城市轨道交通车辆两种不同型式空调机组的对比分析

姜宇 中车长春轨道客车股份有限公司 孟胜军 毕研亮 山东朗进科技股份有限公司

一、空调机组结构型式

（一）单元式空调机组

将空调系统制冷、加热和通风等部件集成在一个壳体内，组成一个单元。

此种结构集成性高，机组整体高度高，同时，需要通过车辆内部风道系统进行风量分配，需要车辆为空调系统留有足够的高度空间。

（二）分体式空调机组

将空调系统压缩机和冷凝风机、冷凝器等部件集成为冷凝单元；将空调系统空气处理部分及蒸发器、通风机、加热等部件集成为蒸发单元；冷凝单元和蒸发单元通过制冷管路连接后形成一个具有完整空调功能的系统。

此种结构冷凝单元和蒸发单元分开布置，每个单元尺寸较小，可通过合理布置两个单元位置，简化甚至取消风道布置，将整车空调系统集中布置调整为局部布置，提高车辆空间利用率。

二、空调机组安装调试及检修维护

（一）单元式空调机组

单元式空调机组通常安装在车顶，机组安装座与车顶钢结构用紧固件连接，机组与车顶开口间一般采用周圈密封条压缩密封。

安装方式简单，多数项目在车顶操作即可，有些项目电气连接器和回风过滤网需要从车内打开顶板检查门进行插拔和拆装，有些项目需要对空调机组和车辆的排水管安装接口进行拆卸和重新安装。

空调机组在出厂前即可完成全套系统试验，装车后只需通电验证功能即可。

空调机组整体可实现快速安装和拆卸，故障不易查找和排除时可将空调机组整体拆下、换上备用机组，对故障机组进行详细测试和故障排除，且基本不影响车辆正常上线。

空调管路维护方便，且发生泄漏时不会影响车辆内部；空调机组集成所有系统管路，若发生泄漏，压缩机油及制冷剂不会通过空调进入车辆内部，且管路均可通过在车顶作业实现检修维护。

单元式空调电控部分集成在空调内部，安装在车辆顶部，有些故障查询和维护需要登顶进行。

（二）分体式空调机组

就分体式空调机组来讲，也是根据整车车顶、车内及车下设备布置来合理安装蒸发单元和冷凝单元。采用分体式空调机组的项目，有几种安装结构：

1）冷凝单元安装在车下，采用吊装方式，需考虑二次防脱；蒸发单元安装在车顶，采用嵌入式安装，与车顶之间采用周圈密封；管路从车下穿过地板经侧墙到车顶。

2）冷凝单元安装在车下；蒸发单元安装在车内，在客室单独隔出一个空调机房，蒸发单元新风口设置在侧墙，与机组新风口相连，需考虑新风口的防水密封结构以防止雨水进入客室或机组内部；管路从车下穿过地板经侧墙到蒸发单元。

3）冷凝单元安装在车内，在客室单独隔出一个空调机房；蒸发单元安装在车顶；管路从车内到车顶蒸发单元。因蒸冷凝单元安装在车内，需要考虑冷凝风机和压缩机的振动和噪声向车内的传递，需要考虑冷凝换热的防水密封结构防止雨水进入车内。

4）冷凝单元安装在车顶，蒸发单元安装在车内顶部；管路从车顶到车内蒸发单元，走管在内装和车体之间。因冷凝单元安装在车顶需要着重考虑管路与车体间的密封问题，避免因走管造成车内漏水。

因机组为分体结构，安装复杂，比如制冷管路，按照常规项目每台车设置两台空调机组、每台空调机组有两套制冷系统算，每台车蒸发单元和冷凝单元之间有8根制冷系统管路，管路走向复杂，且需要在极其紧张的空间内寻找合适的位置进行固定；需要由专业人士对制冷管路进行动火焊接或使用快速接头进行连接，之后进行抽真空、保压、充注制冷剂及相关测试等工作，安装调试周期长；安装调试及使用过程发生管路泄漏可能性大；后续检修时需要拆除如侧墙等内装很多设备，维修维护不便，工作量大。

空调系统故障不易查找和排除时无法将空调机组拆下、需要现车对故障机组进行详细测试和故障排除，期间车辆无法正常上线。

分体式空调可以合理布置控制系统，将控制系统放置在车辆内部，日常维护和故障查找比较方便。

三、系统方案及其它

（一）单元式空调机组

占用一定的车辆高度空间；单元式空调机组因集成了所有的系统部件，故外形尺寸较大，对车顶安装强度要求较高，但整个空调机组重量较小；空调机组集成了风机和压缩机等振源和噪声源，振动和噪声较为集中，最终表现为空调机组安装区域噪声较大；机组长度长，机组对应区域风道高度小，不利于实现整车送风均匀性和温度均匀性；除正常的排水管、过滤网等的检查门外，无须为制冷管路设置额外的检查门。

（二）分体式空调机组

节省车辆尤其是车顶高度空间；分体式空调机组因将系统分布在两个箱体，重量和体积分散对安装结构的强度要求较小，但也因多出一个箱体加之管路长度长，系统整体重量较大；当噪声较大的冷凝单元单独安装在车外时，可减小传入车内的噪声，对空调系统车内噪声的控制较为有利，且蒸发单元和冷凝单元的噪声源分散，不会出现噪声集中到一个较大的区域；另外相比单元式空调机组，蒸发单元占用区域小，此区域送风量需求小，车内整体送风均匀性和温度均匀性有条件设计得更好；除正常的排水管、过滤网等的检查门外，因制冷管路走向复杂，有接口处就需设置检查门，故内装为空调检修设置检查门较多。另外需解决好车下冷凝排风的换热问题、车下冷凝单元的振动向地板的传递问题。

四、结语

综上，单元式空调机组和分体式空调机组各有优缺点，顶置单元式空调机组以其集成性高、安装结构简单、检修维护方便、空调送风和噪声亦能满足相关标准为绝大多数国内城市轨道交通项目车辆所采用，而分体式空调胜于节省车辆高度空间，而且在车内噪声和送风均匀性方面表现更优，十分适合车顶高度限界非常小的项目。当然，综合来看，如果可以接受分体式空调复杂的安装结构和调试维护工作量的话，城铁车辆也可以尝试采用分体式空调机组来实现更低的车内噪声和更好的车内送风均匀性和温度均匀性。