3.3. Кондиционирование воздуха

Все цельнометаллические пассажирские вагоны оборудованы надежными системами отопления и вентиляции, устройствами для очистки воздуха и подогрева его в зимнее время. Однако летом в жаркую погоду (особенно на дорогах Юга и Средней Ази и) принудительная вентиляция не обеспечивает в вагоне нормальный температурно-влажностный режим. Днем температура воздуха внутри вагонов превышает наружную на 3÷5 °С и нередко достигает 40 °С и более. Особенно неблагоприятные условия в вагоне для пассажиров создаются

впериод от 16 до 21 ч, когда температура наружного воздуха снижается, а внутри вагона из-за аккумулированного металлическим кузовом тепла остается высокой. В это время разница температур внутри и снаружи вагона иногда достигает 10 °С. В вагоне становится очень душно, относительная влажность воздуха резко повышается. Пребывание в вагоне становится неприятным.

Для обеспечения необходимых санитарно-гигиенических условий независимо от температуры наружного воздуха многие цельнометаллические пассажирские вагоны оборудованы системами кондиционирования воздуха, которые обеспечивают постоянный воздухообмен в вагоне, очистку, охлаждение или подогрев подаваемого воздуха, т. е. поддерживают все его параметры соответствующими принятым условиям (кондициям). Государственным стандартом установлены следующие параметры воздуха в вагонах с установками кондиционирования: температура летом 22÷25 °С, зимой 18÷22 °С; относительная влажность воздуха 30÷60 %; допускаемая неравномерность температуры по длине вагона на одном уровне по высоте не более 3 °С; наибольшая скорость движения воздуха в зонах пребывания пассажиров 0,25 м/с; наименьшая подача

ввагон наружного воздуха на одного пассажира (по числу спальных мест) летом 25 м3/ч, зимой 20 м3/ч; наибольшее допустимое содержание пыли 1 мг/м3, углекислого газа 0,1 % по объему. Необходимо, чтобы температура подаваемого в вагон воздуха была не ниже 20 °С зимой и 14 °С летом.

Система кондиционирования воздуха в пассажирских вагонах состоит из устройств вентиляции, водяного и электрического отопления и установки для охлаждения воздуха в жаркую погоду. Необходимый воздухообмен в вагоне обеспечивают описанные в предыдущем параграфе устройства принудительной вентиляции, которые создают подвижность воздуха в зоне пребывания пассажиров. Вентилирование помещений осуществляется с рециркуляцией воздуха,

69

т. е. с повторной подачей части воздуха, забираемого из вагона. Это делается для уменьшения мощности холодильных установок (летом) и электрических калориферов-воздухоподогревателей (в холодное время). Соотношение объемов рециркуляционного и свежего воздуха принято 3:1.

Нормальный температурный режим внутри вагона независимо от изменений наружной температуры зимой поддерживается с помощью приборов отопления. Температура в вагоне должна быть 20±2° С при наружной температуре до минус 40 °С и скорости движения поезда до 160 км/ч. Подаваемый вентиляционной установкой воздух предварительно подогревается при прохождении через водяной или электрический калорифер.

Установка для охлаждения воздуха летом состоит из компрессорноконденсаторного агрегата и вспомогательных аппаратов. В пассажирских вагонах применяются компрессионные холодильные установки, действие которых основано на способности некоторых веществ (хладагентов) снижать свою температуру при переходе из жидкого состояния в газообразное вследствие резкого падения давления и вновь нагреваться, отбирая тепло от охлаждаемой среды (воздуха). В качестве хладагента применяется газ дифтордихлорметан (хладон12), имеющий низкую температуру кипения.

Компрессионная холодильная установка – это замкнутая система, которая объединяет компрессор, предназначенный для сжатия и перекачивания газообразного хладагента, конденсатор для превращения газообразного хладона-12 в жидкость, терморегулирующий вентиль для автоматического регулирования подачи жидкого хладагента в испаритель-воздухоохладитель, где жидкость снова превращается в газ (пар). Все аппараты соединены между собой трубопроводами высокого и низкого давления, по которым циркулирует газообразный и жидкий хладагент.

В холодильных установках наших пассажирских вагонов применяются компрессоры типов V, 5Ф-40, ФУ-15 и ФУБС-15. Компрессор типа V используется в установках MAB-II вагонов постройки завода ГДР. Холодопроизводительность компрессора регулируется изменением числа включенных цилиндров: можно выключить два или три цилиндра из четырех отжатием всасывающих клапанов. В системе регулирования холодопроизводительности предусмотрены два электромагнитных вентиля: один отключает два цилиндра, другой – один цилиндр. К цепям управления вентилей подключены ртутные контактные термометры. При работе компрессора на одном цилиндре ориентиро-

70

вочно обеспечивается 30 % холодопроизводительности, на двух цилиндрах –

50 %.

Компрессор типа 5Ф-40 применяется в холодильных установках «СтоунКэрриер» вагонов постройки завода ВНР. Его холодопроизводительность регулируется с помощью специального гидравлического разгружателя цилиндров, который в зависимости от давления испарения позволяет выключать один, два или три цилиндра подъемом всасывающих клапанов. Таким образом, при постоянной частоте вращения коленчатого вала компрессор может снижать холодопроизводительность до 75, 50 и 25 % номинальной.

В установках кондиционирования воздуха типа КЖ-25П вагонов отечественного производства с индивидуальным электроснабжением используют компрессоры ФУ-15. В самом компрессоре этого типа не предусмотрено устройство регулирования холодопроизводительности; такое регулирование осуществляют изменением частоты вращения вала приводного электродвигателя. Компрессором типа ФУБС-15 оборудованы холодильные установки КЖ-25 вагонов отечественной постройки с централизованным электроснабжением на напряжение 380/220 В. Основные узлы и детали этого компрессора (кривошип- но-шатунный механизм, клапанная группа, система смазки) такие же, как в компрессоре ФУ-15. Однако корпус существенно изменен, так как в него встроен трехскоростной асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, охлаждаемый парами всасываемого хладагента.

Конденсаторы и испарители являются теплообменными аппаратами. В конденсаторе происходит превращение паров хладона-12 в жидкость, в испарителе – обратное превращение жидкости в пар за счет отбора тепла от охлаждаемой среды. Поскольку охлаждаемой средой в данном случае является продуваемый через испаритель воздух, такой испаритель называют воздухоохладителем. По конструктивному исполнению и принципу действия испарители аналогичны конденсаторам

иотличаются только тем, что в конденсаторе хладагент отдает тепло в окружающую среду, а в испарителепоглощает его из окружающей среды.

Испаритель изготовлен в виде отдельного агрегата вместе с коллектором

итерморегулирующими вентилями. Он установлен в нагнетательном канале воздуховода обычно непосредственно за вентиляционным агрегатом перед водяным и электрическим воздухоподогревателями. Под испарителем размещен поддон для сбора и отвода конденсата, образующегося при охлаждении влажного воздуха.

71

Иногда испарители выполняют разделенными на секции (например, в установках MAB-II), чтобы при изменении холодопроизводительности машины в зависимости от тепловой нагрузки на испаритель можно было изменять величину его теплопередающей поверхности. Секции отключаются автоматически электромагнитными вентилями.

К вспомогательным устройствам относятся аппараты, предназначенные для обеспечения нормальной, безаварийной работы холодильной установки, а также улучшающие ее эксплуатационные показатели – это переохладитель, ресивер, осушитель, фильтр, различные реле давления, вентили и др.

В переохладителе снижается температура жидкого хладагента перед регулирующим вентилем благодаря тому, что части всасывающего и нагнетательного трубопроводов перед испарителем смонтированы рядом и покрыты общим слоем теплоизоляции, образуя теплообменник. По нагнетательному трубопроводу из ресивера в испаритель направляется жидкий теплый хладагент. Навстречу ему по всасывающему трубопроводу проходят от испарителя к компрессору холодные пары хладона-12; жидкость отдает тепло парам. Этим достигается повышение холодопроизводительности установки, предупреждается влажный ход компрессора и обеспечивается нормальный возврат масла из испарителя в картер компрессора.

Ресивер служит для сбора поступающего из конденсатора жидкого хладона12, который затем направляется к регулирующему вентилю. Ресивер освобождает конденсатор от жидкого хладагента, благодаря чему улучшаются условия теплообмена, так как в этом случае нижние трубы, свободные от жидкости, также участвуют в конденсации паров. Кроме того, ресивер обеспечивает бесперебойную подачу жидкого хладона-12 к терморегулирующему вентилю.

Осушители применяются для поглощения из хладагента влаги; присутствие в системе влаги вызывает усиленную коррозию деталей из латуни и сплавов магния и замерзание терморегулирующего вентиля.

Терморегулирующие вентили (ТРВ) предназначены для автоматического регулирования подачи жидкого хладона-12 в испаритель, обеспечения гидравлического затвоpa между нагнетательной и всасывающей линиями и перекрытия системы при выключении холодильной машины.

Электромагнитные вентили установлены на трубопроводах всасывания и нагнетания. Эти вентили могут быть полностью открыты или полностью закрыты, т. е. являются двухпозиционными приборами автоматики.

72

Для поддержания необходимого давления в холодильных установках и обеспечения их безаварийной работы используют реле высокого давления (маноконтроллер) и низкого давления (прессостат). Маноконтроллер автоматически отключает двигатель компрессора при повышении давления нагнетания выше допустимого, а прессостат – при недопустимом снижении давления всасывания. Реле высокого и низкого давления иногда конструктивно объединены в одном приборе (например, реле давления типа РД-6, применяемое в установке КЖ-25П).

Реле температуры (термореле, термостаты) – это приборы, автоматически размыкающие и замыкающие электрическую цепь, когда температура окружающей среды достигнет установленной величины. Термореле применяются для автоматизации работы холодильной установки и устройств электрического отопления. Помимо манометрических термореле, используют также ртутноконтактные термометры.

Манометры предназначены для контроля за работой холодильной установки измерением давления хладагента на линиях всасывания и нагнетания, а также давления масла в системе смазки компрессора. На шкалу манометра нанесена двойная градуировка – одна показывает давление, другая – соответствующие этим давлениям температуры хладона-12.

На дорогах СССР эксплуатировались вагоны с индивидуальным электроснабжением от подвагонного генератора, оборудованные установками кондиционирования воздуха: жесткие купейные и вагоны-рестораны постройки завода ГДР с установками MAB-I и MAB-II; мягко-жесткие и жесткие купейные постройки завода ВНР с установкой фирмы «Стоун-Кэрриер»; мягкие с двух- и четырехместными купе постройки завода им. Егорова, с установкой типа КЖ25П отечественной конструкции, а также вагоны с централизованным электроснабжением от дизель-электростанции мощностью 600 кВт, напряжением 400/230 В с установкой КЖ-25.

Обслуживание холодильных установок предусматривает уход и наблюдение за ними во время работы и своевременное устранение мелких неисправностей. В эксплуатации необходимо периодически очищать поверхность конденсаторов продувкой сжатым воздухом и промывкой теплой водой, следить за герметичностью системы и принимать своевременные меры к устранению утечки хладагента, следить за режимом смазки компрессора, контролировать правильность работы автоматических приборов и содержать их в чистоте. Вы-

73