Установка кондиционирования воздуха УКВ-31

 

Современные купейные вагоны постройки ТВЗ оснащены моноблочной установкой кондиционирования воздуха УКВ-31 (далее установка) предназна-чена для обеспечения и автоматического поддержания требуемых значений температуры воздуха внутри железнодорожных пассажирских вагонов колеи 1520 мм.

 

Установка может использоваться в пассажирских вагонах, входящих в подвижные составы на электрической, дизель-электрической и тепловозной тя-гах.

Установка работоспособна при скоростях движения вагонов от 0 до 220 км/час и температурах наружного воздуха от плюс 45° до плюс 15° C при рабо-те в режиме охлаждения и от плюс 15° C до минус 50 °C при работе в режимах вентиляции и отопления. Установка кондиционирования воздуха представляет собой подвесной горизонтальный автономный кондиционер с рециркуляцией и состоит из парокомпрессионной холодильной машины, воздухонагревателей и вентиляционного оборудования. Принципиальная схема установки представле-на на рис. 5.

 

В качестве холодильного агента парокомпрессионной холодильной ма-шины используется Хладон R134a (Фреон R134a) – озонобезопасное, нетоксич-ное, невоспламеняющееся индивидуальное химическое соединение семейства гидрофторуглеродов (ГФУ).

Принцип действия установки основан на использовании совокупности технических средств, обеспечивающих требуемую термодинамическую обра-ботку и перемещение в нужном направлении определенного количества наруж-ного и внутреннего воздуха с целью поддержания заданных параметров микро-климата в помещениях пассажирского вагона.

 

В качестве соответствующих технических средств используются паро-компрессионная холодильная машина с воздухоохладителем непосредственно-го охлаждения, электрические и водяные воздухонагреватели и вентиляционное оборудование.

 

 

16

Все перечисленные средства размещены в одной горизонтальной плоско-сти, скомпонованы в единый автономный блок (рис. 4) и закреплены на несу-щей раме, которая обшита металлическими листами (оцинкованная жесть тол-щиной 1,5 мм) с наклеенной на них с внутренней стороны звуко- и теплоизоля-цией. Нижнее днище установки двустенное, причем пространство между стен-ками днища также заполнено звуко- и теплоизолирующим материалом.

 

Установка размещается в подкрышевом пространстве рабочего тамбура железнодорожного вагона и крепится к вагонным шпангоутам при помощи че-тырех монтажных кронштейнов, закрепленных на несущей раме и укомплекто-ванных болтами M16 и упругими амортизаторами.

 

При работе в режиме охлаждения задействуются холодильная машина и вентиляционное оборудование. Водяные и электрические воздухонагреватели в этом случае отключены.

 

Рис. 5. Компоновочная схема установки УКВ-31:

 

1 – компрессор; 2 – центробежный вентилятор; 3 – осевой вентилятор; 4 – конденса-тор; 5 – воздухоохладители; 6 – центробежный вентилятор; 7 – фильтрующие ячейки; 8 –

 

электрические воздухонагреватели

 

В процессе эксплуатации установка может работать в следующих режи-

 

мах:

– охлаждение воздуха внутри вагона;

 

– вентиляция внутреннего пространства вагона;

 

– подогрев воздуха внутри вагона (отопление).

 

17

При работе в режиме охлаждения задействуются холодильная машина и вентиляционное оборудование. Водяные и электрические воздухонагреватели в этом случае отключены.

 

Охлаждение воздуха внутри вагона производится следующим образом – при включенной холодильной машине под действием разрежения, создаваемого центробежным вентилятором 6, в установку через отверстия воздухоприемни-ков внутреннего воздуха поступает рециркулирующий воздух из вагона. Одно-временно через отверстия воздухоприемников наружного воздуха всасывается наружный воздух. Потоки внутреннего и наружного воздуха перемешиваются в камерах смешения, и смешанный поток поступает в воздухоохладители 2, по-сле чего нагнетается внутрь вагона с помощью вентилятора 6 через отверстие воздухораспределителя. Часть поданного в вагон воздуха после его прохожде-ния по вагону вновь возвращается в установку (рециркуляционный воздух), а часть воздуха выходит наружу за счет негерметичности конструкции вагона.

 

Требуемая температура поверхности воздухоохладителей 2 при работе установки в режиме охлаждения обеспечивается следующим образом. Ком-прессор 1 холодильной машины сжимает и нагнетает пары хладагента в кон-денсаторы с воздушным охлаждением 3. В конденсаторах хладагент охлажда-ется потоком наружного воздуха. Наружный воздух засасывается через отвер-стия воздухоприемников наружного воздуха при помощи осевого вентилятора 7 и через отверстие воздуховытяжного устройства выбрасывается в атмосферу.Охлаждаемые в конденсаторах пары хладагента переходят в жидкое состояние,

 

и жидкий хладагент поступает на вход в терморегулирующие вентили 5 возду-хоохладителей. В терморегулирующих вентилях происходит дросселирование хладагента, и его давление падает от давления конденсации (нагнетания) до давления кипения (всасывания), после чего хладагент поступает в воздухоохла-дители. В воздухоохладителях жидкий хладагент кипит в трубках, отводя тепло от их поверхности, а следовательно, и от охлаждаемого воздуха. Во время ох-лаждения воздуха часть влаги, находящейся в нем, конденсируется на наруж-ной поверхности трубок и ребер воздухоохладителей. Образующийся при этом конденсат собирается в поддонах воздухоохладителей и сливается через отвер-стия в нижнем днище установки. Пары хладагента из испарителей поступают на вход в компрессор, и цикл работы холодильной машины повторяется. При работе в режиме вентиляции холодильная машина и воздухонагреватели вы-ключены, и задействован только центробежный вентилятор 6, который в этом случае обеспечивает регулируемый воздухообмен в вагоне так же, как описано выше, но без термодинамической обработки воздуха.

 

При работе в режиме отопления могут быть задействованы как электри-ческие 8, так и водяные 4 воздухонагреватели. Регулируемый воздухообмен обеспечивается с помощью центробежного вентилятора 6 так же, как описано выше, только вместо охлаждения воздуха осуществляется его нагрев в воздухо-нагревателях 4, 8.

Выбор режимов работы установки (ручной или автоматический), измене-ние тепло - и холодопроизводительности, задание и контроль температуры воз-

 

 

18

духа внутри вагона и интенсивность воздухообмена, контроль времени нара-ботки оборудования, фиксация и выдача информации о текущих значениях температур воздуха внутри вагона и снаружи, температуры воздуха на выходе из установки и температуры воды в отопительном котле, а также выдача ин-формации о возможных неисправностях, возникающих в процессе работы ус-тановки, обеспечиваются системой управления (СУ), которая является само-стоятельным изделием и в состав установки не входит.

 

Основным преимуществом термоэлектрического охлаждения, является абсолютная экологическая чистота этого метода преобразования энергии, в отли-чие от традиционного парокомпрессионного метода

 

Комбинированная система кондиционирования воздуха пассажирских вагонов (СКВ ПВ)

 

Комбинированная система кондиционирования воздуха пассажирских ва-гонов с индивидуальным регулированием по купе (СКВ ПВ) устанавливается на пассажирских купейных вагонах 1-го класса и класса "ЛЮКС" и предназна-чена для создания индивидуально-комфортных условий для пассажиров в каж-дом отдельно взятом купе вагона (рис. 6). СКВ ПВ работает в режимах как ох-лаждения, так и нагрева воздуха в купе с возможностью регулирования темпе-ратуры самими пассажирами.

 

Монтаж СКВ ПВ производится как в заводских условиях, так и в рамках деповского ремонта. Технические характеристики приведены в табл. 1.

Таблица 1

Технические характеристики СКВ ПВ

 

Наименование показателей		Значение показателей
Максимальная холодопроизводительность,		не менее 30
(кВт)
Теплопроизводительность водяного	кало-	не менее 30
рифера, (кВт)
Номинальное напряжение, (В)		110
Номинальная производительность вентаг-		не менее 4000±500
регата, (м3/час)
Удельный расход воды через испаритель-		не более 1,5
ный блок на 1 кВт холода (л/кВт)
Потребляемая мощность при работе в ре-		не более 18
жиме охлаждения, (кВт)
КИПВ-25 - 1 ступень, (шт)		1
Количество термоэлектрических блоков		10
(ТЭБ) - 2 ступень, (шт)

 

Первая ступень охлаждения – используется метод косвенноиспарительно-го эффекта. На 1-й ступени применяется испарительный блок КИПВ-25 с но-

 

 

19

минальным напряжением питания 110В постоянного тока, аналогично УКВИ, который работает как без рециркуляции, так и с рециркуляцией.

 

Рис. 6. Устройство СКВ ПВ:

 

1 – испарительный блок (КИПВ-25); 2 – термоэлектрические блоки (ТЭБ)

 

Главной особенностью и преимуществом косвенно-испарительных сис-тем является возможность охлаждения воздуха до температуры ниже темпера-туры мокрого термометра. Так, технология обычного испарительного охлажде-ния, когда в поток воздуха впрыскивается вода, не только понижает температу-ру воздуха, но и увеличивает его влагосодержание.

 

В косвенно-испарительных системах воздух охлаждается, а влагосодер-жание воздуха не растет (рис. 7).

Кроме того, водоиспарительные системы обладают следующими положи-тельными качествами:

– возможность совместного получения охлажденного воздуха и холодной

 

воды.

– малое энергопотребление, потому что основными потребителями элек-троэнергии являются вентиляторы и водяные насосы.

– высокая надежность, обусловленная отсутствием сложных машин и ис-пользованием неагрессивного рабочего тела – воды.

– экологическая чистота: низкий уровень шума и вибраций, неагрессивное рабочее тело, малая экологическая вредность промышленного производства системы в силу малой трудоемкости изготовления.

 

– простота конструктивного исполнения и относительно низкая стои-мость, связанные с отсутствием жестких требований к герметичности системы

и ее отдельных узлов, отсутствием сложных и дорогих машин (холодильных компрессоров), малыми избыточными давлениями в цикле, низкой металлоем-костью и возможностью широкого использования пластмасс.

 

 

20

 

 

Рис. 7. Испарительный блок КИПВ-25

                                     

Предварительно охлажденный на 1-й ступени воздух дополнительно ох-лаждается на воздушных радиаторах ТЭБ и поступает в купе. При изменении полярности питания ТЭБ-ов воздух, проходящий через них, можно нагревать.

 

Принципиальная схема СКВ ПВ размещенная в вагоне представлена на рис. 8.

 

Вторая ступень охлаждения, состоит из 10-ти термоэлектрических блоков ТЭБ, установленных в раздаточном воздуховоде по одному в каждом купе. В основе работы ТЭБ использован принцип эффекта Пельтье.

Особенности и преимущества СКВ ПВ:

 

1. Холодопроизводительность СКВ ПВ складывается из холодопроизво-дительности КИПВ-25 и ТЭБ. Эта схема обеспечивает максимально высокий холодильный коэффициент.

2. Применение термоэлектрических блоков ТЭБ позволяет регулировать температуру в каждом отдельном купе по желанию пассажиров как в сторону понижения, так и повышения.

3. Изменение полярности питания ТЭБ позволяет использовать их для на-грева воздуха в купе в переходные периоды года (весна или осень), a также зи-мой.

 

21

 

 

Рис. 8. Принципиальная схема СКВ ПВ:

 

1 – Первая ступень охлаждения - КИПВ-25 (с U _н=110В; I-постоянный); 2 – дефлектор для выброса вспомогательного (влажного) воздуха; 3 – насос подачи воды в ТРКИО;

4 –охлажденный воздух основного потока; 5 –соединительная коробка; 6 –поддон

ТЭБ для сбора и слива конденсата; 7 – ТЭБ – термоэлектрический блок (10 штук); 8 – блок коммутационный (10 штук); 9 – бак с водой; 10 – агрегат теплоотводящий; 11 – насос рецир-куляционный охлаждения ТЭБ; 12 – пульт управления (10 штук); 13 – трубопровод воды по вагону существующий; 14 – напорный трубопровод охлаждения ТЭБ; 15 – трубопровод сбо-ра конденсата с поддонов; 16 – электропроводка; 17 – бак расширительный; 18 – сливной трубопровод охлаждения ТЭБ; 19 – рециркуляционный воздух из вагона; 20 – пульт управ-ления служебного купе

 

4. СКВ ПВ не требует специальных преобразователей электроэнергии для своего питания, тем самым значительно снижает её стоимость и сложность об-служивания.

 

5. Экологическая чистота СКВ ПВ обусловлена отсутствием в системе охлаждения фреона, вместо которого в качестве рабочего тела используется во-да.

6. Надежность работы и простота обслуживания СКВ ПВ обусловлена тем, что в ТРКИО и ТЭБ отсутствуют движущиеся части, не используется фре-он и, соответственно, нет высоких требований к герметичности оборудования.

 

7. Наличие энергосберегающего режима:

– при нагреве – работа в переходный период года в режиме теплового на-

соса;

– при охлаждении – работа первой ступени КИПВ-25 при малом элек-тропотреблении только для привода вентилятора (на стоянке).

 

22