[车顶单元空调器性能试验装置制冷量等测量方法设计]空调制冷量

　　【摘 要】本设计对车顶单元式空调器性能试验装置的基本参数，主要功能，结构组成，工作原理进行了介绍。阐述了它的总体设计，着重对其制冷量和制热量的测试方法设计进行了详细论述。本设计可作为现场实际的参考和依据。
　　【关键词】车顶单元；制冷量；设计
　　上世纪90年代后，随着铁路空调客车的飞速的发展，车顶单元式空调器的产量逐年增加。据不完全统计，目前国内拥有空调器约20000多台。值得注意的是投入运用的空调器早已到了大修期，其中绝大部分为车顶单元式空调器。为保证检修后的空调器的性能，客车车顶单元式空调器的检修试验就显得十分重要。
　　一、客车车顶单元式空调器的性能试验装置
　　1、空调器的型号
　　目前，我国铁路客车用空调器的主要型式是车顶单元式。该型空调器自1980年从日本引进，仿制改进，至今已经运用20多年，通过不断地改进完善，现在已经形成标准化，系列化。空调器的结构型式主要有三种：平底侧出风口型，代号为“—”；圆底下出风型，代号为“Y”；平底侧出风口型，代号为“P”。平底侧出风型空调器安装于客车车顶端部，新造客车安装的绝大部分都是这种型式。
　　2、空调器的构造
　　车顶单元式空调器是将机械制冷部分的压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管(或膨胀阀)、蒸发器、气液分离器、冷凝风机、蒸发风机和空气预热器等集中装在一个箱体内，组成一个单元，可方便地安装在车顶部。与空调器配套的电气控制柜安装在车内配电室，空调器与电气控制柜通过电气连接器(插头、插座)连接，由发电车集中供电(亦可由本车悬挂式发电机供电)。空调器出风口与车内主风道之间通过软风道连接，空调器处理后的空气经车内主风道由送风口送入客室内，达到调节车内空气温度的目的。由此可见，客车车顶单元式空调器性能试验装置的重要性。
　　3、设计原则
　　1）试验装置结构力求紧凑，占地面积尽量小，以求适应于各类生产车间的工艺布局；
　　2）外形应该美观，设备整体性强；
　　3）工艺布置应该灵活，工艺设计应该简单；
　　4）操作方便，参数的测试及数据处理要求准确
　　4、设计方案的确定
　　目前现场使用的车顶单元式空调器性能装置有闭路式和开路式两种原理方法：
　　1）闭路式测试原理方法
　　该方式需要一间室外侧试验室一间室内试验室，被试空调器安装于室外侧试验室内，该室内的空气温度需要调节到名义工况下空调器冷凝器进风温度，经空调器制冷后的空气由送风道引入置于室内侧试验室的空气流量测试装置进行空气流量测量，接着进入空气调节装置，调节后的空气再由回风道被空调器吸入，即完成了一次循环。空气 参数调节及空气流量测量均在风道内进行，该方式的特点是测试环路必须密闭，热湿损耗较小。
　　2）开路式测试原理方法
　　该方式与闭路式的区别在于，空气经过流量测量装置后直接排入室内侧试验室内，在房间内进行空气调节。其优点是室内侧试验室的空气参数易于稳定，但热湿损耗较大。
　　对于这两种方式，均需要设置独立的试验房屋，房屋面积随实际情况而定。被试空调器的安装可采用固定式安装架或试验小车。如果采用固定式安装架，则一般采用箱式结构，室外需设置空调器吊装设备。若采用试验小车则一般采用房间式结构（即由几间相互隔热的房间构成）可在有起重机的检修间将空调器吊装到小车上，试验小车推入室外侧试验室，接上管道即可进行试验。
　　相比于房间式结构，箱式结构相对构造简单，占地面积较小，它的工艺布置也相对灵活，工艺设置简单，不需要大量的土建工程。所以，本设计“以箱体式空调器试验装置”作为总体设计方案。针对箱体式试验装置的特点，其室内可以安装加热加湿装置，弥补室内的热湿损耗，所以我们选用开路式测试原理。综上所述，我们本次设计方案最后确定为：“箱体结构式的开路式测试”车顶单元式空调器性能装置
　　二、制冷量的测量方法设计
　　1、设计原则
　　1）测量精度高，范围宽，系统环节少；
　　2）测量装置结构力求紧凑，体积小，以适应在箱体内布局；
　　3）装置安装操作维护应该方便，参数的读取和数据的处理应该力求简单方便。
　　2、测量方案确定
　　目前，由于某些设计单位设计的试验装置仅仅采用一种方法测试制冷量，不能有效地控制室外侧空调器的冷凝器的进风温度，造成试验工况的不稳定，影响了测试精度。
　　《客车空调三机检修及运用管理规程》中规定，空调器制冷量达不到原参数的90％时，应该分解制冷系统。这就要求所建的试验装置工况要稳定，测试数据应该准确。TB/T2432-93《铁道客车车顶单元式空调器试验方法》中规定，空调器制冷量试验方法采用室内侧空气焓差法为主测试方法，室外侧空气焓差法为辅测试方法。对于检修性能试验装置也可以只采用室外侧空气焓差法。但是为了保证试验装置测试制冷量的的精度及使所测试空调器性能的稳定性，我们采用室内侧空气焓差法为主测试方法，室外侧空气焓差法为辅测试方法测试制冷。两种方法测试的结果相对偏差不大于6％，若超出6％，则要进行管路损耗修正。它的特点是稳定性好，不受外界因素变化的影响。
　　3、测量原理方法
　　所谓室内侧空气焓差法,即在规定工况下通过测得流经空调器室内侧空气焓差及量流量,经过计算获得有效制冷量的方法。
　　所谓室外侧空气温差法,即在规定工况下通过测得流经空调器室外侧空气温差及重量流量，经过计算获得有效制冷量的方法。
　　三、制热量的测量方法设计
　　1、设计原则
　　1）测量精度高，范围宽，系统环节少；
　　2）测量装置结构力求紧凑，体积小，以适应在箱体内布局；
　　3）装置安装操作维护应该方便，参数的读取和数据的处理应该力求简单方便。
　　2、测量方案确定
　　我国车顶单元式空调器运行在制热状态时候一般在冬季，采用的制热方式一般是直接加热。当空调吸入的新鲜空气和室内的回风在空调器加热室内被混合加热后，将其直接送入客室内即可，它相对于制冷状态而言比较简单，所以我们测试其制热量时候可只用一种方法——室内空气焓差法测试即能满足要求，为了保证热损失在控制要求的范围以内，要用输入电加热器的瓦数所制得的热量来验算（验算公式为qd=3.41·x，x为输入电加热器的瓦数，x可以在试验装置控制柜上读出来），若误差大于6％则要进行管路损失修正。若需要修正，修正方法为将两种结果的差值加给室内空气焓差法计算的制热量。
　　结 语
　　目前车顶单元式空调器在铁道客车上的运用已经越来越多，但是空调器性能试验装置的价格都非常高。因此，空调器的检修和性能测试的是急需解决的问题，它直接关系铁道客车运营情况的好坏。车顶单元式空调器性能试验装置能得到广泛的应用，有助于提高客车空调器的性能，从而提高铁道客车乘坐的舒适度，也就在一定程度上提高了铁道客车和其它交通工具的竞争力。
　　参考文献
　　[1]王其伟.单元式空调器性能试验装置的工况控制[J].铁道车辆,2008(12)
　　[2]丁伟,陈克芬等.客车车顶单元式空调器性能试验装置[J].铁道车辆,2000（12）
　　[3]贾治平,欧阳仲志,王书傲,苏文友.客车单元式空调器性能试验装置[J].铁道车辆,2004（12）