第一节 地铁空调产品定义

空调又称为空气调节器，空调是对空气的温度，湿度，纯净度，气流速度，进行处理，满足人们生产、生活需要的设备，简称为“空调”。

地铁空调是指安装于地铁车辆车厢内，控制地铁内空气的温度、湿度及气流速度的设备。

第二节 地铁空调产品特性、分类

目前地铁空调机组按高度划分主要有薄型（含超薄型）和普通型两种。

薄型空调机组的主要优点是可降低车体限界高度，降低隧道工程量。在国外以日本应用较多，在国内北京、天津地铁由于受隧道限制，车辆高度为3510mm，所以都采用薄型空调。而其它城市地铁车辆高度都按国标控制在3800mm，大都采用非薄型空调。如果3800mm高车采用薄型空调，下部可以设置风道。

薄型空调机组由于箱体内部空间限制，风机尺寸和风量受限制，需要增大风速来满足通风要求，会增大噪声；另外维修也不方便。卧式压缩机在车辆过弯道时容易引起油泵吸不上油而造成的瞬间断油，进而会烧毁压缩机。如加高油面，又会造成油与制冷剂混合。非薄型空调机组是欧美地铁常用空调机组，也是国内铁路常用空调机组，技术比较成熟。而在薄型空调技术和应用方面有所欠缺。

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第三节 地铁空调产品需求情况分析

2004-2011年国内地铁空调产品安装量及同比增长统计表

                                                                                                                                                   单位：台

第四节 地铁空调产品进出口情况分析

目前国内地铁空调全部来自本国生产，虽然也有一些合资企业的产品，但产品均在本国制造，产品基本不存在进口。

世界各大轨道车辆厂商纷纷以各种形式落户中国，占有全球轨道交通车辆制造50%市场份额的加拿大庞巴迪运输公司、德国西门子交通技术集团、法国阿尔斯通公司等在国内纷纷投资设厂，并积极进行本土化，将国内配件厂商包括空调厂商纳入其全球采购体系，这为我国轨道车空调机组生产企业打开了广阔的全球配套市场。

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第五节 地铁空调国内产品技术发展进程

现代社会下面临着越来越多的能源危机，建筑节能已越来越受到重视，空调系统的能耗约占一栋商业大厦总能耗的40﹪以上。一般来说，空调系统各部分设备的功率是按照楼宇最大冷负荷及新风量设计的，而在实际使用过程中，由于季节、昼夜和用户负荷的变化，空调热负载在绝大部分时间内远比设计负载低。因此，通过对楼宇内、外环境温湿度、冷冻水供回水温度、压差、冷却水供回水温度、楼宇内空气口质等参数进行检测和计算，再根据对楼宇热惯性的预测，使用计算机控制系统对工艺参数进行调整并对空调设备进行优化启停，使空调系统高效、节能地运行，将产生明显的经济效果。而在目前应用的系统中，往往偏重于设备的运行管理，控制方式基本上采用多个回路的PID控制，对于象空调系统这种干扰素多、高度非线性的复杂系统，简单的PID控制往往在静、动特性上满足不了性能要求，造成空调系统运行过程中能源的浪费。智能控制理论正是针对被控制对象及其环境和任务的不确定性提出来的，在空调系统的控制领域应当具有广阔的前景。

第六节 地铁空调国内主要生产技术、工艺或流程

一、国内主要生产技术

1、变频控制技术在空调通风系统中的节能应用

地铁车辆和机电设备系统是大量消耗电能的系统。地铁的直接成本近40％是电费，而其中50％以上是空调通风系统的消耗，因此地铁车站空调通风系统的节能尤为重要。

变频控制技术在地铁空调通风系统的节能应用，在我国地铁建设史上尚属首次，将信息化节能监控技术的控制范围直接深人到地铁空调通风设备系统。本文以深圳地铁和广州地铁为依托，对地铁空调通风系统的节能，以及变频控制技术在地铁空调通风设备系统的应用进行了探讨。

变频控制技术是一种先进的信息化技术，具有节约能源、延长设备寿命、降低噪音、改善环境质量的多重作用，可以充分体现信息化改造传统工业产品的巨大潜力和释放出的生产力。从目前地铁车站空调通风系统的设计模式来看，由于近、远期客流的巨大差异，造成初期设备容量冗余过大，运行费用过高，尤其是缺少行之有效的调节手段，同时，经过多年的运行实践，证明风机既并联又串联运行时两种机型工作状态不匹配，系统调整困难，高效工作点不易确定，新风机效率较低，难以避免双机并联运行的效率降低和系统调试及维护管理的不便。

2、“节能保姆”新技术可为中国地铁系统节能30%以上

一项被称为“节能保姆”的合同能源管理新技术首次在上海地铁轨道交通系统中成功运用，经综合测试和专家评审，综合节能率达35．7％，有望使轨道“绿色交通”更加节能。

由国内合同能源管理领域龙头企业贵州汇通华城楼宇科技有限公司研究和实施的ＢＫＳ系列中央空调节能控制系统，2008年12月开始在上海地铁4号线体育馆站空调机房使用。在运行近一年后，近日上海轨道建通运营管理中心、上海隧道工程轨道交通设计研究院、北京城建设计研究总院等单位的专家，对这一项目进行了5天集中测试，系统综合节能率显著，为地铁轨道交通节能提供了有益探索。

轨道交通是城市居民出行首选交通工具，具有环境污染小、单位能耗低等特点。但轨道交通也是电力部门和公共交通中的用能大户之一，其运营能耗主要为电能，用电负荷主要包括列车牵引用电和车站及区间动力照明用电。

根据上海轨道交通运营线路的能耗统计数据分析，轨道交通总用电量中牵引用电约占50％至60％，车站及区间动力照明用电约占40％至50％。对于地下车站，其通风空调系统的能耗约占整个车站总用电量的50％至60％。因此如何挖潜降耗，突破关键技术，降低用电量大的机电系统设备能耗，是轨道交通节能重点。

二、国内主要生产工艺或流程

地铁空调机组生产工艺包括钣金件生产工业、换热器生产工艺和装配工艺三大流程，具体工艺流程如下：

钣金件生产工艺流程：

三、不同技术、工艺优缺点对比分析

1、空调机组厚度的选择

目前地铁空调机组按高度划分主要有薄型（含超薄型）和普通型两种。薄型空调厚度大约为300mm左右，而普通空调一般在450mm左右。薄型空调机组的主要优点是可降低车体限界高度，降低隧道工程量。在国外以日本应用较多，在国内北京、天津地铁由于受隧道限制，车辆高度为3510mm，所以都采用薄型空调。而其它城市地铁车辆高度都按国标控制在3800mm，大都采用非薄型空调。如果3800mm高车采用薄型空调，下部可以设置风道。

薄型空调要求采用卧式压缩机，卧式压缩机比立式压缩机要贵1万元左右。

薄型空调机组由于箱体内部空间限制，风机尺寸和风量受限制，需要增大风速来满足通风要求，会增大噪声；另外维修也不方便。卧式压缩机在车辆过弯道时容易引起油泵吸不上油而造成的瞬间断油，进而会烧毁压缩机。如加高油面，又会造成油与制冷剂混合。非薄型空调机组是欧美地铁常用空调机组，也是国内铁路常用空调机组，技术比较成熟。而在薄型空调技术和应用方面有所欠缺。

2、压缩机的选择

地铁车辆空调压缩机主要有三种，即活塞式、螺杆式和涡旋式。普通厚度空调可采用涡旋式压缩机或活塞式压缩机。活塞式压缩机是比较常用的压缩机，价格比较便宜。薄型空调可采用全封闭涡旋式或螺杆式压缩机。

全封闭涡旋式压缩机是当前最先进的制冷压缩机，在抗震动、抗液机以及频繁起停等方面具有优异的性能，特别适合于冲击和震动大的运输工具上。与其它型式的压缩机相比，具有噪声低、振动小、效率高（制冷量不大于100kW时），寿命长的特点，压缩机寿命大于50000小时。压缩机的主要由日本三菱电机和美国古龙进口，对卧式压缩机来讲，古龙不如三菱的可靠。

3、空调系统的控制

主要有两种控制思路，欧洲是采用电脑的智能化的控制方式。车内温度不是越低越好，要随环境温度变化而变化。采用UIC的标准，通过软件进行计算来获得最舒适的温度值，由微机控制自动调节。好处是司机不需要设定温度，但价格贵。

国内目前还没有这方面的标准和计算方法，所以一般不采用这种方式。如北京地铁现在是事先设定好温度，在运行当中温度保持基本恒定。

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第七节 地铁空调国内技术应用情况分析

一、国内技术应用成熟度分析

近年来,我国大力发展城市轨道交通,尤其鼓励地铁的发展,继北京、上海、广州、深圳多条地铁线开通运营后,很多大型城市正在或即将修建地铁,而地铁站空调是地铁建设中的必须品。

地铁车辆空调系统一般都是由置顶式空调机组、通风系统以及配套控制系统三大部分组成。其中置顶式空调机组基本上均采取一体式空调机组，即压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器、风机及电器装置等各部件均安装于一个箱体内组成一个完整的空调单元。并通过设置在其上面的送回风口和电源连接器与室内通风系统、配套控制系统之间实现无缝连接形成一个集制冷、通风、控制于一体的空调通风系统。

其具有结构紧凑、体积小、互换性好等特点。由于目前我国地铁车辆空调系统普遍仍为定频、定速的空调系统使得在日常实际运用过程中普遍存在控制模式单一、舒适性不高以及能耗大等情况。随着我国人民生活水平的不断提高和自我保健意识的不断增强地铁车辆空调系统作为一种舒适性空调对其要求也越来越高。特别是空调作为一种耗能产品无论从国内或国际上其能耗问题都仍不容乐观。社会的可持续发展也把空调系统能耗问题摆上议事日程。

国内变频热泵空调技术早已成熟,不论节电节能效果还是制造成本,都低于进口空调。

二、2009-2011年国内技术最新应用情况

中国是一个大国，人口多，资源少，加上世界环境因素的影响，能源紧缺已向我们提出挑战，节能的观念已经深入人心。据了解，轨道交通车用空调是重点耗电装备，为节能减排之重点。变频节能空调的优势体现在节电大、装车成本低、降低运营成本、噪音小、舒适等特点，节能优势引人瞩目。

1、通风空调系统在地铁空调中的应用

地铁的快捷和方便，使得其成为我国大型城市解决日益紧张的交通问题的主要方式。目前，我国的北京、上海、天津、广州、深圳、南京以及沈阳等城市都在积极发展地铁项目，为城市的迅速发展解决交通问题。地铁系统的日常运行，需要消耗大量的能源，而通风空调系统在地铁的日常运行中，其能源消耗占到地铁系统总能源消耗的４０％以上。

由于地铁车辆的特殊运行条件，地铁车辆空调系统一般都具有制冷、正常通风、紧急通风等功能。正常情况下空调系统以制冷或正常通风的模式运行。在空调系统运行所需的三相电源失效时空调系统将无法继续正常运行，正常通风系统也将无法保持。为了满足乘客的安全和舒适性要求，空调系统应自动转为紧急通风模式运行，为乘客提供足够的新鲜空气，避免出现乘客胸闷、头昏甚至窒息等情况。

为此，在地铁车辆变频空调系统设计过程中，必须确保其功能的完整性。同时，制冷量、通风量及紧急通风量等技术参数均须满足客车内的实际需要，以为乘客提供一个安全舒适的乘车环境。

2、水源热泵技术在地铁空调中的应用

地表水的温度全年较为稳定、且能吸收并储存几乎取之不尽的太阳能,使得水源热泵技术具有节能、环保、运行稳定和可再生等特点。水源热泵是一种高效、节能、环保的集供暖、供冷于一体的新型中央空调方式，水源热泵是目前空调系统中能效比最高的制冷、制热方式，理论计算可达到7，实际运行为4～6。能够为地铁运营成本降低。水源热泵消耗1kW.h的电量，用户可以得到4.3～5.0kW.h的热量或5.4～6.2kW.h的冷量。与空气源热泵相比，其运行效率要高出20～60%，运行费用仅为普通中央空调的40～60%。

地铁应用水源热泵技术，因为水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，因此维护费用低，使用寿命长。并且国家对水源热泵技术有着丰厚的鼓励政策，为推动地铁应用水源热泵起了重要作用。

第八节 地铁空调国外技术应用情况分析

一、国外技术应用成熟度分析

我国地铁空调的生产技术很多都从美国、日本和德国引进，然后得以发展和改进的。国外的技术水平已经很成熟，并且标准很完善。

二、国外主要国家技术应用现状

（一）美国

美国纽约是世界上第二个建设城市快速轨道交通的城市。90年代初，在美国由于市场的供需因素和市场供应的因素，地铁空调技术才得已迅速的发展。

（二）日本

日本东京近20多年新建的地铁达160km，日本1997年夏季就已投入运营tsurumi-ryokuchi线的Shinsaibashi车站和Kadomaminami车站中就才用了冰蓄冷空调技术来缓解用电负荷和减少机组的装机容量，并已经取得了良好的效果。

（三）欧盟

自1863年世界第一条地铁在英国伦敦建成通车以来，就实现了客运以轨道交通为主的目标，预计到2015年前，伦敦地铁网络中有40%的列车将换为空调车。加拿大庞巴迪运输公司、德国西门子交通技术集团、法国阿尔斯通公司又属于生产空调的大公司。

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