铁路客车冬季热泵式空调取暖可行性分析
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇铁路客车冬季热泵式空调取暖可行性分析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要： 目前我国铁路空调客车冬季取暖仍然以电加热器取暖为主，电加热器取暖方式操作简单、基本满足客车取暖的要求。但是，由于现在能源状况趋于紧张，对于冬季取暖仍然以电加热器取暖为主的铁路客车而言，就显得有些浪费能源。借助已得到广泛应用的房间热泵空调技术，通过理论计算与分析，对在南方地区运行的铁路空调客车冬季采用热泵取暖的可行性、经济性、可靠性等方面进行分析，认证了铁路空调客车冬季采用热泵空调取暖的可行性。
关键词： 铁路客车 热泵 供热 分析
1 铁路客车供热现状及问题
随着铁路运行速度的不断提高，客车空调化是必然的进程，如何使铁路空调客车安全、快速、舒适、健康、高效运行，是铁路大提速的重要课题。目前我国铁路客车冬季取暖以电加热器取暖为主，电加热器取暖方式操作简单、基本满足客车取暖的要求；北方地区部分客车采用燃煤炉独立温水取暖装置，该装置也能达到客车取暖的要求，但乘务员操作强度增加，客室空气易被煤灰与煤烟污染；而电加热器耗电量太大，热效率不高，使用成本偏高，有的客车为了降低能耗，或避免火灾隐患，确保行车安全，行车中关闭车顶空调机组内新风预热器或通风机，以减少新风量，这样严重影响了客室的空气品质，在南方地区运行的客车，其车厢两侧的电加热器使用时间极短，使用效率极低。因此上述两种取暖都不是理想的取暖方式。近年来热泵技术在空调制冷行业得到广泛应用，技术也日益成熟，本文侧重于对铁路客车空调冬季采用热泵取暖进行探讨。
2 热泵技术在空调客车上使用的可行性分析
2．1 冬季客车热负荷计算
2．1．1 车内所需要的供热量
冬季铁路客车车内所需热量的计算公式为：Q=Q1+Q6-Q3-Q5 (kW)
式中：
Q1——车内外温差通过车体隔热壁损耗的热量，并考虑车门窗泄漏的热损失，一般泄漏热损失按(0．1～0．15)Q1计算，则：Q1=(1．1～1．15)KF( tB—tH) (kW)
Q6——送入车内Gkg／s空气所需的加热量，Q6=GC’p(tn—tc)=GHC’p(tB—tH) (kW)
其中tH——车内空气设计计算温度(℃)；
tB——外气设计计算温度(℃)；
tn——空气加热后的送风温度(℃)；
tc——空气加热前的混合空气温度(℃)；
C’p——一空气比热(kJ／kg.K)；
Q3——n名旅客每小时散发的显热量，每人小时按64.55W计算；
Q5——通风机与照明等散发的热量。
计算时，取外气温度为-7℃，车内温度为18℃，泄漏的热损失系数为1.15，车体传热系数K=1.5W/(m2.K)，车体传热面积F=310m2 来计算，则有：
Q1=1．15KF( tB—tH)=1.15*1.5*310*（18-（-7））=13.369 （kW）
硬座车所需热量：取定员为119人，新风量为20m3/h.人，则：
Q6=GHC’p(tB—tH)=16.726 kW
Q=22.414 kW
硬卧车所需热量：取定员为67人，新风量为20 m3/h 人
Q6= 9.417 (kW)
Q= 18.461kW
软卧车所需热量：取定员为37人，新风量为20 m3/h 人
Q6= 5.2(kW)
Q= 16.181kW
2．1．2 单元式空调机组热泵循环供热量的理论计算
根据不同工况下制冷量换算公式Q0b=Q0aλbqvb/λaqva，可计算出不同工况下的制冷量。对于KLD-29PQ和KLD-40PQ而言，其名义制冷量Q0a=29.07 kW和Q0a=40.7 kW时，查相关图得λb、λa；再由制冷系统换热器计算公式QK=Q0+W，可得到在不同外气条件下，单元式空调机组一个制冷系统热泵循环时的产热量分别如表1所示：
不同外气温度条件下单元式热泵式空调机组的供热量 表1
70C
00C
-70C
-150C
KLD-29PQ（1个系统）
17．751kW
14．104kW
12．686kW
10．307kW
KLD-40PQ（1个系统）
25．105kW
19．997kW
18．011kW
14．679kW
温度与室外侧空气进风温度相差5～10℃来推算，在蒸发温度为-15℃时，室外空气温度约为-5～10℃之间。而在我国的长江流域（比如上海、杭州等地区）及其以南地区，冬季气温一般都在-5℃以上，一年中气温低于-7℃的时间也是很少的。从而说明在我国的长江流域（比如上海、杭州等地区）及其以南地区客车如采用热泵循环还是可靠的。
3 结论
从理论分析可知，虽然热泵供热量随着气温的下降而减弱，但我国长江以南地区运行的铁路空调客车冬季取暖可采用热泵供热，即能保证乘客所需的新风量，也能满足冬季客车舒适、健康的要求。
由经济性比较，采用热泵取暖不仅热效率高，耗电量小，降低了客车日常费用，还可以取消车厢两侧电加热器，降低客车制造成本。
如果能解决热泵空调冬季结霜与融霜的问题，热泵技术在空调客车上使用是完全可行，且能确保行车安全。
参考文献：
1、滕兆武，王刚．车辆制冷与空气调节．北京：中国铁道出版社，1996年
2、蒋能照．空调用热泵技术及应用．北京：机械工业出版社，1997年
3、陈沛霖，岳孝芳．空调与制冷技术手册．上海：同济大学出版社，1990年
4、黄逊青．家用电器科技．2002，7：60～63