铁道客车空调系统设计技术

≥16
厕所，洗脸室
≥10
各车小走廊
介于厕所和客室气温之间
餐车走廊
≥10
4.1.6 送风系统应采取降噪措施，减少送风噪音，送风口应避免直吹旅客。
4.1.7 客室软席包间宜采用温度和风量可调节型式。
4.1.8 空调客车一般采用电热采暖装置，也可以采用热泵或其他的采暖装置。
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4.2 国际铁路联盟 UIC553《客车通风、采暖和空调》 4.2.1 环境温度变化范围-20～+32℃,相对湿度为 60%,车内温度见图 1。
LCK-35A
圆弧底下出风
平底侧出风、圆弧 底下出风
软卧车(每辆装 1 台)、硬座车(每辆装 2 台)等
1984
LCK-25Y
圆弧底下出风
软卧车(每辆装 1 台)等
1986
LCK-25B
平底侧出风
软卧车(每辆装 1 台)、硬座车(每辆装 2 台)等
1987
LCK-35
圆弧底下出风
硬卧车、软座车、餐车(每辆装 1 台)等
1985
客车设计部培训教材
KSJC03-01
铁路客车空调系统设计技术
作者 朱明
内容提要:本文叙述了铁路客车空调系统在铁路客车中的作用，介绍了铁路客车空调的发展过程，重点介绍了客车
空调的组成和技术标准，以及空调系统的试验方法，对客车设计中的有关空调系统的学习和设计将有积极的帮助。
※
※
※
1 概述
空气调节是指采用一定方式将规定区域的空气温度、湿度、气流分布、流速大小及空气洁净控制在
年通过铁道部组织的鉴定。单元式空调机组由于主机与辅机安装在一个单元箱中，避免了机组漏泄，便
于调节控制，节约能源，减少日常维护工作量。
目前，我国铁路客车用空调机组的主要型式是车顶单元式，该型机组自 1980 年从日本引进和改进，
至今已运用 20 多年，通过不断的改进和完善，现已形成标准化、系列化。
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硬卧车、双层软卧车、双层硬卧车）、餐车（单层餐车、双层餐车）、行李车、发电车、邮政车、铁路专
用车和试验车等。
我国空调客车的发展基本可分为三个阶段。
第一阶段为 1958～1968 年，是铁路空调客车技术的起步阶段，本阶段车辆空调主要为分体式，制
冷机组为活塞式开启压缩机，制冷剂采用氟利昂-12，由于采用开启式压缩机，轴封处易漏泄制冷剂，
≥30%
≤0.20
≥18
≥30%
≤0.20
≥18
— ≥14 ≥14
20～25 15～20 10
4.1.5 非限定区间冬季采暖
室内空气计算温度见表 2。
表2
室内空气计算温度
车种及部位
室内空气计算温度/℃
软席车客室及乘务员室
≥20
硬卧车客室及乘务员室
≥18
硬座车客室及乘务员室，餐车的餐厅，邮政车 及行李车的办公室及乘务员室
一定范围内的专项技术。
空气调节是一门年轻的科学技术，其起步于五六十年代左右。随着我国国民经济的飞跃发展，随着
工业生产的现代化，目前我国已能自行研究、设计、制造各种空调机组、新型换热器、高效通风机、高
速诱导器等尖端技术制冷产品。铁道车辆是一个移动的建筑物，因此车辆空调要求除符合一般建筑空调
的基Βιβλιοθήκη Baidu要求外还须考虑以下特殊性：
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KSJC03-01
4.1.3 车速为 80km/h 时，软席卧车室内噪声≤65dB（A），其他车客室、办公室≤68 dB（A）。
4.1.4 设计计算参数
设计计算参数见表 1。
表1 季节
车外空气
计 算 计算 相 温度 /℃ 对 湿 度
设计计算参数 客室内
平均气 温/℃
沿高 度方 向的 气温 差/K
表3
每位旅客的新鲜空气供给量
外部温度
新鲜空气最少供给量 m3/h·人
低于-20℃
10
-20～-5℃
15
-5～+26℃
20
高于+26℃
15
4.2.5 温度调节
a)对于有间壁隔开的客室，设手动调温机构,使之在 20～24℃之间自由稳定。
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b)任一客室的调节装置的作用均不得对另一客室的温度产生明显影响。 c)包间内的温度调节装置应设在车窗的下方或靠近门口处,由旅客自行调节。 d)建议每一铺位都设置可以独立调节送风量的送风管,这些送风管须能够使每一铺位上方的空气流 通。 e)所有加热元件都须装有一个安全装置,以防温度过高,此安全装置的工作必须是完全独立的且能 保证以可靠的方式切断电热元件的电 流。 4.2.6 舒适性一般要求 4.2.6.1 温度均匀性：地板以上 0.1m 至 1.7m 高度之 间温差≤3℃，地板以 上 1.1m 高度测得水平温差≤2℃。 4.2.6.2 制冷系统运行时，须使气流速 度高于 0.07m/s，以避免出现“静止区 域”,因而使旅客身体感到不适。（室 温与空气流速关系图见图 2） 4.2.6.3 在地面以上，0.5m 高度以下 的进出气栅附近区域的温度要求: 采暖和预热:温度不高于 35 ℃, 出气温度不高于 60 ℃。 制冷和预冷:温度不低于 10 ℃, 出气温度不低于 5 ℃。 4.2.6.4 除窗以外,客室内可能被乘客 接触到的墙壁表面温度的加权平均数 不得比车内温度低 5 ℃以上,且表面 温度不低于 15 ℃。 4.2.6.5 侧走廊温度要求:采暖时:不 得比包间温度低 7 ℃以上,但在任何 情况下不得高于包间温度。 制冷时:稍高于包间温度。 图 2 室温与空气流速关系图 4.2.6.6 采暖时通过台温度不低于 10 ℃,厕所温度不低于 15 ℃。 4.2.7 卫生条件 由车外进入客室的新鲜空气和再循环空气都必须通过滤尘器净化,使进入客室空气的含尘量不超过 0.5mg/m3。
调节和控制系统。 3.1 通风系统
一般是机械强迫通风，由离心式通风机、可调式进风口、滤尘装置、送风道、支风道、回风道、 废排风机及废排风道组成。离心式通风机将车外新鲜空气吸入车内，经过滤器处理再与车内循环空气混 合，经过处理后通过主风道进入客室，并用排风机将车内污浊空气排至车外。 3.2 空气冷却系统
机组工作可靠性差，现已基本淘汰。
第二阶段为 1969～1980 年，型式为分体式空调装置，制冷机采用活塞式半封闭压缩机，其内设起
动、卸载和能量调节机构，并在结构上克服了轴封处漏泄的可能。在第二阶段国内生产和进口的空调机
组装车约 300 辆左右。
第三阶段为 1981 至今，空调型式为单元式空调机组。单元式空调机组在铁道车辆上运用并于 1984
主要指空调机组，其中包括氟利昂制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀节流阀或毛细管节流装置、 贮液桶式气液分离器、压力控制器、干燥过滤器等。
在夏季降温时制冷设备工作，由通风机吸入车外新鲜空气和车内再循环空气经蒸发器冷却后进入客 室，从而保证夏季车内的温度达到规定的范围，蒸发器翅片表面温度通常低于空气的露点温度，因此空 气在通过蒸发器的同时也进行去湿处理。 3.3 空气加热系统
术标准和技术规范，对常规设计品种多采用类比法。首先选择参考设计车型和种类，在实际设计中多采 用借用和局部修改，对有重大改进和新产品的研制，必须经过调研、讨论、计算、试制、验证等阶段， 其具体设计程序应按客车设计部“新产品开发管理程序”执行。 5.1 空调机组选型
我国铁路客车空调机组的结构形式主要分为两类：一类为单元式空调机组，另一类为分体式空调机 组。 5.1.1 单元式空调机组
单元式空调机组是将压缩机、冷凝器、冷凝风机、气液分离器、干燥过滤器、毛细管（或膨胀阀）、 通风机、蒸发器和空气预热器集中安装在一个箱体内，其出风口和回风口与车体钢结构相联接，安装简 单，维护保养方便，互换性好。所有部件集中在一个箱体内，体积小，重量轻，结构紧凑，采用车用全 封闭压缩机，制冷管路短，不易泄漏。单元式空调机组一般安装于车顶部，所以使车辆重心升高，影响 车辆运行平稳，同时由于机组在车顶部工作造成环境温度高，太阳辐射热量大。 5.1.2 分体式空调机组
机组安装见图 3 所示
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KSJC03-01
机组密封结构见图 4 所示。
机组排水结构见图 5 所示。
表4
25G 型客车常用空调机组配备情况
空调机组 型式
机组出风特征
适用车型
使用年份
LCK-20
平底侧出风
软卧车(每辆装 1 台)、硬座车、软座车(每辆装 2 台)等 1981
LCK-25
一般是指进入车内新鲜空气的预热和车内热损失的补偿。在冬季进入车内的新风必须经过预热处 理，加热器设在空调机组内，由于车内外温差造成的热损失，必须在车内另行增设加热器，从而保证在 冬季车内温度达到规定范围。 3.4 空气加湿系统
仅在某些相对湿度要求较高的客车内安装。在冬季由于车外空气温度较低，其含湿量很小，当空气 被加热而温度升高之后，相对湿度就非常低，对于某些特殊车辆定员少，人体散湿量也很小，故而使车 内湿度达不到要求。
a)车辆是随时间而变动其地理位置和海拔高度，区域跨度大，温度湿度变化大。
b)车辆外形尺寸受车辆限界的约束，空间设备结构紧凑、狭小。
c)车辆高速运行伴随有振动、冲击，空调设备工作条件恶劣。
d)车辆乘坐人员集中、密度大，车辆运行密封性和隔热性能较差。
2 铁路空调客车的发展概况
我国空调客车的品种主要有座车（硬座车、软座车、双层硬座车、双层软座车）、卧车（软卧车、
平均相对 湿度
平均微风速 /(m/s)
洗脸 室内 平均 气温/ ℃
走廊 和厕 所内 平均 气温/ ℃
供给每 个旅客 的新鲜 空气量 /(m3/h)
夏季
35 60% 24～28 ≤3
运行在 北 京 以 —14 — 18～20 ≤3 冬南 季 非限定 运 用 区 —35 — 18～20 ≤3 间
软座车、硬 卧车和软卧 40%～70% 车≤0.25， — 其他≤0.35
KSJC03-01
图 1 外温与室温关系图
4.2.2 预冷: 在上述外气条件下，90min 内车内温度降为 27℃,转为正常工作时客室内温度不得有明显
上升。
4.2.3 预热: 外部温度 0℃时，60min 内车内温度达到 18℃,转为正常工作时客室内温度不得有明显降
低。
4.2.4 每位旅客的新鲜空气供给量见表 3。
现 25G 型、25T 型客车均采用车顶单元式空调机组。空调机组的冷风出口在机组的前端部或底部， 回风口在机组底部，新风口在机组后端部和底部或在机组两侧，回风口处装有新风调节门和新风过滤网， 可在车内回风口处拆装。
铁道部于 1993 年颁布了 TB/T2430-93《铁道客车车顶单元式空调机组型式与基本参数》标准（现 由 TB/T1804-2003 代替），25G 型客车常用空调机组配备情况见表 4。 5.1.4 单元式空调机组安装(以 25T 型软卧车为例)
空气加湿处理可以采用喷雾加湿式，采用电极加湿器对空气进行加湿。一般车辆不设空气加湿处理 装置。 3.5 调节和控制系统
为了使空调系统运行达到规定的要求，车内设有空调控制系统。控制系统可以采用人工控制、自动 控制和集中控制，控制系统的电气设备除控制空调的正常运行外还必须确保空调系统的安全性。 4 铁道车辆空调系统技术标准 4.1 GB/T12817-2004《铁道客车通用技术条件》 4.1.1 客室內空气中 CO2 容积浓度≤0.15% 4.1.2 客室空气含尘量≤1.0mg/m3
KSJC03-01
3 铁路客车空调系统的组成 客车空气调节装置是对车外新鲜空气和车内再循环空气进行过滤、冷却、加温、加湿等多种处理，
并把处理后的空气以一定的流速送入车内使之合理分布，同时将车内污浊的空气排至车外。 客车空调系统组成应包括以下几部分：通风系统、空气冷却系统、空气加热系统、空气加湿系统、
分体式空调机组分成两个部分，一部分为空气冷、热处理和输送，置于车辆内顶部，另一部分为压 缩冷凝部分，常吊封于车底架上，上下两部分设备用制冷管道相连。
分体式空调装置其制冷机组安装在车下，故重心较低，而通风系统设在车内顶部，风道容易布置， 但由于制冷管路较长，容易产生泄漏，安装调试困难，维护保养不便。 5.1.3 单元式空调机组与客车配备
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4.2.8 厕所空气供给量 厕所空气供给量 20m3/h，保证空气流通，厕所内气压必须低于通过台气压。
4.2.9 噪音：（车辆静止） A 等客车、卧车、餐车、会议车要求 55dB（A）→A 等客车、卧车、餐车、会议车 普通客车要求 60dB（A）
5 空调系统设计 根据设计任务书和总技术条件的要求，进行空调系统技术方案设计。在技术设计时应遵从相关技