CC BY
8Т Е Х Н И Ч Е С К И Е
НАУКИ
Г.Э. Добротворский
О СИСТЕМАХ ОБЕСПЕЧЕНИЯ МИКРОКЛИМАТА И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА В ПАССАЖИРСКОМ ТРАНСПОРТЕ
В данной статье хочу рассказать о назначении системы кондиционирования воздуха, а также особенностях использования систем кондиционирования воздуха и систем обеспечения микроклимата на пассажирском транспорте.
Ключевые слова: система обеспечения микроклимата, система кондиционирования воздуха, пассажирский транспорт.
Давно прошли те времена, когда пассажирский транспорт ценился только за его технические характеристики и внешний вид, сегодня очень важной составляющей пасажирского транспорта является его комфорт. За создание комфорта отвечает несколько систем пассажирского транспорта, в том числе система кондиционирования воздуха и дальнейшее его развитие — система обеспечения микроклимата. Именно об этих двух системах пойдет речь в данной статье.
Назначение системы кондиционирования воздуха
Так как, до начала 21 века в большинстве пассажирского транспорта, комфортные условия прибывания в жаркий период времени достигался с помощью открытого окна или в непогоду наоборот закрытого. О комфортных условиях прибывания пассажиров и водителя можно было особо и не мечтать. Современный пассажирский транспорт старается решить эту проблему, сначала установив систему вентиляции, систему обогрева в зимний период, но все равно добиться максимального комфорта сложно.
Решить проблему микроклимата в салоне и кабине водителя пассажирского транспорта инженеры пытаются очень давно, и к сегодняшнему дню в этом деле достигнут немалый прогресс. Но если обогреть салон пассажирского транспорта довольно легко, то охладить воздух — задача куда более сложная. Но и ее решение существует — это система кондиционирования воздуха.
Система кондиционирования предназначена для охлаждения воздуха в салоне автомобиля, благодаря чему создается благоприятный микроклимат независимо от температуры наружного воздуха.
© Г.Э. Добротворский, 2023.
К 1980-м годам технологии достигли того уровня, который позволял производить эффективные системы кондиционирования воздуха малых габаритов и с низкой ценой, что обусловило их самое широкое распространение. Однако такая ситуация наблюдалась только в США — в странах Европы автомобильные кондиционеры стали распространяться только с 1990-х годов, а в России и вовсе с 2000-х.
На сегодняшний день система кондиционирования воздуха в пассажирском транспорте — это уже не роскошь, а необходимость, хотя она до сих пор в большинстве случаев устанавливается не везде и имеет вид дополнительной опции.
Особенности систем кондиционирования воздуха и систем обеспечения микроклимата в пассажирском транспорте
Энергоэффективность. Одной из задач, стоящих перед системой обеспечения микроклимата на пассажирском транспорте, является минимизация энергопотребления системы обеспечения микроклимата. Это связано с тем, что для питания сстемы обеспечения микроклимата используется напряжение 380 В и ниже, которое в пассажирском транспорте можно получить или от контактной сети, или от аккумуляторов.
Возможны два способа понижения вольтажа. Во первых, трансформатор. Как результат, получим необходимое напряжение с минимальными потерями. Однако трансформаторы стоят достаточно дорого, плюс к тому возникают сложности с их установкой и обслуживанием по причине их большого веса и габаритов. Во вторых, получение электричества от колес пассажирского транспорта через генератор. Но в этом случае получаем значительные потери энергии в цепочке: контактная сеть — двигатель — колесная пара — генератор.
В случае контактной сети постоянного тока напряжением 3 кВ (от 2,2 до 4 кВ) возможно использование преобразователей тока, однако их стоимость также чрезвычайно высока. Применение аккумуляторов для получения низкого напряжения на борту пассажирского транспорта, как и в случае с трансформаторами, ограничивается размерами и массой аккумуляторов, а также относительно низкой емкостью батарей.
Таким образом, в любом варианте каждый киловатт низковольтного электричества обходится достаточно дорого, на порядок дороже, чем в условиях стационарного размещения. Этим и обусловлено повышенное внимание к энергопотреблению системе обеспечения микроклимата.
Массогабаритные ограничения. Особенности проектирования систем обеспечения микроклимата для транспорта, связанные с массой и габаритами системы, очевидны. При этом следует отметить тот факт, что при малых габаритах вагона пассажирского транспорта тепловая нагрузка его достаточно высока, и необходимая холодопроизводительность составляет от 30-44 кВт на салон вагона.
Во-первых, это создает проблему комфортной подачи холодного воздуха в салон: дальнобойкость струи должна быть низка, а минимальная температура подаваемого воздуха ограниченна (16 °С). Как правило, это решается установкой потолочного воздухораспределителя большой площади с перфорацией. Во-вторых, появляется необходимость в рециркуляции. Для кондиционирования вагона, несомненно, удобно использовать единую установку на весь вагон, которая также обеспечит и подачу свежего воздуха согласно нормативам — от 10 до 20 м3/ч — в зависимости от наружной температуры. Однако расхода вентиляционного воздуха оказывается недостаточно для отвода требуемого количества тепла. Как следствие, в вагонах формируют рециркуляционный поток воздуха, забираемый из каждого салона или кабины в систему обеспечения микроклимата для охлаждения и подаваемый обратно.
Различные климатические условия. Еще одной характерной чертой систем обеспечения микроклимата на пасажирском транспорте является необходимость работы в различных климатических условиях. Например, путь следования поезда может проходить через несколько климатических зон, и в вагоне постоянно должен сохраняться комфортный микроклимат. Обычно принимают два варианта стандартных условий окружающей среды:
• температура 32 °С, влажность 60%;
• температура 40 °С, влажность 20%.
Особенности эксплуатации. К таким особенностям относятся аэродинамические удары. Наприме, при прохождении встречного поезда или въезде в тоннель образуется ударная волна, способная нанести вред системе обеспечения микроклимата. Для защиты от перепадов давления применяют системы обеспечения микроклимата с двумя параллельными каналами на всасывании воздуха из окружающей среды. При прохождении тоннеля давление снаружи повышается, клапан основного всасывающего воздуховода закрывается, тем временем открывается параллельный воздуховод со встроенным в него вентилятором, который подает приточный воздух к кондиционеру в необходимом количестве.
Еще одним критичным параметром системы обеспечения микроклимата в пассажирском транспорте является удароустойчивость системы. Например, наибольший удар (наибольшее ускорение) в вагонах возникает при их сцепке, когда вагоны с небольшой скоростью соударяются и останавливаются практически мгновенно. При этом оборудование внутри вагона, в том числе и СКВ, не должно разрушаться, сохраняя полную работоспособность.
Библиографический список:
1.Интернет ресурс «МИР-КЛИМАТА». - 2019.
2.Семенов Ю.В. «Системы кондиционирования воздуха»: Издательство «Техносфера», 2014, - 264 стр.
3.Интернет ресурс «LIVEJOLIRNAL»
ДОБРОТВОРСКИЙ ГРИГОРИЙ ЭДУАРДОВИЧ - магистрант, Владимирский государтсвенный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, Россия.
