CC BY
61
УДК: 697.27
ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГОРОДСКОГО ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТА В ЗИМНИЙ ПЕРИОД ВРЕМЕНИ
И.Ю. Шелехов, М.Г. Кобак
В статье рассматриваются имеющиеся системы обогрева городского электротранспорта, приведены их сравнительные характеристики. Показано, что имеющиеся системы работают не эффективно, представлены мероприятия по снижению энергетических затрат на обогрев салона и рабочего места водителя. Предлагается новая энергоэффективная система с использованием воздушных завес, в которых используются полупроводниковые нагревательные элементы. Приведены технико-экономические характеристики.
Ключевые слова: энергоэффективная система; воздушные завесы.
PECULIARITIES OF THE USE OF THE MUNICIPAL ELECTROTRANSPORT IN
WINTER
I.Iu. Shelekhov, M.G. Kobak
In the article we considered the systems of municipal electrotransport and compared the characteristics. It is shown that the systems which exist do not work effectively. We offered some measures to reduce the energy expenses for heating the saloon and the driver's working place. We offer a new energy efficient system which uses air curtains with semi-conducting heating elements. We also described technical and economical characteristics.
Key words: energy efficient system, air curtains.
Обогрев городского электротранспорта в условиях осеннего зимнего и весеннего сезонов в г. Иркутске стоит весьма остро. Это обусловлено в первую очередь климатическими особенностями нашего региона, где в период с октября по март диапазон температур в среднем может колебаться от +7 оС до -20 оС. Поэтому год от года перед руководством МУП «Иркутскгорэлектротранс» стоит задача, как сделать пребывание пассажиров в салонах троллейбусов и трамваев комфортнее.
В настоящее время парк подвижного состава МУП «Иркутскгорэлектротранс» составляет 72 ед. троллейбусов (износ 30 %), 58 ед. трамваев (износ 88 %).
Надо отметить, что в прошлом году специалистами Трамвайного депо МУП «Ир-кутскгорэлектротранс» на подвижном составе трамвайного парка была разработана и частично внедрена система предотвращения попадания холодного воздуха в салон трамвая на основе использования тепловых завес. Данная система показала свою эффективность и снизила теплопотери салона на 50 %. Наряду с этим, использование стандартных нагревательных элементов в тепловых завесах, использование в качестве коммутационной аппаратуры обычных реле и температурных датчиков сделало систему энергоемкой и снизило степень её безотказной работы.
Намного хуже обстоит ситуация с отоплением троллейбусов - там нет возможности установить тепловую завесу из-за расположенной над дверями системы привода открывания-закрывания дверей. При этом обогрев салонов осуществляется за счет установленных под сиденьями тепловыми пушками, эффективность которых при внешних температурах от -20 оС до -35 оС сводится к 10-15 %, так как за 10-15 секунд при открытых дверях в салоне происходит полный воздухообмен.
Проблема с установкой тепловой завесы будет также остро стоять и при замене парка трамваев на новые модели, где приводы управления дверями расположены также над дверью внутри салона.
На текущий момент для обогрева салона троллейбусов ЗИУ-5Д и ЗИУ-682Б используется тепло, выделяемое пусковыми реостатами при пуске тяговых двигателей [1].
Отопительная система троллейбуса ЗИУ-5 (рис. 1, а) состоит из приемника воздуха, центробежного вентилятора 2 производительностью 0,28 м3/с, поперечного воздушного канала 5 и отопительных каналов 6 и 10. Вентилятор 2 засасывает воздух из салона через заборное окно 1, расположенное на правом борту троллейбуса и затянутое металлической сеткой, в приемник 3 и гонит его в ящик пускотормозных реостатов 4. Далее нагретый воздух поступает в поперечный канал 5 и расходится по отопительным каналам 7 и 8, из которых он поступает в пассажирский салон. Регулируют подачу горячего воздуха в салон три заслонки в поперечном канале (рис. 1, б). В холодное время года заслонки 6 и 10 должны быть открыты, а заслонка 9, через которую нагретый воздух выбрасывается в атмосферу, закрыта. Когда необходимо отключить отопление салона, заслонки 6 и 10 закрывают, а заслонку 9 открывают. В этом случае горячий воздух из поперечного канала
В системе отопления троллейбуса ЗИУ-682Б (рис. 2) в поперечном воздушном канале установлена электрическая печь 6 для дополнительного подогрева воздуха, поступающего из ящика пускотормозных реостатов 2 в канал салона 3. Канал салона 3 идет вдоль правого борта от средней двери до переднего надколесного кожуха. Подача горячего воздуха в салон (рис. 3) регулируется заслонкой 1, установленной в поперечном канале 2. В летнее время заслонку передвигают в крайнее левое положение, в результате чего перекрывается отопительный канал 2 салона и открывается выход горячему воздуху в атмо-
сферу. В зимнее время заслонка 1 должна находиться в крайнем правом положении. Положение заслонки фиксируется барашком 3.
Рис. 2. Отопительная система троллейбуса ЗИУ-6826
Вентиляция салона троллейбуса осуществляется в летнее время как за счет отсасывания воздуха из салона центробежным вентилятором 1 (рис. 2), так и через открытые форточки боковых окон, вентиляционные люки, расположенные на крыше троллейбуса, и двери, открываемые на остановках. В летнее время полное обновление воздуха в пассажирском салоне происходит ежеминутно. В зимнее время приток свежего воздуха осуществляется только через двери на остановках. Вентиляция кабины водителя естественная, осуществляется через раздвижное окно.
Рис. 3. Подача горячего воздуха в салон троллейбуса ЗИУ-6826
Данные показывают, что совокупная номинальная потребляемая мощность, затрачиваемая на обогрев одного салона трамвая, составляет, в среднем, порядка 30 кВт, троллейбуса - 20 кВт электроэнергии. На фоне увеличения стоимости электроэнергии данные показатели заставляют искать пути снижения потребления электроэнергии и разработку надежной системы управления микроклиматом на подвижном составе городского электротранспорта. Натурные исследования в зимний период времени 2011-2012 гг. показали, что среднее распределение мощности между процессом движения и отопления распределяется в соотношении один к трем. Другими словами, если электротранспортное средство на движение затратило 1 кВт мощности, то для отопления салона оно использует 3 кВт.
Для снижения энергетических затрат нами на входные двери были установлены воздушные завесы с саморегулируемым полупроводниковым нагревательным элементом мощностью 500Вт, воздух для завес брался непосредственно из салона. Использование
классических нагревательных элементов в данной конструкции невозможно, так как для этого необходима сложная геометрическая форма и наличие дополнительных регулирующих устройств на нестандартное напряжение [2]. На рис. 4 и 5 представлены графики, полученные в процессе натурных испытаний с экспериментальными образцами (воздушными и тепловыми завесами). При построении графиков были введены соответствующие коэффициенты, учитывающие изменение плотности воздуха от температуры.
т,
°с
Рис. 4. График распределения температурного поля от двери: Т1 - закрытая дверь; Т2 - в момент открывания двери; ТЗ - при отключенной тепловой завесе
С
Рис. 5. График распределения температурного поля по уровню двери: Т1 - закрытая дверь; Т2 - в момент открывания двери
Наши исследования показали, что параметры микроклимата практически не меняются, при этом энергетические затраты снижаются более чем на 50 %. Из графиков видно, что основные теплотехнические характеристики разработанной конструкции соответствуют всем требованиям предъявляемых к микроклимату салонов городского транспорта. Предложенные конструкции могут работать в качестве электронагревательных приборов в городском электротранспорте, причем в вертикальную завесу необходимо установить нагревательный элемент мощностью не менее 500 Вт., для обеспечения дополнительного подогрева гидроцилиндров привода дверей. При этом не только обогревается салон транспортного средства, но и повышается надежность работы приводов дверей, меньше времени тратится на посадку и высадку пассажиров и повышается степень безопасности движения и перевозки людей, отсутствует наледь на ступеньках транспортного средства.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Экономика, организация и планирование городского электротранспорта : учеб. пособие / под ред. А.И. Файнберга. 2-е изд., перераб. и доп. М. : Стройиздат, 1977. 230 с.
2. Шелехов И.Ю., Дрянов О.А. Новая конструкция нагревательного элемента [Электронный ресурс] // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 1. Режим доступа: www.science-education.ru/101-5389 (дата обращения: 5.02.2012 г.).
Информация об авторах
Шелехов И.Ю., кандидат технических наук, доцент кафедры «Городское строительство и хозяйство», тел.: (3952) 40-54-74, e-mail: promteplo@yandex.ru; Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Кобак М.Г., магистрант кафедры «Городского строительства и хозяйства»; Иркутский государственный технический университет; 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Information about the authors
Shelekhov I.Yu., candidate of technical sciences, associate professor, Urban development and economy, tel.: (3952) 40-54-74, e-mail: promteplo@yandex.ru; Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
Kobak M.G., candidate for a master's degree, Urban development and economy; Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
