江门中车轨道交通装备有限公司广东省江门市529100
摘要：近些年来，市场经济发展，城市化建设进程加快，交通事业也获得了长足的发展，城市开始出现轨道交通并快速发展。轨道交通车辆中的空调机组冷凝水排放是研究和关注的重点内容，本文就轨道车辆空调机组冷凝水排放的设计要点进行阐述分析。
关键词：轨道车辆；空调机组；冷凝水；排放设计
引言
随着我国轨道交通不断发展，高速铁路取得了长足进步，人们对车辆乘坐舒适性的要求也越来越高，对空调机组的要求同样提高。而高速列车的空调系统与常规车速列车的空调系统有很大不同[1]，我国的高速轨道列车中采用较多的空调机组形式主要有车顶单元式空调机组、车下单元式空调机组两种。其中，车下单元式空调机组安装在列车下部，其空调机组没有雨水进入，且排水结构可直接将排水排到车辆下部，整个排水系统目前运行比较稳定，问题较少。故笔者将重点介绍采用车顶单元式空调机组的排水系统中需要重点考虑的设计要点。
1智能排水设计研究
空调智能排水装置的创新性设计，有效地解决了家用分体式空调冷凝水难以从低位置向高位置排出的问题。本装置能在小水量、高扬程情况下工作，选用的水位感应器、电子继电器和水泵，具有产品生产工艺成熟、性能稳定、体积小、可选型号多的特点，整个装置结构简单、制作成本低，可配合现有多种类的分体式空调使用，这将有效地提升家用分体式空调的竞争力，对进一步拓展分体式空调的市场起到了有力的推动作用。
2智能排水装置设计思路与工作原理
2.1排水装置结构图
空调智能排水装置结构原理图如图1和图2所示，主要由集水槽3、出水管4、水泵5、低水位检测器6、高水位检测器7、调压器8、电子继电器9、漏电保护器10和电源插头11组成。排水装置100是一个独立装置。当该空调1的排水口2高于墙壁设置的出水孔，则无需安装排水装置100；当空调1的排水口2低于墙壁设置的出水孔，可以将排水装置100安装在空调室内机壳体内部或外部，甚至离开壳体安装，在安装过程中将出水管4远离集水槽3的一端伸入墙壁的出水孔内，在排水装置100的作用下将空调1的冷凝水从墙壁出水孔排出。
2.2排水装置工作原理
空调冷凝水经排水口2流入集水槽3，当水槽中液面到达高位点111时，高位点感应到水位信息，水位检测器7将水位达到高位点的信号传递给电子继电器9，电子继电器则控制水泵5与电源电路连通，经调压器8降压至12V，水泵开始将集水槽3中的水向出水管4泵送。当水位降低至低位点112时，低位点感应低水位信息，水位检测器6将水位到达低位点的信号传递给电子继电器9，电子继电器则控制水泵与电源电路断开，排水装置的排水工作停止。如此循环运转，实现了低位置安装的空调产生的冷凝水能从高位孔智能化排出的目的，确保空调可以持续工作，从而拓宽了空调室内机安装的位置范围。
1空调室内机；2排水口；3集水槽；4出水管；100排水装置
图1空调和排水装置
3集水槽；4出水管；5水泵；6低水位检测器；7高水位检测器；8调压器；9电子继电器；10漏电保护器；11电源插头；200水位控制装置
图2排水装置100
3轨道车辆空调的结构设计
目前，轨道车辆一般是使用集中单元式的空调机组，机组是被安装到车辆顶部的，控制空调的单元位于车厢电器间。空调机组的出风口以及位于车顶部的均匀静压风道，彼此间是通过软连接的方式进行的，依据车长的方向对均匀静压风道进行设置，中间为主风道，静压腔与送风格栅位于两侧。
4轨道车辆排水系统结构分析
一般情况下是利用蒸发器下的排水盘对车辆空调中的冷凝水进行收集的，收集排出冷凝水的方法有两种，其一，发挥集中排水结构优势，从排水盘的位置接排水管，使其与车辆上的排水管连通，让水能够顺利排到车辆轨道上，在车辆排水管上设置水封。其二是将排水口开在空调机组排水盘下，收集的冷凝水通过排水口排到车顶的集水盘中，通过车上的排水管排到车外，水封一般设置空调排水口处。为使车辆上乘客更加舒适，车厢中的温度一般在24℃左右，湿度在60%左右，使车厢中的空气能够进入到空调机组中，并与车外新鲜的空气混合到一起，比例在1：2左右，在南方地区运行时，新风湿度在80%以上，最高可达到100%。当混合的空气通过蒸发器翅片时会有大量的冷凝水出现，若冷凝水不能顺利的排放，冷凝水就会漏入到车厢中，导致车厢中的设备以及乘客被淋，车内设备遭受损坏，无法正常运行。空调机组的冷凝水主要通过两种方法进入到车厢中，首先是直接从蒸发器表面被通风机吹入到送风风道中[1]；其次是排水盘排水堵塞，导致机组内部的水面升高，车辆行驶过程中会出现振动现象，所以冷凝水会通过到回风口进入到车厢中。
5避免冷凝水从蒸发器进入送风风道设计
为使通风机不会吸入蒸发器表面上的水，不仅要保证水滴的下落高度，还需要保证通风机吸力下水滴的水平位移小于挡水板与蒸发器之间的距离。减少水滴下落到挡水板的时间、使蒸发器迎面风速降低，并增加距离，使水滴不会吸入到通风机中。减少水滴下落到挡水板的时间也就是说要缩短蒸发器与挡水板之间的距离[2]，提高挡水板的高度，但是会增加阻力，噪声以及风速也都变大。将蒸发器迎面风速进行降低也就是使蒸发器的尺寸、翅片间距增大，或者降低通风量。为使换热面积得到保证，增加翅片间距也就是使蒸发器的外形尺寸变大[3]。空调机组一般是在轨道车辆顶部进行安装的，因此其重量和外形就必须严格控制，但是蒸发器的尺寸以及挡水板距离就很难增加。所以需要科学计算设计，不能对车辆送风需要产生影响，减少机组通风量，科学设计蒸发器与挡水板，避免通风机内部进入蒸发器表面的冷凝水。
6排水盘与排水结构设计
为使排水更加顺畅，就要对排水盘、排水结构进行科学的设计。排水盘的挡水板是有内倾角度的，将防水结构设置在列车运动方向上，避免车辆行驶时出现振动等问题，导致水花飞溅。对冷凝水进行排放时，一般会受到两个作用相反的力，也就是重力和负压吸力，此外，摩擦力、表面张力也会对其产生影响。车辆空调机组运行时，机组的内部、外部是有压力差的，如果贮水高度比较低，重力比较小，重力小于阻止水排放的力，排水盘中的水不能被排出到机组外部。排水盘中的水达到一定高度后，重力大于阻止水排放的力，排水盘中的冷凝水开始排放，其速度为水流速，当重力小于阻止水排放的力，排水停止。所以，排水盘中的排水是间歇性的，由于摩擦力不大，为减少表面张力需要对排水孔的形状进行变化。在设计中，对于机组内外压力差而出现的吸力对排水的影响，需要给予充分研究和考虑。车辆风道会对机组内外压力差产生较大的影响。车辆排水管在与集中排水结构直接连接时，由于车辆上的排水管中已经有了水封，因此负压问题的克服是比较容易的，能够使排水工作顺利推进。但是水封设置会占用很大部分车辆空间，如果出现排水不畅，责任划分不明确，所以一般不会使用这种结构。
结束语
当前上述设计已经得到了实际运用，但是轨道车辆空调机组冷凝水排放问题还有很多地方需要研究，以期望减少能源消耗，有保证排水顺利。
参考文献：
[1]谢伟，刘小华，韩木生，胡嘉莹.空调冷凝水处理装置和湿地布水板的专利材料介绍[J].绿色环保建材，2018（06）：12+15.
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