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

Система приточно-вытяжной вентиляции пассажирского некупейного вагона
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 м3/ч при частоте вращения вентиляционного агрегата 1200 об/мин, а в зимнее время составляет 1200 м3/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.

Воздух поступает в вагон через вентиляционные решетки, расположенные над каждой входной дверью тамбура со стороны котельной, очищается от пыли в фильтрах, помещенных в потолке тамбура, а затем проходит через воздухоподогреватель в воздуховод, из которого распределяется по купе и другим помещениям вагона. Для вентиляционных систем всех пассажирских вагонов применен фильтр одного типа, представляющий собой набор из одиннадцати гофрированных сеток трех типов (по размерам ячеек), уложенных одна на другую накрест и увлажненных минеральным маслом. Такой фильтр при площади 0,25 м2 имеет сопротивление 0,0005—0,001 кгс/см2, пылеемкость до 600 г и коэффициент очистки равный 97%.

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 м2 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-

Наименование

К Ж-25

КЖ-25П

КЖВк-25 (две на вагон)

Холодопроизводительность, кВт (ккал/ч)......

29 (25 000)

29 (25 000)

29 (25 000)

Компрессор .......

ФУБС-15

ФУ-15

ФУБС-15

Число цилиндров.....

4

4

4

Диаметр цилиндров, мм

76

76

76

Ход поршня, мм.....

40

40

40

Частота вращения вала компрессора, об/мин ....

1410

1200

1410

Число ступеней и способ регулирования холодопро-изводительности .....

Три стуг

ени, изменением

частоты

Установленная суммарная мощность электродвигателей холодильной установки, кВт ......

13,4

вращения

13,2

15,5X2

Масса холодильной установки, кг........

970

1435

1850

Система электроснабжения вагона . ........

Централи-

Индивидуаль-

Централи-

зованная

ная

зованная

Ток...........

Переменный

Постоянный

Переменный

Номинальное напряжение, В

380/220

110

380/220

Наименование

МАБ -П

«Стоун-Кэрриер»

КЖВС-25

Холодопроизводительность, кВт (ккал/ч)......

31 (27 000)

25 (21 200)

29 (25 000)

Компрессор .......

5Р-40

ФУБС-15

Число цилиндров.....

4

4

4

Диаметр цилиндров, мм

80

63,3

76

Ход поршня, мм.....

58

50

40

Частота вращения вала компрессора, об/мин ....

1450

1560

1410

Число ступеней и способ регулирования холодопро-изводительности .....

Три ступени,

Четыре сту-

Три ступени,

ОТЖИМОМ

пени, отжимом

изменением

клапанов

клапанов

частоты вра-

Установленная суммарная мощность электродвигателей холодильной установки, кВт ......

14,7

13,4

щения

15,5

Масса холодильной установки, кг........

1415

1300

970

Система электроснабжения

вагона .........

Смешанная

Индивидуаль-

Централи-

Ток...........

Переменный

ная

Постоянный

зованная

Переменный

Номинальное напряжение, В

3000

по

380/220

Схема холодильной установки КЖ-25
Рис. 124. Схема холодильной установки КЖ-25:

І — компрессор; 2 — щит приборов; 3 — реле давления; 4 — фпльтр-осуши-тель; 5 — теплообменник! 6 — воздухоохладитель; 7 — конденсатор; 8 — крыльчатки вентиляторов; 9 — электродвигатели вентиляторов; 10 — ресивер; 11 — электродвигатель; 1 — свежнй воздух; И — рециркуляционный воздух; 111 — смешанный воздух

ские амортизаторы на сварную раму. На раме смонтирован также конденсаторный агрегат, состоящий из воздушного конденсатора, изготовленного из оребренных труб (поверхностью 150 м2), ресивера, двух электродвигателей мощностью 1,7 кВт каждый, на валы которых насажены четырехлопастные крыльчатки. Воздухоохладитель, конструктивно решенный так же, как и конденсатор, состоит из двух секций, общая теплопередающая поверхность которых составляет 100 м2. Каждая секция снабжена терморегулирующим вентилем. На панели щита, установленного в служебном помещении, размещены приборы автоматического управления и защиты.

Холодильная установка КЖ-25П отличается от предыдущей наличием компрессора с электродвигателем постоянного тока напряжением ПО В. Поэтому компрессор выполнен с сальником и удлиненным концом коленчатого вала для соединения с электродвигателем. Холодильная установка КЖВК-25 полностью унифицирована с установкой КЖ-25, но выполнена для монтажа агрегатов внутри вагона в общей камере. Вагоны с куполом для обозрения местности оборудованы двумя комплектами таких уста-

Схема холодильной установки МАБ-ІІ
Рис. 125. Схема холодильной установки МАБ-ІІ:

І — электродвигатель вентилятора конденсатора; 2 — крыльчатка вентилятора; З — конденсатор; 4 — гибкий нагнетательный шланг; 5 — фильтр-осушитель; 6 — нагнетательный вентиль; 7 и 22 — магнитные вентили; 8 — терморегулнрующий вентиль; 9 — распределитель жидкого хладагента; 10 — испаритель; 11 — участки трубопроводов теплообменника; 12 — угловой запорный вентиль; 13 — реле максимального давлення; 14 — ручной разобщительный вентиль; 15 — манометр стороны всасывания; 16 — манометр стороны нагнетания; 17 — манометр давления масла; 18 — щит приборов; 19 — электродвигатель компрессора; 20 — всасывающий вентиль; 21 — компрессор; 23 — ресивер

новок, одна из которых обслуживает помещения нижнего этажа, а вторая — пассажирский салон под куполом.

Купейные вагоны с индивидуальным электроснабжением постройки ГДР для СССР оборудованы холодильными установками МАБ-П (рис. 125) холодопроизводительностью 31 кВт (27 000 ккал/ч). Эта установка принципиально не отличается от аналогичных установок с компоновкой компрессорного и конденсаторного агрегатов под вагоном. Однако оборудование установки МАБ-П собрано в отдельные блоки, которые в эксплуатационных условиях можно быстро заменить. В зимнее время можно снять с вагонов компрессорные и конденсаторные агрегаты для профилактического ремонта. Смонтированный под вагоном на единой раме конденсаторный агрегат скомпонован из конденсатора с поверхностью теплообмена 185 м2, изготовленного из алюминиевых труб с выдавленными ребрами, ресивера и осевого вентилятора производительностью 17 120 м3/ч, приводимого в движение электродвигателем мощностью 1,7 кВт. В холодильной установке

отсутствует теплообменник, так как охлаждение жидкого хладагента на участке от ресивера до испарителя происходит под действием холодных паров хладагента, отсасываемых компрессором. В установке применен четырехцилиндровый У-образный компрессор, соединенный через эластичную муфту с электродвигателем постоянного тока мощностью 13 кВт.

Холодильная установка МАБ-II позволяет также самим пассажирам регулировать температуру воздуха в каждом купе отдельно, отключая два или три цилиндра компрессора. Оптимальный режим работы кондиционера устанавливается автоматически электромагнитными вентилями, промежуточными реле и термостатами, настроенными на определенную температуру. Работой кондиционера управляют централизованно со щита, установленного в служебном помещении вагона. На щите размещены переключатель режимов и многопозиционный переключатель. Переключатель режимов имеет четыре положения: 1) нулевое; 2) включение водяного отопления; 3) включение электрического отопления; 4) включение системы охлаждения. Многоступенчатым переключателем устанавливают автоматический или ручной способ регулирования холодопроизводительности.

Установка имеет следующие приборы защиты: реле максимального давления (моноконтроллер), которое срабатывает, если давление в нагнетательном трубопроводе достигнет 17 кгс/см2; реле разности давлений (дифференциальное реле), разрывающее цепь питания электродвигателя при разности давления между всасывающей и нагнетательной сторонами компрессора, равной 6 кгс/см2; термостат, защищающий компрессор от попадания в него влажных паров хладагента.

На железных дорогах СССР эксплуатируются купейные вагоны «Микст», построенные в ВНР на заводе им. Вильгельма Пика в г. Дьере. Они оборудованы кондиционерами типа «Стоун-Кэрриер». Конденсаторный агрегат установки снабжен двумя осевыми вентиляторами, приводимыми в движение от электродвигателя мощностью 1,4 кВт при помощи клиновых ремней. Это позволяет при меньших мощности электродвигателя и поверхности теплообмена конденсатора пропустить через него большее количество наружного воздуха, что особенно необходимо для вагонов с автономным электроснабжением. Воздухоохладительиый агрегат представляет собой единый блок, в котором последовательно расположены воздухоохладитель, водяной калорифер, электрокалорифер и вентиляторная установка, засасывающая подаваемый в вагон воздух. Агрегат имеет обводной канал с байпасной заслонкой, которая позволяет автоматически изменять тепловую нагрузку на воздухоохладитель благодаря тому, что при ее закрытом положении засасывается только наружный воздух. При понижении температуры в вагоне заслонка открывается, и засасывается также часть рециркуляционного воздуха, который поступает в нагнетательный воздуховод минуя воздухоохладитель.

В этой системе применен прессостат (реле минимального давления), который выключает компрессор, если давление на стороне всасывания оказывается ниже атмосферного, Установка работает автоматически во всех режимах. Холодопроизводитель-ность кондиционера изменяется в результате поочередного автоматического отключения одного, двух или трех цилиндров компрессора в зависимости от тепловой нагрузки на воздухоохладитель.

В вагонах с кондиционированием обогащение кислородом циркулирующего в них воздуха происходит в результате забора внутреннего рециркуляционного воздуха и добавления к нему очищенного наружного воздуха. Смешанный (рециркуляционный и наружный) воздух после охлаждения нагнетается в воздуховод и распределяется по помещениям вагона. Для обеспечения требуемой скорости движения воздуха, равномерного его распределения в помещениях и бесшумности работы системы применяют специальные выпускаемые устройства, например «мультивент», представляющие собой металлический лист с большим количеством мелких отверстий, укрепляемый на потолке каждого купе.

Системы отопления и водоснабжения | Вагоны | Системы электроснабжения и электрооборудования