地鐵車輛中濕度開關(guān)和模式計(jì)算時(shí)間對(duì)空調(diào)制冷效果的影響

　　摘 要: 通過(guò)分析武漢地鐵 8 號(hào)線三期空調(diào)制冷溫度過(guò)低得情況，來(lái)研究地鐵定頻空調(diào)中的濕度開關(guān)和模式計(jì)算時(shí)間對(duì) 空調(diào)制冷的影響。得出選擇適當(dāng)濕度開關(guān)數(shù)值和取消模式計(jì)算時(shí)間可以使得地鐵列車內(nèi)的溫度更加穩(wěn)定舒適。

　　關(guān)鍵詞: 定頻空調(diào); 濕度開關(guān); 模式計(jì)算時(shí)間

　　0 引言

　　隨著城市發(fā)展，近幾年國(guó)內(nèi)許多大型城市相繼開通或在建 地鐵。而地鐵空調(diào)屬于電動(dòng)客車的重要部分，為乘客提供舒適 的溫度和新鮮的空氣。地鐵空調(diào)分為定頻和變頻，其中定頻空 調(diào)在進(jìn)行制冷的過(guò)程中會(huì)對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)溫度達(dá)到溫度曲 線規(guī)定的溫度時(shí)，空調(diào)會(huì)根據(jù)溫度選擇所需要的制冷工況進(jìn)行 制冷，直到溫度達(dá)到規(guī)定的溫度。其中在進(jìn)行制冷工況切換的 過(guò)程中，有些廠家的設(shè)備會(huì)每隔一定時(shí)間計(jì)算一次運(yùn)行模式， 根據(jù)檢測(cè)到的客室溫度和壓縮機(jī)的運(yùn)行時(shí)間來(lái)決定下一個(gè)空 調(diào)制冷的工況。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的定頻空調(diào)中，不同廠家對(duì)模式計(jì)算 時(shí)間的設(shè)定是不一樣的。

　　有些將模式計(jì)算時(shí)間設(shè)定為在不同 的運(yùn)行工況下，計(jì)算的時(shí)間不同; 有的則是將計(jì)算時(shí)間固定不 變，統(tǒng)一設(shè)定為一個(gè)值，用來(lái)對(duì)工況進(jìn)行切換。同時(shí)為了提高 乘客舒適度有些列車上會(huì)設(shè)置濕度開關(guān)，當(dāng)濕度達(dá)到設(shè)定值后 開關(guān)動(dòng)作，制冷目標(biāo)溫度根據(jù)設(shè)定程序降低一定度數(shù)。武漢夏季天氣濕度非常大，濕度常年在 85% 以上，且夏 季溫度也很高。武漢地鐵 8 號(hào)線三期在前期運(yùn)營(yíng)過(guò)程中發(fā) 現(xiàn)，當(dāng)列車在自動(dòng)冷模式時(shí)，會(huì)偶發(fā)出現(xiàn)客室溫度偏離目標(biāo)溫 度過(guò)大，造成客室溫度過(guò)低的情況，針對(duì)此情況本文對(duì)其進(jìn)行 了一系列 的 分 析，通過(guò)分析采取措施，使得此情況得到了 解決。

　　1 濕度開關(guān)和模式計(jì)算時(shí)間對(duì)制冷效果的影響

　　地鐵列車空調(diào)在運(yùn)行過(guò)程中，客室內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)是一個(gè)復(fù) 雜的過(guò)程。在不同站點(diǎn)乘客數(shù)量和開關(guān)門的時(shí)間不一樣，那么 客室內(nèi)的溫度也會(huì)隨之有所變化。因此在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)自動(dòng) 根據(jù)客室內(nèi)的溫度進(jìn)行一系列的調(diào)節(jié)。而網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié) 的過(guò)程中會(huì)有一個(gè)調(diào)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)曲線。通過(guò)采集室外和室內(nèi)的 溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)，確保溫度能夠維持在一個(gè)穩(wěn)定的區(qū)間。 圖為地鐵列車進(jìn)行自動(dòng)冷過(guò)程中運(yùn)行模式選擇的制冷工況曲 線，左側(cè)線為啟動(dòng)時(shí)工況，右側(cè)為制冷時(shí)工況。

　　空調(diào)控制系統(tǒng)根據(jù)室內(nèi) 溫度與目標(biāo)溫度進(jìn)行對(duì)比，依據(jù)溫度曲線來(lái)調(diào)節(jié)空調(diào)機(jī)組運(yùn)行 的制冷等級(jí)。目標(biāo)溫度在不同地鐵或不同線路上設(shè)置也不大 一樣，目前通用的是利用 UIC 曲線進(jìn)行設(shè)定，參考室外溫度，利 用公式進(jìn)行計(jì)算來(lái)得到目標(biāo)溫度。因此目標(biāo)溫度是一個(gè)動(dòng) 態(tài)的。目前我國(guó)地鐵建設(shè)迅速，地鐵列車運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜。

　　有的列 車全程運(yùn)行在隧道內(nèi)，有的全程高架，有的隧道和高架混合。 對(duì)于前面兩種運(yùn)行環(huán)境而言，相對(duì)來(lái)說(shuō)列車的溫度調(diào)節(jié)起來(lái)比 較容易。而對(duì)于有隧道和高架混合的環(huán)境而言，高溫天氣時(shí)， 列車從隧道到高架，或者從高架到隧道，此時(shí)溫度變化比較大， 因此溫度調(diào)節(jié)比較復(fù)雜。對(duì)于運(yùn)行環(huán)境比較穩(wěn)定的地鐵車輛而言，地鐵空調(diào)運(yùn)行一段時(shí)間后，空調(diào)會(huì)長(zhǎng)時(shí)間在通風(fēng)模式和 35% 制冷進(jìn)行來(lái)回切換。

　　而對(duì)于運(yùn)行環(huán)境變化比較大的情況， 此時(shí)隧道和高架的溫差會(huì)影響空調(diào)的目標(biāo)溫度，此時(shí)制冷工況 會(huì)在高于 35% 的情況運(yùn)行。而且不同城市的濕度也會(huì)有很大 影響，當(dāng)環(huán)境濕度達(dá)到濕度開關(guān)的動(dòng)作值時(shí)，此時(shí)會(huì)降低目標(biāo) 溫度。 針對(duì)上述情況，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)存在模式計(jì)算時(shí)間和濕度開關(guān) 的列車，假設(shè)當(dāng)時(shí)客室處于通風(fēng)到制冷的臨界狀態(tài)。 設(shè) T: 室內(nèi)溫度 t1: 壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間 t2: 模式計(jì)算時(shí)間 Tic1: 變化前得目標(biāo)溫度 Tic2: 變化后的目標(biāo)溫度 CP1、CP2: 分別代表為 1 臺(tái)空調(diào)機(jī)組中的 2 臺(tái)壓縮機(jī) 當(dāng)室內(nèi)溫度為: Tic1 - t4 ≦ T，且 Tic2 + t1 ≦ T 時(shí)，此時(shí)空 調(diào)則會(huì)進(jìn)入 100% 制冷模式。

　　空調(diào)運(yùn)行過(guò)程中有一個(gè)運(yùn)行條 件，壓縮機(jī)啟動(dòng)和停止必須滿 3 min 的限制，因此壓縮機(jī)啟動(dòng) 后必須運(yùn)行 3 min，中途可以進(jìn)行減載運(yùn)行。假設(shè)室內(nèi)溫度為 當(dāng)空調(diào)進(jìn)入 100% 制冷工況的時(shí)候，運(yùn)行一段時(shí)間，當(dāng)室內(nèi)溫 度達(dá)到以下條件: Tic2 + t3 ≦ T ≦ Tic2 + t2 t1 < 3 min 按照溫度曲線，此時(shí)空調(diào)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行減載，進(jìn)行 85% 制冷。

　　空調(diào)的運(yùn)行模式是每隔 t2 計(jì)算一次，最極端的情況時(shí)壓縮機(jī) 運(yùn)行時(shí)間 t1 ≦ 3 min，此時(shí)壓縮機(jī)任然要運(yùn)行 t2 時(shí)間達(dá)到模式 計(jì)算時(shí)間，這時(shí)空調(diào)依然運(yùn)行在 100% 制冷�？照{(diào) 100% 制冷 運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)達(dá)到 3 + t2 min。目前有些地鐵車輛設(shè)置的模式 計(jì)算時(shí)間有些最高可達(dá) 3 min，因此在此條件下空調(diào) 100% 制冷 運(yùn)行時(shí)間為 6 min，此時(shí)客室內(nèi)溫度遠(yuǎn)低于進(jìn)入通風(fēng)模式的溫 度 Tic2 - t5，因而出現(xiàn)客室制冷溫度過(guò)低的情況。

　　當(dāng)時(shí) 8 號(hào)線地鐵列車的目標(biāo)溫度為 25 ℃，濕度開關(guān)動(dòng)作 值為 65% ，溫度梯度為 0. 5 ℃，模式轉(zhuǎn)換時(shí)間 2 min。由于當(dāng)時(shí) 由通風(fēng)狀態(tài)到制冷工況時(shí)，模式計(jì)算時(shí)間還未到，因此溫度繼 續(xù)上升。等到模式計(jì)算時(shí)間時(shí)，此時(shí)濕度開關(guān)恰好動(dòng)作，導(dǎo)致 目標(biāo)溫度下降，變?yōu)?24 ℃，列車空調(diào)系統(tǒng)直接進(jìn)入 100% 制冷。 在實(shí)際進(jìn)行 100% 制冷時(shí)，客流量適中的情況下，溫度下降趨 勢(shì)為 1 ℃ /min 左右。運(yùn)營(yíng)達(dá)到通風(fēng)狀態(tài)時(shí)室內(nèi)理論上的極端 溫度可達(dá)到 20 ℃，而當(dāng)時(shí)的實(shí)際溫度為 22 ℃。列車最適宜溫 度在 25 ℃，顧客的舒適度是最好的，顧客投訴最少。當(dāng)目標(biāo)溫度偏離過(guò)大達(dá)到 22 ℃ 時(shí)，顧客投訴率會(huì)直線上升，影響列車 運(yùn)營(yíng)。

　　2 提高濕度開關(guān)值和取消模式計(jì)算時(shí)間制冷效果分析

　　取消模式計(jì)算時(shí)間后，當(dāng)出現(xiàn)上述的情況時(shí)。根據(jù)所發(fā)現(xiàn)的情況，后期根據(jù)實(shí)際情況調(diào)高了濕度開關(guān)動(dòng) 作值，同時(shí)取消了模式計(jì)算時(shí)間。當(dāng)取消計(jì)算時(shí)間后，制冷過(guò)程中空調(diào)此 時(shí)會(huì)根據(jù)溫度曲線進(jìn)行平穩(wěn)的降溫，雖然增加了空調(diào) 的制冷運(yùn)行時(shí)間，但也避免了在特定條件下出現(xiàn)溫度急劇降低 的情況。列車庫(kù)內(nèi)和線上運(yùn)營(yíng)情況良好，目標(biāo)溫度不會(huì)出現(xiàn)大 的變化，基本能夠維持在 25 ℃左右進(jìn)行變動(dòng)，而且變動(dòng)是平緩 進(jìn)行。

　　當(dāng)濕度開關(guān)動(dòng)作后，此時(shí)的空調(diào)也能夠根據(jù)制冷曲線進(jìn) 行平緩調(diào)節(jié)，根據(jù)室內(nèi)溫度選擇所需要的工作模式。不會(huì)出現(xiàn) 維持在某一個(gè)高制冷工況內(nèi)的情況。 目前有些地鐵雖然說(shuō)大部分是在隧道內(nèi)穿行，但也有少部 分城市的地鐵會(huì)上高架運(yùn)行。特別是武漢這種城市，當(dāng)列車從 高架運(yùn)行進(jìn)入隧道時(shí)，如果遇上高溫天氣出現(xiàn)高架上溫度和隧 道內(nèi)溫差相差太大和不同區(qū)域濕度變化比較大的時(shí)候。如果 存在模式計(jì)算時(shí)間和出現(xiàn)濕度開關(guān)設(shè)置值不合理的情況時(shí)，會(huì) 出現(xiàn)目標(biāo)溫度下降過(guò)大，使得空調(diào)進(jìn)入更高的制冷工況后保持 一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的高制冷工況狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致客室溫度下降過(guò)快的 情況。因此取消模式計(jì)算時(shí)間和綜合區(qū)域濕度分布特點(diǎn)設(shè)置 濕度開關(guān)動(dòng)作值，可以有效避免此情況發(fā)生。

　　空調(diào)設(shè)備論文投稿刊物：《制冷與空調(diào)》(月刊)創(chuàng)刊于1990年，由科學(xué)技術(shù)部主管，中國(guó)制冷空調(diào)工業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)交流中心聯(lián)合主辦的專業(yè)性期刊，宗旨和任務(wù)：加強(qiáng)行業(yè)管理，密切政府、行業(yè)、企業(yè)聯(lián)系，融信息、技術(shù)、管理為一體，促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化，推動(dòng)制冷空調(diào)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展。

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　設(shè)置濕度開關(guān)和模式計(jì)算時(shí)間的初衷是為了提高乘客舒 適度。因此應(yīng)該結(jié)合目標(biāo)城市的天氣情況設(shè)置濕度開關(guān)動(dòng)作 值，同時(shí)取消模式計(jì)算時(shí)間。這樣可以防止出現(xiàn)客室溫度下降 過(guò)低情況，提高空調(diào)工作模式轉(zhuǎn)換靈敏度，可以提高乘客舒 適度。

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　　作者：梅進(jìn)武，陳 思

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