, фильтров, вентиляционного агрегата, диффузора, воздухоподогревателя (пластинчатого водяного или электрического), конфузора и воздуховода. 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.
Недостатком применяемых систем вентиляции воздуха пассажирского вагона является невозможность создания единых комфортных условий (микроклимата) в отдельном купе пассажирского вагона для каждого пассажира. Это связано с тем, что воздух подается через потолочные дефлекторы вертикально вниз в некомфортном (неестественном) для человека направлении. При этом существенно повышается риск простудных или обострения хронических заболеваний (в первую очередь, ринитов, фарингитов, ларингитов, бронхитов, циститов, герпесов и т.п.), особенно для пассажиров верхних полок купе, где подвижность воздуха высока, а температура на 2-3°C ниже, чем в остальном помещении.
При этом избыток воздуха выводится из купе через вентиляционные отверстия во входной двери, что ухудшает звукоизоляцию и снижает уровень безопасности пассажиров.
Задачей, решаемой заявленной полезной моделью, является создание единых климатических условий повышенной комфортности для каждого пассажира купе пассажирского вагона.
Решение указанной задачи достигается тем, что в заявленной системе вентиляции купе пассажирского вагона, входящей в состав двухканальной системы вентиляции и кондиционирования воздуха, содержащей каналы подачи воздуха, каналы забора воздуха в канал рециркуляции, в отличие от прототипа выход каналов подачи и забора воздуха расположен на стенках купе в пространстве между торцовыми поверхностями спальных мест и, соответственно, окном и дверью.
Воздух через каналы подачи воздуха в горизонтальном направлении параллельно спальным местам на двух уровнях движется от окна к двери к каналам забора воздуха, а избыток воздуха из каналов забора воздуха, расположенных в стенках купе, через канал рециркуляции подается обратно в систему рециркуляции.
Возможное конструктивное выполнение полезной модели схематично представлено на прилагаемых чертежах.
Система вентиляции купе пассажирского вагона, входящая в состав двухканальной системы вентиляции и кондиционирования воздуха (1), состоит из каналов подачи воздуха (2), каналы забора воздуха (3) в канал рециркуляции (4).
Система вентиляции купе пассажирского вагона функционирует следующим образом. Воздух из двухканальной системы вентиляции и кондиционирования воздуха подается в каналы подачи воздуха, выход которых расположен на стенках купе в пространстве между торцовыми поверхностями спальных мест и окном на верхнем и нижнем ярусе с каждой стороны купе. Затем воздух в горизонтальном направлении параллельно спальным местам (5) на двух уровнях движется от окна к двери к каналам забора воздуха, выход которых расположен на стенках купе в пространстве между торцовыми поверхностями спальных мест и дверью. После этого избыток воздуха через канал рециркуляции подается обратно в систему рециркуляции.
Таким образом, решение поставленной задачи осуществляется благодаря системе горизонтальной подачи воздуха в естественном для пассажира направлении, обеспечивающей глубокое перемешивание воздуха и выравнивание его температуры во всем объеме купе без образования застойных зон. При этом выходы каналов подачи и забора воздуха расположены на стенках купе в пространстве между торцовыми поверхностями спальных мест и, соответственно, окном и дверью, что обеспечивает отсутствие дискомфорта пассажиров в период работы системы вентиляции, а повышенный уровень звукоизоляции и безопасности пассажиров достигается благодаря отсутствию вентиляционных отверстий в двери купе.
Известная система вентиляции может использоваться как самостоятельно, так и в сочетании с системой кондиционирования воздуха и отопления вагона.
Система вентиляции купе пассажирского вагона, входящая в состав двухканальной системы вентиляции и кондиционирования воздуха, содержащая каналы подачи воздуха, каналы забора воздуха в канал рециркуляции, отличающаяся тем, что выходы каналов подачи и забора воздуха расположены на стенках купе в пространстве между торцовыми поверхностями спальных мест и соответственно окном и дверью.
Особенности систем вентиляции и кондиционирования в поездах
Система кондиционирования воздуха (СКВ) пассажирского вагона предназначена для подачи и обработки свежего воздуха, его обеззараживания с целью предотвращения распространения инфекций и болезнетворных бактерий и обеспечения комфортных условий для пассажиров, машинистов и поездной бригады.
Основное требование к системам кондиционирования воздуха на железнодорожном транспорте — стабильность поддержания заданных параметров микроклимата в поезде, независимо от метеорологических условий.
1. Энергоэффективность. Одной из задач, стоящих перед СКВ на железнодорожном транспорте, является минимизация энергопотребления кондиционера. Это связано с тем, что для питания кондиционера используется напряжение 220 В и ниже, которое в поезде можно получить или от контактной сети, или от аккумуляторов.
Электропоезд практически всегда получает электричество от контактной сети переменного тока, напряжение в которой 25 кВ (от 20 до 35 кВ). Возможны два способа понижения вольтажа. Во первых, трансформатор. Как результат, получим необходимое напряжение с минимальными потерями. Однако трансформаторы стоят достаточно дорого, плюс к тому возникают сложности с их установкой и обслуживанием по причине их большого веса и габаритов. Во вторых, получение электричества от колес поезда через генератор. Но в этом случае получаем значительные потери энергии в цепочке: контактная сеть — двигатель — колесная пара — генератор.
В случае контактной сети постоянного тока напряжением 3 кВ (от 2,2 до 4 кВ) возможно использование преобразователей тока, однако их стоимость также чрезвычайно высока. Применение аккумуляторов для получения низкого напряжения на борту поезда, как и в случае с трансформаторами, ограничивается размерами и массой аккумуляторов, а также относительно низкой емкостью батарей.
Таким образом, в любом варианте каждый киловатт низковольтного электричества обходится достаточно дорого, на порядок дороже, чем в условиях стационарного размещения. Этим и обусловлено повышенное внимание к энергопотреблению СКВ.
2. Массогабаритные ограничения. Особенности проектирования СКВ для транспорта, связанные с массой и габаритами системы, очевидны. При этом следует отметить тот факт, что при малых габаритах вагона тепловая нагрузка его достаточно высока, и необходимая холодопроизводительность составляет до 30 кВт на вагон.
3. Различные климатические условия. Еще одной характерной чертой СКВ на железной дороге является необходимость работы в различных климатических условиях. Путь следования поезда может проходить через несколько климатических зон, и в вагоне постоянно должен сохраняться комфортный микроклимат. Обычно принимают два варианта стандартных условий окружающей среды:
4. Особенности эксплуатации. К таким особенностям относятся аэродинамические удары. При прохождении встречного поезда или въезде в тоннель образуется ударная волна, способная нанести вред системе кондиционирования вагона. Для защиты от перепадов давления применяют СКВ с двумя параллельными каналами на всасывании воздуха из окружающей среды. При прохождении тоннеля давление снаружи повышается, клапан основного всасывающего воздуховода закрывается, тем временем открывается параллельный воздуховод со встроенным в него вентилятором, который подает приточный воздух к кондиционеру в необходимом количестве.
6. Индивидуальное регулирование температуры в купе. Наконец, современные вагоны класса «люкс» и первого класса должны оборудоваться системами индивидуального регулирования температуры воздуха.
Выдержки из технических требований для перспективных пассажирских вагонов локомотивной тяги
При проектировании систем кондиционирования для поездов следует учитывать требования к системам климата вагона, окнам и дверям (раздел 8 документа «Перспективные пассажирские вагоны локомотивной тяги. Технические требования», утвержденного Министерством путей сообщения):
8.3. Система обеспечения климата (СОК) предназначена для обеспечения требуемого микроклимата в пассажирских и служебных помещениях вагона в следующих режимах:
8.3.1. Состав СОК пассажирских вагонов:
8.8.1. В купейных вагонах 2 го класса и в вагонах с креслами для сидения 1-го и 2-го классов обеспечение требуемых комфортных параметров микроклимата должно осуществляться автоматически по всем помещениям вагона.
8.8.2. В вагонах «люкс» и купейных вагонах 1 го класса должна быть предусмотрена возможность индивидуального регулирования параметров микроклимата в режимах отопления, охлаждения и вентиляции для обеспечения оптимальных условий по желанию пассажиров.
8.8.3. В спальных вагонах 3-го класса и в вагонах с креслами для сидения 3-го и 4-го классов система обеспечения климата должна быть оснащена необходимым комплексом оборудования, обеспечивающим допустимые параметры микроклимата в помещениях вагона.
| Таблица 8.1. Диапазон требуемых температур воздуха в вагоне в зависимости от температуры наружного воздуха. | |
| Таблица 8.2. Зависимость подачи наружного воздуха от его температуры | |
Состав системы кондиционирования вагона
Система кондиционирования железнодорожного вагона состоит из моноблочного кондиционера и ультрафиолетового обеззараживателя. Основная причина установки обеззараживателя — предотвращение разноса инфекций и загрязнений в рециркуляционном потоке воздуха.
Принцип работы
В моноблочный кондиционер поступает свежий и рециркуляционный воздух. Смешанный воздух проходит через фильтр грубой очистки класса EU4 (согласно DIN 24 185), затем в зимнее время подогревается в водяном калорифере, в который поступает горячая вода из системы отопления. В переходный период нагрев осуществляется электрическим калорифером. В летнее время воздух охлаждается в поверхностном воздухоохладителе, после чего проходит через каплеуловитель для отделения влаги. После моноблочной установки воздух попадает в обеззараживатель, где проходит антибактерицидную обработку и затем раздается по вагону.
Влага из каплеуловителя собирается в емкость и отводится наружу. Существуют СКВ вагонов поездов, в которых благодаря близости испарителя и конденсатора в моноблоке конденсат впрыскивается в поток воздуха, охлаждающего конденсатор, за счет чего снижается температура конденсации и уменьшается нагрузка на кондиционер.
Моноблочный кондиционер
Рис. 1. Общий вид установки для кондиционирования воздуха производства ЗАО «ЛАНТЕП» для вагона поезда (изображение взято из книги В.А.Жарикова «Климатические системы пассажирских вагонов».
Моноблочный кондиционер ( рис. 1 ) канального типа устанавливается в пространстве подшивного потолка тамбура вагона. Забор приточного вентиляционного воздуха осуществляется через решетки с боковых сторон симметрично с двух сторон. Также с боков забирается и воздух для охлаждения конденсатора. Физически воздухозаборные решетки размещаются над входными дверьми в вагон. Выброс воздуха из конденсатора — вертикально вверх. Подача подготовленного воздуха — горизонтально вдоль вагона по магистральным воздуховодам. Моноблочный кондиционер представляет собой холодильную машину, состоящую из двух отсеков — испарительного и конденсаторного. В испарительном отсеке установлены: фильтр, водяной и электрический калориферы, воздухоохладитель, каплеотделитель и один или два центробежных вентилятора. В конденсаторном отсеке расположены один или два компрессора, как правило, спирального типа. СКВ одновременно выполняет функции и кондиционера (охлаждение воздуха) и вентиляционной установки (подача свежего воздуха, выброс вытяжного воздуха).
В основе работы кондиционера — цикл парокомпрессионной холодильной машины.
В теплообменнике-испарителе хладагент охлаждает воздух, который далее поступает непосредственно в вагон. На вход в испаритель приходит смесь воздуха — свежего наружного и рециркуляционного. Количество свежего воздуха определяется нормативами, а объем рециркуляции — минимальной температурой подаваемого в вагон воздуха.
Требование индивидуального регулирования температуры в купе
Рис. 2. Дисплей системы управления компании SIEMENS (фото автора).
Сейчас климатические системы вагонов всех классов обеспечивают автоматическое поддержание температуры воздуха в помещениях в расчете на «среднего человека»: зимой и в переходные периоды года — на уровне 22±2°С, а летом 24±2°С. Кроме того, автоматика позволяет с центрального пульта изменять установленное значение на 2°С с шагом 1°С. Таким образом, зимой и в переходные периоды года в помещениях вагонов может быть температура воздуха в пределах +18…+26°С, а летом +20…+28°С. Согласно «Санитарным правилам по организации пассажирских перевозок на железнодорожном транспорте» (СП 2.5.1198–03) в каждом купе пассажирских вагонов класса «люкс» и 1 го класса должны устанавливаться системы индивидуального регулирования температуры воздуха в диапазоне от +18 до +28 °С с шагом не более 1°С. Таким образом, пассажирам предоставляется возможность самим выбирать температуру в купе независимо от режима работы центральной климатической системы вагона.
Следовательно, диапазон регулирования температур соответствует требованиям СП 2.5.1198–03. Однако он будет один для всех пассажиров вагона. В силу индивидуальных особенностей, физиологического состояния на данный момент ощущение комфорта по температуре у пассажиров различно. Поэтому для пассажиров вагонов «люкс» и 1 го класса предоставляется дополнительное оплачиваемое удобство.
Автоматическое регулирование температуры воздуха в купе
Одним из наиболее сложных вопросов при создании СКВ с автоматизированным индивидуальным регулированием температуры в каждом купе является выбор параметров регулирования производительностью кондиционера.
Наиболее простое и очевидное решение — плавное регулирование холодопроизводительности кондиционера посредством, например, инверторного привода.
При индивидуальном регулировании температуры подаваемого в купе воздуха проблема сводится к выбору базовой точки для летнего и зимнего режимов функционирования системы, от которой далее следует отталкиваться доводчикам. Так, значение температуры приточного воздуха при работе в режиме «охлаждение» можно выбрать по минимально допустимому значению подаваемого в купе воздуха, равному 16°C. При работе в режиме «отопление» или «тепловой насос» базовая температура приточного воздуха выбирается максимально возможной, то есть 26 или 28°C.
Такое техническое решение имеет ряд недостатков с точки зрения поддержания заданных значений при малых величинах теплоизбытков и теплопотерь (в диапазоне температур наружного воздуха от 0 до 20°C).
Другое решение — введение понятия «базового», или «ведущего», купе и ориентирование центрального кондиционера на заданные в нем параметры. При этом ведущее купе определяется следующим образом: в летний период выбирается купе с минимальной температурой, выбранной пассажирами, в переходный и зимний периоды — с максимальной температурой.
Система вентиляции воздуха
Вентиляция воздуха предназначена для удаления воздуха из помещений вагона и замена его чистым наружным. Существует два вида вентиляции:
В пассажирских вагонах применяется как естественная, так и принудительная (механическая) вентиляция. По принципу работы вентиляцию разделяют на приточную, вытяжную и приточно-вытяжную.
Современные пассажирские вагоны оснащены приточной вентиляцией с использованием центробежных вентиляторов, которая:
Естественная вентиляция (через открытые окна) является наиболее простым способом. Однако использование этого способа связано с существенными недостатками:
Дефлекторы у станавливают на крыше и действуют по принципу эжекции (отсасывания воздуха) при обдувании наружным потоком. Верхняя рабочая часть дефлектора устроена так, что в ней под действием протекающего потока воздуха происходит разрежение, благодаря чему воздух из вагона всасывается в трубу и уходит наружу (рис. 3, а).
Наибольшее распространение в пассажирских вагонах получил унифицированный дефлектор ЦАГИ-ЦНИИ (рис. 3, б) Центрального аэрогидродинамического института, разработанный совместно с Центральным научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта (ныне ВНИИЖТ). Перечисленные выше недостатки естественной вентиляции ограничили ее применение. На современных пассажирских вагонах она используется только как подсобная: дефлекторы — для удаления воздуха через туалеты, окна — для проветривания вагонов во время их отстоя, когда система вентиляции не включается.
Механическая вентиляция в зависимости от способа притока воздуха в вагон подразделяется на две системы: без использования рециркуляции и с рециркуляцией воздуха.
Принципиальная схема вентиляционной системы без использования рециркуляции воздуха пассажирского вагона включает в себя (рис. 4, а) заборные решетки 1, масляные фильтры 2, вентиляционный агрегат 3, диффузор 4, конфузор 6, нагнетательный воздуховод 7 и выпуски 8. Диффузор 4 и конфузор 6 по существу являются частями нагнетательного воздуховода, в котором установлен калорифер 5. Между крышей 9 и подшивным потолком 10 проходит нагнетательный воздуховод 7.
Особенности вентиляционной системы с использованием рециркуляции воздуха заключается в том, что в вагон подается смесь наружного и взятого из вагона и возвращаемого обратно воздуха. В пассажирских вагонах применяется частичная рециркуляция воздуха. Использование рециркуляционного воздуха требуется в процессе охлаждения и в отопительный сезон.
При использовании рециркуляции воздуха усложняется система вентиляции, так как появляются дополнительный рециркуляционный (возвратный) воздуховод, камера смешения воздуха, дополнительные фильтры, устройства для регулирования заданного соотношения количества наружного и рециркуляционного воздуха и специальные выпуски. Остальные составляющие остаются принципиально, а часто и конструктивно такими же. Принципиальная схема системы вентиляции с использованием рециркуляции воздуха показана на рис. 4, б.
- что относится к системе активной безопасности транспортного средства
- что относится к системе зажигания