空调通风系统建筑给排水暖通与智能化_建筑-给排水-暖通与智能化.pdf

第二节 空调通风系统 客室空调 1 系统概述 1 1总体信息 每节车有两个独立的单元式机组、两个送风道，每节车厢共 用一个客室空调控制盘。客室空调系统包括以下部分：-两个完全相同的车顶单元式空调机组：制冷量为 44KW，分别安装在车辆的端部。-一个控制盘：控制空调系统的运行-一个紧急逆变器：110VDC-400VA，C 在紧急通风模式下运 行时为空调机组通风机供电。新风通顶盖隔栅进入空调机组内部，客室内循环风通过回风口 进入机组内；新风与循环风混合后，经过空调过滤冷却，然后从机 组前端吹出，通过分配风道吹入客室内。在制冷模式下，处理过的 空气、混合的回风、新风都是通过两个风机吹到蒸发盘管,吸收通过 蒸发盘管翅片间的热空气的热量，进入客室。控制盘采用西门子S7-200PLC空制，中央处理单元为CPU224带 有两个扩展模块：数字量扩展模块 EM223和模拟量扩展模块EM231利 用EM231热电阻模块采集车内温度信号，通过与 PLC内部设定温度比 较后，实现通风、制冷各工况。1 2主要技术参数-高度 X 宽度X 长度：446.5 X 2058 x 3430mm-重量：780kg 5%。-制冷量：44 kW-总风量：5000 m3/h 10%最小新风量：1600m3/h 10%紧急通风量：2000 m3/h 10%回风量：3400m3/h 10%制冷剂：电源：R-134a 3相 400 Vac-50 Hz 控制电源：110 VDC 2 主要部件及工作原理 2 1单元式空调机组主要部件 室空调控制盘客室空调系统包括以下部分两个完全相同的车顶单元式空调机组制冷量为分别安装在车辆的端部一个控制盘控制空调系统的运行一个紧急逆变器在紧急通风模式下运行时为空调机组通风机供电新风通顶盖隔栅进入空调配风道吹入客室内在制冷模式下处理过的空气混合的回风新风都是通过两个风机吹到蒸发盘管吸收通过蒸发盘管翅片间的热空气的热量进入客室控制盘采用西门子空制中央处理单元为带有两个扩展模块数量扩展模块和模拟量扩展模重量制冷量总风量最小新风量紧急通风量回风量制冷剂电源相控制电源主要部件及工作原理单元式空调机组主要部件图空调机组外形图压缩机为全密封螺杆类型具有级调节制冷剂蒸汽通过低压的吸入管和阀门回流进入压缩机进行压 压缩机：为全密封螺杆类型，具有2级调节。制冷剂蒸汽通过低 压的吸入管和阀门回流进入压缩机进行压缩。制冷剂在排出阀排出 压缩机，流向冷凝器。制冷剂离开压缩机时变为高压蒸汽 冷凝器：每个冷凝器由铜管和铝翅片组成。冷凝风机使外界空 图1空调机组外形图 室空调控制盘客室空调系统包括以下部分两个完全相同的车顶单元式空调机组制冷量为分别安装在车辆的端部一个控制盘控制空调系统的运行一个紧急逆变器在紧急通风模式下运行时为空调机组通风机供电新风通顶盖隔栅进入空调配风道吹入客室内在制冷模式下处理过的空气混合的回风新风都是通过两个风机吹到蒸发盘管吸收通过蒸发盘管翅片间的热空气的热量进入客室控制盘采用西门子空制中央处理单元为带有两个扩展模块数量扩展模块和模拟量扩展模重量制冷量总风量最小新风量紧急通风量回风量制冷剂电源相控制电源主要部件及工作原理单元式空调机组主要部件图空调机组外形图压缩机为全密封螺杆类型具有级调节制冷剂蒸汽通过低压的吸入管和阀门回流进入压缩机进行压气循环通过冷凝器，使高温高压的制冷蒸汽被冷却，并在冷凝器管 中冷凝为液体。冷凝风机：吸入外界空气吹入冷凝器管路，并通过机组两侧的 上盖排出。干燥过滤器：干燥过滤器安装在液管上冷凝器的出口处，其滤 芯是 100%分子筛，可除去制冷剂中的水分和杂质，防止水及杂质对 系统及部件造成损害。湿度指示器（视液镜）：湿度指示器位于干燥过滤器出口的下 游，可显示出系统中是否具有过多的水分。绿色为干，黄色为湿。蒸发风机：经处理后的空气在两个离心风机的作用下吹入车内。风机由一个 3 相单轴电机驱动，此电机恒载连续运行。蒸发器：蒸发器由铜螺纹管和铝翅片组成。吹入车内的气体，被蒸发风机吸入穿过蒸发器时，空气被冷却和除湿，同时液态制冷 剂亦蒸发为一定比例和温度的气态制冷剂。热力膨胀阀：热力膨胀阀位于制冷剂液管内在每个蒸发器的入 口处，起调节制冷剂流量作用，保证蒸发器具有足够的制冷剂来满 足所需负载条件。回风温度传感器：回风口处有一个温度传感器，用来检测室内 温度。PLC通过温度采集模块EM231采集温度并以此来选择空调所需 的运行模式。室空调控制盘客室空调系统包括以下部分两个完全相同的车顶单元式空调机组制冷量为分别安装在车辆的端部一个控制盘控制空调系统的运行一个紧急逆变器在紧急通风模式下运行时为空调机组通风机供电新风通顶盖隔栅进入空调配风道吹入客室内在制冷模式下处理过的空气混合的回风新风都是通过两个风机吹到蒸发盘管吸收通过蒸发盘管翅片间的热空气的热量进入客室控制盘采用西门子空制中央处理单元为带有两个扩展模块数量扩展模块和模拟量扩展模重量制冷量总风量最小新风量紧急通风量回风量制冷剂电源相控制电源主要部件及工作原理单元式空调机组主要部件图空调机组外形图压缩机为全密封螺杆类型具有级调节制冷剂蒸汽通过低压的吸入管和阀门回流进入压缩机进行压手动截止阀：截止阀位于每个冷凝器的出口处，它含有手动调 节手轮，可在维修时手动截止制冷剂的流动，便于维修操作。回风阀：空调机组包括两个回风阀，由伺服电机驱动，安装在 回风入口内。紧急运行时风阀关闭。正常运行时，风阀打开。新风阀：空调机组包括两个新风阀，位于压缩机腔与蒸发腔之 间的隔板上。在预调节阶段和预调节阶段完成时，新风阀为关闭状 态。2.2单元式空调机组制冷系统原理 制冷剂系统以易挥发液体在蒸发过程或从液态变为气态时吸收 热量的原理为基础设计。此系统使用的是 R134a制冷剂。制冷剂液从冷凝器流出，通过截止阀，干燥过滤器，视液镜,并通过膨胀阀调整制冷剂流量到一定值，以便使空调的制冷能力尽 量与车体负载相适应。膨胀阀使压力和温度降低后，通过分液器把 制冷剂平均分配到蒸发器的各个流程中。蒸发器是一个热交换器，由铜管和铝翅片组成。在制冷状态下，当制冷剂液体流过蒸发器内 部的管路时，冷却了铜管和翅片，进而冷却了翅片周围的空气。低 温低压的制冷剂气体离开蒸发器进入压缩机，由压缩机进行压缩,变成高温高压的制冷剂气体，然后离开压缩机 2.3风道 送风格栅 图2:制冷循环图 室空调控制盘客室空调系统包括以下部分两个完全相同的车顶单元式空调机组制冷量为分别安装在车辆的端部一个控制盘控制空调系统的运行一个紧急逆变器在紧急通风模式下运行时为空调机组通风机供电新风通顶盖隔栅进入空调配风道吹入客室内在制冷模式下处理过的空气混合的回风新风都是通过两个风机吹到蒸发盘管吸收通过蒸发盘管翅片间的热空气的热量进入客室控制盘采用西门子空制中央处理单元为带有两个扩展模块数量扩展模块和模拟量扩展模重量制冷量总风量最小新风量紧急通风量回风量制冷剂电源相控制电源主要部件及工作原理单元式空调机组主要部件图空调机组外形图压缩机为全密封螺杆类型具有级调节制冷剂蒸汽通过低压的吸入管和阀门回流进入压缩机进行压 图3:气流分布图 在每段风道上，均嵌装入一个出风栅。风道和出风栅的阻力为 最小，以便降低气流穿过出风栅时的噪音。经空调处理过的空气通 过风道和出风栅吹入室内。两个风道沿对角线分开，各自提供车辆 一侧的送风。2.4控制盘 每车包括一个单独的控制盘。每两个空调机组由单独的微处理 器控制，具有下列功能：预调节，通风，制冷，紧急通风等。根据 相应传感器测得的内部和外部温度，电气控制器执行相应的要求来 运行最适宜的元件。这样，在预定的时间内对车内空气进行调节提 供舒适的环境。除了温度控制，控制盘还进行下列额外的控制：通 风机、冷凝风机和压缩机之间延时启动。同时，为了方便维修，温 度和空调机组所有必要的信息均进行存储记录。控制盘包括控制空调设备运行的必要元件：接触器，继电器，断路器以及控制盘和不同空调元件进行通讯所必要的连接器。下表 为控制盘主要部件清单。室空调控制盘客室空调系统包括以下部分两个完全相同的车顶单元式空调机组制冷量为分别安装在车辆的端部一个控制盘控制空调系统的运行一个紧急逆变器在紧急通风模式下运行时为空调机组通风机供电新风通顶盖隔栅进入空调配风道吹入客室内在制冷模式下处理过的空气混合的回风新风都是通过两个风机吹到蒸发盘管吸收通过蒸发盘管翅片间的热空气的热量进入客室控制盘采用西门子空制中央处理单元为带有两个扩展模块数量扩展模块和模拟量扩展模重量制冷量总风量最小新风量紧急通风量回风量制冷剂电源相控制电源主要部件及工作原理单元式空调机组主要部件图空调机组外形图压缩机为全密封螺杆类型具有级调节制冷剂蒸汽通过低压的吸入管和阀门回流进入压缩机进行压表1:控制盘主要部件及功能 部件 功能描述 PLC 微处理器PLC-空调机组1及空调机组2 2Q 蒸发器电机保护断路器-空调机组1 XQ 紧急逆变器电源线保护断路器 1Q 冷凝器电机保护断路器-空调机组1 5Q 压缩机保护断路器-空调机组1:3Q 蒸发器电机保护断路器-空调机组2 4Q 冷凝器电机保护断路器-空调机组2 6Q 压缩机保护断路器-空调机组2 EFK11-EFK12 蒸发器电机接触器-空调机组1 CFK11-CFK12 冷凝器电机接触器-空调机组1 CPK11-CPK12 压缩机接触器-空调机组1 CPTHR11-CPTHR 1压缩机保护继电器-空调机组1:EFK21-EFK22 蒸发器电机接触器-空调机组2 CFK21-CFK22 冷凝器电机接触器-空调机组2 CPK21-CPK22 压缩机接触器-空调机组2 CPTHR21-CPTHR 2压缩机保护继电器-空调机组2 RY9 司机室许可继电器 SA1 模式选择开关 SA2 温度选择开关 2.5紧急逆变器 此逆变器安装在车内，在紧急运行时将 110VDC电池电源逆变为 交流电源为蒸发风机供电。电源具有过压、欠压、过流、缺相、短 路、过热等保护功能。采用全密封、自然冷却的结构形式，使电源 不易因积灰等原因而引起故障。3.空调的运行 3.1模式选择 空调机组控制盘有两个选择开关，一为模式选择开关（SA1）,另一为温度选择开关（SA2）。温度选择开关（SA2共有6个档位，为：自动、19C、21C、23C、25C、27C，自动位相当于 24C。室空调控制盘客室空调系统包括以下部分两个完全相同的车顶单元式空调机组制冷量为分别安装在车辆的端部一个控制盘控制空调系统的运行一个紧急逆变器在紧急通风模式下运行时为空调机组通风机供电新风通顶盖隔栅进入空调配风道吹入客室内在制冷模式下处理过的空气混合的回风新风都是通过两个风机吹到蒸发盘管吸收通过蒸发盘管翅片间的热空气的热量进入客室控制盘采用西门子空制中央处理单元为带有两个扩展模块数量扩展模块和模拟量扩展模重量制冷量总风量最小新风量紧急通风量回风量制冷剂电源相控制电源主要部件及工作原理单元式空调机组主要部件图空调机组外形图压缩机为全密封螺杆类型具有级调节制冷剂蒸汽通过低压的吸入管和阀门回流进入压缩机进行压模式选择开关（SA1共有5个档位，分别为:自动位：根据温度选择开关档位自动调节空调工况；通风位：空调机组工作在通风状态；停止位：空调机组停止工作；半冷位：空调机组以半冷工况一直工作；全冷位：空调机组以全冷工况一直工作。3.2运行过程 空调系统由中间电压供电，紧急模式下（HV或IV失效时）由低 电压供电。当列车启动时，空调机组将等待中间电压供电和“启动”命令（由开关操作）。收到命令后，将进行系统检测并发送“自检 成功”信号。“自检成功”后，一个空调机组将发送“要求启动”信号，并等待TIMS发出“允许启动”。下面以设定制冷温度为24 C为例说明制冷运行过程：将SA1打到“自动”档，SA2打到“自动”档，即24C,主回 路和控制回路开关闭合后，空调系统即自动进入工作状态。由传感 器检测到车内温度，与PLC内部设定的温度比较后，自动进行通风、半冷、全冷、预冷的工作状态。空调的工作状态与设定温度见图 4 工作状态与设定温度图。自检 闭合DCIIOV t源开关，PLC自检成功后，向RIOM送出“自检成 功“信号。通风 执行通风操作。此时，接触器 EFK11 EFK12 EFK21 EFK22吸 合，两机组的通风机运转。27.5 C 全冷设定值26 C 25.5 C 半冷设定值24 C 室空调控制盘客室空调系统包括以下部分两个完全相同的车顶单元式空调机组制冷量为分别安装在车辆的端部一个控制盘控制空调系统的运行一个紧急逆变器在紧急通风模式下运行时为空调机组通风机供电新风通顶盖隔栅进入空调配风道吹入客室内在制冷模式下处理过的空气混合的回风新风都是通过两个风机吹到蒸发盘管吸收通过蒸发盘管翅片间的热空气的热量进入客室控制盘采用西门子空制中央处理单元为带有两个扩展模块数量扩展模块和模拟量扩展模重量制冷量总风量最小新风量紧急通风量回风量制冷剂电源相控制电源主要部件及工作原理单元式空调机组主要部件图空调机组外形图压缩机为全密封螺杆类型具有级调节制冷剂蒸汽通过低压的吸入管和阀门回流进入压缩机进行压回差值1.5 C 图 4：工作状态与设定温度图 半冷 当检测两个温度传感器温度(平均值)25.5 C时，发出“需 要启动”信号。当接收到“机组 1允许启动信号”后，接触器 CFK11(CFK12吸合，机组1的一台冷凝风机CF11(CF12运转。延时45S后，接触器CPK11吸合，第一台机组的压缩机的线圈1投 入运行。延时0.5S后，接触器CPK12吸合，线圈2投入。当接收到“机组 2 允许启动信号”后，机组 2 以同样方式启动。半冷时压缩 机电磁阀不动作，系统保持半载状态。当温度下降到24C以下时，冷凝风机及压缩机均停止运行，仅 通风机保持运转。如果温度继续回升到超过 25.5 C时，重新发出“需要启动”信号，冷凝风机和压缩机再启动，如此反复。全冷 在半冷状态下，当温度继续升高，27.5 C时，两机组的另一 台冷凝风机投入运行，即此时四台冷凝风机均工作，同时两机组的 压缩机电磁阀动作，系统全载运行，机组处于全冷状态。当温度降 到26C以下时，压缩机电磁阀断开，且两机组各停一台冷凝风机，系统重又进入半载状态，此时机组又执行半冷操作。当温度重新回 升到27.5 C时，四台冷凝风机及电磁阀重又运行，系统又处于全 冷状态。如此反复。如系统一起机室温即27.5 C,则发出“需要启动”信号，当 接收到“机组 1 允许启动信号”后，机组 1 的两台冷凝风机运转。延时45S后，第一台机组的压缩机的线圈1投入运行，延时0.5S 后，线圈2投入。线圈1投入后延时10S,第一台机组的压缩机电 磁阀动作，机组 1 进入全冷状态。当接收到“机组 2 允许启动信号”后，机组 2 以同样方式进入全冷工况。预冷 如果系统一开机即检测到温度31.5 C,则执行预冷状态。首 先四台通风机均运行。然后发出“需要启动”信号，新风阀开始关 闭，回风阀打开（此时，无新风）。以下动作同开机后第一次进全冷。当温度降到30C以下，或者预冷持续30分钟后，预冷状态结束，此时系统仍处于全冷状态，新风阀，回风阀均打开。紧急通风 当客室的两个辅助逆变器均发生故障，空调机组失电，此时 PLC会收到紧急通风逆变器发来的紧急通风信号，PLC停止所有接 室空调控制盘客室空调系统包括以下部分两个完全相同的车顶单元式空调机组制冷量为分别安装在车辆的端部一个控制盘控制空调系统的运行一个紧急逆变器在紧急通风模式下运行时为空调机组通风机供电新风通顶盖隔栅进入空调配风道吹入客室内在制冷模式下处理过的空气混合的回风新风都是通过两个风机吹到蒸发盘管吸收通过蒸发盘管翅片间的热空气的热量进入客室控制盘采用西门子空制中央处理单元为带有两个扩展模块数量扩展模块和模拟量扩展模重量制冷量总风量最小新风量紧急通风量回风量制冷剂电源相控制电源主要部件及工作原理单元式空调机组主要部件图空调机组外形图压缩机为全密封螺杆类型具有级调节制冷剂蒸汽通过低压的吸入管和阀门回流进入压缩机进行压触器的输出，通风机通过紧急通风逆变器得电运转，最长运行 45分 钟。当紧急通风运行中，任何一路辅助逆变器恢复，系统自动转入 正常工作状态。如 45 分钟后两路辅助逆变器均未恢复，则紧急逆变 器自动停机，结束紧急通风状态。室空调控制盘客室空调系统包括以下部分两个完全相同的车顶单元式空调机组制冷量为分别安装在车辆的端部一个控制盘控制空调系统的运行一个紧急逆变器在紧急通风模式下运行时为空调机组通风机供电新风通顶盖隔栅进入空调配风道吹入客室内在制冷模式下处理过的空气混合的回风新风都是通过两个风机吹到蒸发盘管吸收通过蒸发盘管翅片间的热空气的热量进入客室控制盘采用西门子空制中央处理单元为带有两个扩展模块数量扩展模块和模拟量扩展模重量制冷量总风量最小新风量紧急通风量回风量制冷剂电源相控制电源主要部件及工作原理单元式空调机组主要部件图空调机组外形图压缩机为全密封螺杆类型具有级调节制冷剂蒸汽通过低压的吸入管和阀门回流进入压缩机进行压司机室空调 1.系统概述 1.1总体信息 每节A车有一个单独的司机室空调机组、一个控制盘和紧急逆 变器。空调系统安装在司机室顶部。司机室具有单独的空调机组，与客室空调无关。在司机室空调系统中，采用R 407C制冷剂。制冷 时，循环空气经过回风栅上的滤尘网，通过蒸发器，得到冷却，再 由机组底部出风口送入车内。制暖时，空气通过电加热器加热，送 入司机室。通过控制盘控制，司机室空调自动实现通风、制冷、制 暖各工况。1.2主要技术参数-电源：3 相，400 Vac-50 Hz-控制电源：110 VDC(77Vup to 133 VDC)-制冷量：4.5 kW-制热量：2.1 kW-额定输入功率：2.5 kW-送风量：800 m/h 士 10%-新风量：30 m/h 士 10%-长X宽X高：1600X 620 x 400mm-制冷剂：R407C-重量：约145血 2.系统主要部件及工作原理 空调机组机箱包括两部分：室内部分；室外部分。室内部分包 括：一组毛细管；一个蒸发器；一个电加热器；一个蒸发风机。室 外部分包括：一个全密封涡旋压缩机；一个冷凝风机；两个冷凝器；一个干燥过滤器；控制盘使用西门子 S7-200PLC进行控制。中央处理 室空调控制盘客室空调系统包括以下部分两个完全相同的车顶单元式空调机组制冷量为分别安装在车辆的端部一个控制盘控制空调系统的运行一个紧急逆变器在紧急通风模式下运行时为空调机组通风机供电新风通顶盖隔栅进入空调配风道吹入客室内在制冷模式下处理过的空气混合的回风新风都是通过两个风机吹到蒸发盘管吸收通过蒸发盘管翅片间的热空气的热量进入客室控制盘采用西门子空制中央处理单元为带有两个扩展模块数量扩展模块和模拟量扩展模重量制冷量总风量最小新风量紧急通风量回风量制冷剂电源相控制电源主要部件及工作原理单元式空调机组主要部件图空调机组外形图压缩机为全密封螺杆类型具有级调节制冷剂蒸汽通过低压的吸入管和阀门回流进入压缩机进行压单元为CPU224和扩展模块EM231外部元件包括接触器和热继电器等。拎提凤机寻凤K 图2:司机室空调机组 电源供电给控制盘，控制盘供电给蒸发器风机。如果司机室需 要制冷，控制盘将供电给冷凝风机，经过 1分钟后，给压缩机供电。则制冷系统开始工作。如果司机室需要加热，控制盘停止压缩机和 冷凝风机，并启动电加热器，然后加热系统开始工作。3.空调运行 司机室空调机组通过空调司机室开关控制开机和停机。当此开 关为“开机”时，控制盘具有110VDC勺电源。司机通过选择司机室 空调温度选择开关进行通风，制冷或加热。制冷和加热温度已在 PLC 的软件中设定好。设定点可通过司机室空调温度选择开关改变。此 开关具有5个制冷设定温度：29C、28C、27C、26C、25C,加热设定温度只有一个18 C。开关加热器的温差为1 C。当主回路开关和控制回路开关闭合时，空调系统自动投入运行。PLC自检完毕后，控制系统将比较车内温度和 PLC的设定温度，然后 自动开室空调控制盘客室空调系统包括以下部分两个完全相同的车顶单元式空调机组制冷量为分别安装在车辆的端部一个控制盘控制空调系统的运行一个紧急逆变器在紧急通风模式下运行时为空调机组通风机供电新风通顶盖隔栅进入空调配风道吹入客室内在制冷模式下处理过的空气混合的回风新风都是通过两个风机吹到蒸发盘管吸收通过蒸发盘管翅片间的热空气的热量进入客室控制盘采用西门子空制中央处理单元为带有两个扩展模块数量扩展模块和模拟量扩展模重量制冷量总风量最小新风量紧急通风量回风量制冷剂电源相控制电源主要部件及工作原理单元式空调机组主要部件图空调机组外形图压缩机为全密封螺杆类型具有级调节制冷剂蒸汽通过低压的吸入管和阀门回流进入压缩机进行压始通风，制冷或加热程序。当温度超过设定温度1 C,冷凝风机开始工作，大约1分钟后，压 缩机开始运行，空调开始制冷程序。室内温度开始降低。当温度达 到设定温度时，空调机组开始通风模式。温度开始升高。等温度达 到设定值+1 C时，空调机组再进入制冷模式，如此循环。当车内温 度低于17 C时，电加热器开始运行，温度升高。当温度达到 18C 后，电加热器停止运行，如此循环。室空调控制盘客室空调系统包括以下部分两个完全相同的车顶单元式空调机组制冷量为分别安装在车辆的端部一个控制盘控制空调系统的运行一个紧急逆变器在紧急通风模式下运行时为空调机组通风机供电新风通顶盖隔栅进入空调配风道吹入客室内在制冷模式下处理过的空气混合的回风新风都是通过两个风机吹到蒸发盘管吸收通过蒸发盘管翅片间的热空气的热量进入客室控制盘采用西门子空制中央处理单元为带有两个扩展模块数量扩展模块和模拟量扩展模重量制冷量总风量最小新风量紧急通风量回风量制冷剂电源相控制电源主要部件及工作原理单元式空调机组主要部件图空调机组外形图压缩机为全密封螺杆类型具有级调节制冷剂蒸汽通过低压的吸入管和阀门回流进入压缩机进行压