全生命周期空气净化功能亮相 武汉超级电容有轨电车直流变频空调长啥样

 


武汉大汉阳地区现代有轨电车示范线,采用无触网运行,21列车将全部采用储能式(超级电容)有轨电车,该车由中车株洲电力机车有限公司设计制造。该车除了采用轨道世界前面多次介绍的超级电容技术外,还替代传统定频空调采用了上海松芝提供的新型变频空调,该车载空调机组具备全生命周期净化功能,技术水平行业领先。

直接直流取电的“变频空调”并具备“全生命周期空气净化功能”这也是中车新型超级电容储能车辆绿色环保特色的一大亮点。

 

什么是变频空调?

 

变频空调=普通空调+变频控制及专用压缩机


简单来说传统的轨道交通列车,安装的一般都是定频空调,而定频空调温度达到设定目标后,会关停;待温度变化后,又会重新开启,频繁地启停容易造成温度忽高忽低、能源浪费,而且送出的风的感觉是那种硬风,乘客的舒适度不高,不如变频空调的送风柔和,让车厢变成负离子健康空间。


 

节能 体积小巧 重量低  噪音低 控制集成

车辆变频空调与传统定频空调相比的优点

 

变频空调原理:

 (技术图提供:上海松芝轨道空调)

 

变频空调部件:

 


 

(技术图提供:上海松芝轨道空调)

 


~右边的是冷凝风机、冷凝器、压缩机,左边是送风机、蒸发器与控制模块。

 

关键词1:节能

 

理论上来说,变频(特别是直流变频/调速)空调由于压缩机具备良好的调速能力,空调机组的制冷量输出与车厢的制冷量需求可以实现无缝对接,消除了由于机组制冷量输出与制冷量需求不匹配导致的能量损失。下图为不同空调系统在不同的制冷需求条件下能源消耗综合对比分析。

定频空调(两压缩机系统)


定频空调(四压缩机系统,多段调节)

变频空调(两压缩机系统,无极调节)

(数据支持:上海松芝轨道空调)

 

采用直流变频涡旋压缩机,结合高效制冷剂和换热系统的优化设计,能效达到2.4。同时空调机组采用可回收使用的高效制冷剂R410a,有效降低了在全生命周期内的温室气体排放。

热泵制热相对于传统的电加热器制热,除了安全性方面的优势外,还具备节能优势。热泵制热量由两部分组成,一部分来自压缩机的耗功;另一部分来自于热量的转移(针对于轨道车辆空调来说,热量从车外由冷凝器转移到车内蒸发器),针对这部分热量来说,热泵本身不产生热量,只是热量的“搬运工”。理论上讲,热泵的能效永远是大于1的,而电加热器的能效是不可能大于1的。

 

关键词2全生命周期空气净化——光等离子、负离子 除菌除异味


送风系统采用光等离子/静电除尘技术,高效杀菌空气净化,能高效去除空气中的化学气体和异味,并产生使人感觉空气清晰的负离子。

光等离子是由光等离子发生装置所产生的含离子簇和游离电子的气体。净化器中产生的光谱把空气中的O2(氧气)、H2O(水)气体分子分解成氢氧自由基、游离的氧原子、超氧离子及其他的氧化体(如负离子),这些分子都是极不稳定的,会分解空气中的有害杂质,变成惰性的化合物,如二氧化碳和水;这些离子簇在离开净化器后继续主动净化遇到的有害物质。整体的光离子簇是十分活跃的,在同一污染环境下,它破坏有机物体组织的速度比紫外光快180倍,比臭氧快2000倍。

 


 

关键词3:低噪音

 

低噪声性能优异(乘客车厢内为65分贝)

定频 变频 噪音对比图

变频空调的低噪音主要体现在空调机组的风机(包括冷凝风机、送风机)以及压缩机的调频/调速降噪上。以空调整机噪音为例,传统定频空调的整机噪音水平为75~78dB(A),变频空调为70~75dB(A);车厢内噪音,安装传统定频空调的噪音水平为65~68dB(A),安装变频空调的为60~65dB(A)

 

关键词4:减重

 

针对超级电容车辆设备轻量化要求,进行了减重优化。

超级电容车空调重量与传统有轨电车空调对比图:



 

 

超级电容车空调壳体采用铝合金设计,相对于传统空调壳体(采用不锈钢)降低约50%的重量。同时对电源处理部分进行了优化设计,采用全新的前级滤波技术,取消了体积大、重量重的隔离变压器(重量约90kg,体积约0.1m3),并在有限空间中提高了空间利用率(气流场、检修便利性等),优化了整机的总体性能。轻量化的设计降低了整车的重量,也减小了车辆牵引能量的消耗。

 

关键词5超宽的电压范围(超级电容直流供电)

 

在直流动力电源的处理上,松芝采用了最新一代具备矢量控制技术的宽电压变频器,空调机组可以在DC420~DC1000v的电压波动范围内制冷/制热。该变频器具备丰富的保护功能,宽电压范围内扭矩输出能力强,弱磁性能优异,宽温度范围内启动能力强,业内领先的压缩机抖动抑制技术,有效提升压缩机使用效率和抑制噪声,延长压缩机使用寿命。

 

关键词6:高效的直流变频(调速)技术、精准的温度控制

 

直流变频(调速)空调的节能高效主要体现在以下三个方面。第一,直流变频器取代了传统的空调辅助逆变器,空调电源的电能利用效率大幅提高;第二,永磁同步电机取代了传统的交流异步电机(包括交流变频),电机的效率得以提高;第三,得益于直流电机良好的调速特性,电机的启停相对于传统的交流异步电机更平滑。直流变频(调速)技术结合智能温度控制技术,使得空调机组的制冷量输出更好地跟随车厢内制冷需求,从而使车厢内温度的控制精度更高、波动更平稳、乘客舒适性更好。

 

关键词7:一体化设计

 

将控制系统集成于空调机组内,车辆只需提供DC750V主动力电源、DC24V控制电源和通讯接口,无需在车厢内布置空调控制柜,有效拓展了车内空间,大幅减少车辆(与空调间)内的布线。空调维修时,只需在车顶进行,有效缩短了维修时间。

 

未来,超级电容有轨电车变频空调还有望用上纳米涂装

 

外形美观,具现代感,可与车体、城市景观融为一体

机组外表面采用纳米涂装技术。漆膜硬度高、韧性好、表面张力低,具有优异的自洁功能;抗粉尘、脏污粘附能力强,疏水性极佳,耐蚀、耐洗性好,具有良好的保光保色、抗紫外线性能。同时,换热器也采用纳米镀层,它具有以下优势:大幅降低换热器因腐蚀、老化、脏污使空调能耗增加的问题(每年上升5~20%);使得热泵的化霜频率和时间大幅减少;由于其防霉抗菌效果,作为蒸发器的涂层,可改善车厢内空气质量。

综上,我们可以总结出有轨电车采用变频空调与定频空调的比较结果:

 


本文梳理行业数据独家支持:上海松芝轨道空调