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【摘 要】伴随社会经济的发展，科学技术的研究逐渐进步，现如今人们越来越重视绿色节能环保技术，更好的保护生态环境，在经济发展的过程中也始终坚持与生态环境相互适应，从而促进经济社会可持续发展。通过对制冷系统设备进行合理设计，选择合适的参数便可以提高整体系统的制冷效果，降低能源的消耗，在获得最佳经济效益的基础上保护生态环境。本文便主要讲述了地铁车辆空调制冷系统的节能设计，以此来供相关人士参考与交流。
【关键词】地铁车辆;空调制冷系统;节能设计
引言
现如今我国城市规模在不断扩大，城市化进程正在不断的加快。随着社会节奏的加快，为了能够更好的满足人们对于出行的需求，城市轨道交通车辆尤其是地铁车辆便得到了更加广泛的应用。地铁的运用能够有效缓解城市的交通压力。现如今我国的地铁建设正处于高速发展的时期，为了能够更好的提高经济收益，减少对于生态环境的破坏，实现经济的可持续发展，必须要提高对于地铁列车的设计要求。而为了能够改善城市环境，为乘客提供越来越好的乘车体验，必须要配备大功率的空调系统。通过配备车辆空调系统，提高了乘客的舒适度以及安全性，但同时也会影响投资以及运营成本。
1.车辆空调制冷机组的工作原理
1.1制冷循环中制冷剂的工质变化
在众多不同制冷方法当中，最常使用的便是液体气化制冷，在车辆空调机组当中主要采用的蒸发压缩式制冷方法就属于液体化制冷的范围。制冷剂会在制冷回路当中循环的流动，并且会与外界不断的进行能量的交换，通过不断从被冷却的对象当中吸取热量，并且向环境介质排放热量。为了能够更好的实现制冷循环、达到制冷的效果，需要在此过程中消耗一定的能量。空调制冷系统的元件主要是由蒸发器、冷凝器和压缩机等组成的，通过管路将每一个部件进行连接，在系统当中形成一个封闭的状态。
液体制冷剂在制冷系统回路能够不断的循环产生并且在蒸发器中蒸发，蒸发的热量来自于被冷却空气，吸收经过蒸发器表面被冷却空气的热量之后转变成蒸汽，再借用压缩机不断的将产生的蒸汽从蒸发器当中抽走，热量的交换在此过程中发生。当制冷剂在被压缩之后变成高温高压蒸汽，再通过冷凝器时会被周围的空气冷却，凝结成高压的液体，通过利用热力膨胀阀能够将高压液体进行节流，之后，低温高压液体便会进入到蒸发器当中再次气化，吸收蒸发器外部空气的热量使蒸发器冷却，该过程是周而复始不断进行的。
1.2空调机组的制冷过程
处于蒸汽状态的制冷剂在压缩机当中被压缩，之后会形成高温、高压的气体，再经过空调机组的两路管路，进入两侧风冷冷凝器，轴流冷凝风机风扇转动，吹出的风将冷凝器冷却，而两个制冷循环回路的设计可以强化对流作用，大大的增强节流的效率。并且通过利用控制压力的开关对冷凝风机的运行数量和状态进行有效控制，使经过冷凝器之后的制冷剂成为常温或高压的液体，产生的液体在封闭的管路中循环流动进入到贮液桶，再通过干燥过滤器以及流量显示器之后再次被分为两路。每一路都需要通过液体管路电磁阀并且到达膨胀阀，制冷剂会在膨胀阀当中被截留和减压，变成低温、低压的气液混合状态。液体制冷剂在蒸发器当中吸收大量热量，从原本的液态转变为气态，气态制冷剂再次吸入到压缩机当中，重新再次压缩，由于压缩机的不断工作以及系统的往复循环，从而达到连续制冷的效果。
2.地铁车辆空调制冷系统的节能设计
2.1选择合适的制冷剂
为了使地铁车辆空调制冷系统达到节能的效果，必须要灵活地选择合适的空调制冷剂，选择制冷剂的时候需要保证制冷剂满足以下几个要求。
首先，制冷剂需要满足临界温度要高、凝固温度要低的要求，这是性质的基本要求。当临界温度比较高的时候，能够用于一般的冷却水或者空气，达到冷凝的效果。当冷凝的温度比较低的时候，能够避免制冷剂在蒸发的温度下凝固，从而满足在较低温度下也能达到这种效果。
同時，低温制冷也需要满足在大气压力下蒸发温度要低的条件。压力需要适中以此更好地发挥制冷剂效果，蒸发的压力需要与大气压力相近，也可以稍高于大气的压力，避免空气渗入到制冷系统当中，保证制冷效果。
除此之外，制冷剂的压力需要保持在一个合适的范围之内，不能过高以避免对设备的安全性造成风险，同时减少能源的消耗，降低向低压高压系统渗入的可能性。此外，制冷剂的单位容积制冷量需要大一些，以此保证在质量一定时能够减少制冷剂的循环量，从而缩小压缩机的尺寸。
最后，制冷剂的导热系数需要高，粘度和密度比要小，如此才能提高各换热器的传热系数，降低在系统当中的能源消耗。
2.2压缩机的选择
为了能够让地铁车辆空调制冷系统达到节能的目的，便可以选择适合的压缩机。压缩机的种类非常丰富，主要形式有活塞式、离心式、螺杆式以及旋涡式等。不同的压缩机形式会具有不同的优缺点。所以，选择压缩机时需充分考虑不同压缩机的优点以及缺点，选择适合车辆空调制冷系统的压缩机。
活塞式压缩机具有高速多缸以及能量可调、热效率高的特点，当选择多种制冷剂进行制冷的时候，便可以采用活塞式压缩机。但是在采用活塞式压缩机时也需要充分考虑，由于该压缩机的结构比较复杂，机器部件容易损坏，平稳性比较差。
螺杆式压缩机与活塞式压缩机相比，结构更加简单且部件不容易损坏，体积和重量都比较小，震动较轻，平稳性比较强，但是在使用该压缩机进行制冷时会造成比较大的噪音，能量耗量也比较大。
离心式压缩机的优点是转速高，制冷量大，能够减少机械磨损，部件维护方便，工作时间长，机械运行比较稳定。但是，在采用离心式压缩机时需要保证所制冷的量不能太小，与活塞式压缩机相比效率更低，并且使用离心式压缩机会对所使用的制冷剂提出特殊的要求，在压缩机使用时容易出现因操作不当而产生喘振现象的问题。
最后是涡旋式压缩机，排量比较大，结构非常简单，设计科学合理，减少噪音对环境的污染。通过对所有的压缩机类型进行比较可以发现，为了能够满足地铁车辆空调制冷系统的节能的要求，采取新型的全封闭涡旋式制冷变频压缩机是最好的选择。由于地铁线空调系统在运行时所要承载的热负荷会随着外界条件变化而变化，对此需要对压缩机制冷量进行适当的调节。
3.结束语
现如今随着社会经济的不断发展，人们对于出行的要求逐渐提高，想要在拥挤的交通中有效节约出行时间，地铁已经成为人们出行的第一选择。现如今地铁已经成为一个城市的标志性公共基础设施，地铁的运行能够有效的缓解城市化进程当中的交通压力，但为了在地铁运行时提高人们出行的乘坐体验，便要在地铁车辆中安装空调系统，而为了能够节约空调系统的能源消耗，便需要对空调制冷系统进行集成设计，获得最佳的经济效果。
参考文献
[1]周波. 地铁车辆空调制冷系统的节能设计[J]. 环球市场， 2018， 000（035）：359.
[2]常馨元. 地铁车辆空调制冷系统的节能设计探讨[J]. 中国科技投资， 2019（10）.
[3]沈晨. 空调制冷系统的节能设计方法探讨[J]. 商品与质量， 2018， 000（006）：211.
【关键词】地铁车辆;空调制冷系统;节能设计
引言
现如今我国城市规模在不断扩大，城市化进程正在不断的加快。随着社会节奏的加快，为了能够更好的满足人们对于出行的需求，城市轨道交通车辆尤其是地铁车辆便得到了更加广泛的应用。地铁的运用能够有效缓解城市的交通压力。现如今我国的地铁建设正处于高速发展的时期，为了能够更好的提高经济收益，减少对于生态环境的破坏，实现经济的可持续发展，必须要提高对于地铁列车的设计要求。而为了能够改善城市环境，为乘客提供越来越好的乘车体验，必须要配备大功率的空调系统。通过配备车辆空调系统，提高了乘客的舒适度以及安全性，但同时也会影响投资以及运营成本。
1.车辆空调制冷机组的工作原理
1.1制冷循环中制冷剂的工质变化
在众多不同制冷方法当中，最常使用的便是液体气化制冷，在车辆空调机组当中主要采用的蒸发压缩式制冷方法就属于液体化制冷的范围。制冷剂会在制冷回路当中循环的流动，并且会与外界不断的进行能量的交换，通过不断从被冷却的对象当中吸取热量，并且向环境介质排放热量。为了能够更好的实现制冷循环、达到制冷的效果，需要在此过程中消耗一定的能量。空调制冷系统的元件主要是由蒸发器、冷凝器和压缩机等组成的，通过管路将每一个部件进行连接，在系统当中形成一个封闭的状态。
液体制冷剂在制冷系统回路能够不断的循环产生并且在蒸发器中蒸发，蒸发的热量来自于被冷却空气，吸收经过蒸发器表面被冷却空气的热量之后转变成蒸汽，再借用压缩机不断的将产生的蒸汽从蒸发器当中抽走，热量的交换在此过程中发生。当制冷剂在被压缩之后变成高温高压蒸汽，再通过冷凝器时会被周围的空气冷却，凝结成高压的液体，通过利用热力膨胀阀能够将高压液体进行节流，之后，低温高压液体便会进入到蒸发器当中再次气化，吸收蒸发器外部空气的热量使蒸发器冷却，该过程是周而复始不断进行的。
1.2空调机组的制冷过程
处于蒸汽状态的制冷剂在压缩机当中被压缩，之后会形成高温、高压的气体，再经过空调机组的两路管路，进入两侧风冷冷凝器，轴流冷凝风机风扇转动，吹出的风将冷凝器冷却，而两个制冷循环回路的设计可以强化对流作用，大大的增强节流的效率。并且通过利用控制压力的开关对冷凝风机的运行数量和状态进行有效控制，使经过冷凝器之后的制冷剂成为常温或高压的液体，产生的液体在封闭的管路中循环流动进入到贮液桶，再通过干燥过滤器以及流量显示器之后再次被分为两路。每一路都需要通过液体管路电磁阀并且到达膨胀阀，制冷剂会在膨胀阀当中被截留和减压，变成低温、低压的气液混合状态。液体制冷剂在蒸发器当中吸收大量热量，从原本的液态转变为气态，气态制冷剂再次吸入到压缩机当中，重新再次压缩，由于压缩机的不断工作以及系统的往复循环，从而达到连续制冷的效果。
2.地铁车辆空调制冷系统的节能设计
2.1选择合适的制冷剂
为了使地铁车辆空调制冷系统达到节能的效果，必须要灵活地选择合适的空调制冷剂，选择制冷剂的时候需要保证制冷剂满足以下几个要求。
首先，制冷剂需要满足临界温度要高、凝固温度要低的要求，这是性质的基本要求。当临界温度比较高的时候，能够用于一般的冷却水或者空气，达到冷凝的效果。当冷凝的温度比较低的时候，能够避免制冷剂在蒸发的温度下凝固，从而满足在较低温度下也能达到这种效果。
同時，低温制冷也需要满足在大气压力下蒸发温度要低的条件。压力需要适中以此更好地发挥制冷剂效果，蒸发的压力需要与大气压力相近，也可以稍高于大气的压力，避免空气渗入到制冷系统当中，保证制冷效果。
除此之外，制冷剂的压力需要保持在一个合适的范围之内，不能过高以避免对设备的安全性造成风险，同时减少能源的消耗，降低向低压高压系统渗入的可能性。此外，制冷剂的单位容积制冷量需要大一些，以此保证在质量一定时能够减少制冷剂的循环量，从而缩小压缩机的尺寸。
最后，制冷剂的导热系数需要高，粘度和密度比要小，如此才能提高各换热器的传热系数，降低在系统当中的能源消耗。
2.2压缩机的选择
为了能够让地铁车辆空调制冷系统达到节能的目的，便可以选择适合的压缩机。压缩机的种类非常丰富，主要形式有活塞式、离心式、螺杆式以及旋涡式等。不同的压缩机形式会具有不同的优缺点。所以，选择压缩机时需充分考虑不同压缩机的优点以及缺点，选择适合车辆空调制冷系统的压缩机。
活塞式压缩机具有高速多缸以及能量可调、热效率高的特点，当选择多种制冷剂进行制冷的时候，便可以采用活塞式压缩机。但是在采用活塞式压缩机时也需要充分考虑，由于该压缩机的结构比较复杂，机器部件容易损坏，平稳性比较差。
螺杆式压缩机与活塞式压缩机相比，结构更加简单且部件不容易损坏，体积和重量都比较小，震动较轻，平稳性比较强，但是在使用该压缩机进行制冷时会造成比较大的噪音，能量耗量也比较大。
离心式压缩机的优点是转速高，制冷量大，能够减少机械磨损，部件维护方便，工作时间长，机械运行比较稳定。但是，在采用离心式压缩机时需要保证所制冷的量不能太小，与活塞式压缩机相比效率更低，并且使用离心式压缩机会对所使用的制冷剂提出特殊的要求，在压缩机使用时容易出现因操作不当而产生喘振现象的问题。
最后是涡旋式压缩机，排量比较大，结构非常简单，设计科学合理，减少噪音对环境的污染。通过对所有的压缩机类型进行比较可以发现，为了能够满足地铁车辆空调制冷系统的节能的要求，采取新型的全封闭涡旋式制冷变频压缩机是最好的选择。由于地铁线空调系统在运行时所要承载的热负荷会随着外界条件变化而变化，对此需要对压缩机制冷量进行适当的调节。
3.结束语
现如今随着社会经济的不断发展，人们对于出行的要求逐渐提高，想要在拥挤的交通中有效节约出行时间，地铁已经成为人们出行的第一选择。现如今地铁已经成为一个城市的标志性公共基础设施，地铁的运行能够有效的缓解城市化进程当中的交通压力，但为了在地铁运行时提高人们出行的乘坐体验，便要在地铁车辆中安装空调系统，而为了能够节约空调系统的能源消耗，便需要对空调制冷系统进行集成设计，获得最佳的经济效果。
参考文献
[1]周波. 地铁车辆空调制冷系统的节能设计[J]. 环球市场， 2018， 000（035）：359.
[2]常馨元. 地铁车辆空调制冷系统的节能设计探讨[J]. 中国科技投资， 2019（10）.
[3]沈晨. 空调制冷系统的节能设计方法探讨[J]. 商品与质量， 2018， 000（006）：211.