CRH3G高速车二等座车采暖系统设计

摘 要：本文介绍为适应高速运营的特殊环境，CRH3G高速车二等座车采暖系统采用最优化设计，通过采用合理的气流组织以及温度控制逻辑提高了车内环境舒适性与可靠性。

关键词：高速列车 采暖系统

高速列车的广泛运营已成为我国在世界高速列车领域提高竞争力的重要标志。伴随动车组在我国的快速发展，人民物质生活水平和安全意识的提高，高速列车的安全性、可靠性以及车厢内舒适性成为人们关注的重点，并提出了越来越高的要求。

采暖系统对于高速列车的舒适性起着至关重要的作用，其性能的好坏直接关系到乘客的舒适性，是评价整车性能的一项重要指标

本文介绍了CRH3G高速车二等座车采暖系统的设计过程。

一、采暖系统设计依据

根据合同总体协议和总体技术条件，需要满足如下条件：

环境温度：-25℃～+40℃

相对湿度为95%时，（该月月平均最低温度为25℃）

必须保证系统高于最高温度可操作性的温差是：5℃。

必须保证系统低于最低温度10℃时能正常运行。

必须保证在EN 50155（参考22）条件下空调系统正常运行。

车顶及车下温度范围：-35～+70℃。

车内控制柜的温度范围：EN 50155（参考22）级别：T3。

单车最大定员 88人

二、客室冷负荷计算

1.计算条件

室外空气参数：tA=-25℃

车内空气参数： tB=20℃

新鲜空气量：20 m3/h

客室车体平均传热面积，按外表面积进行计算：F=278 m2

车体平均传热系数K=1.0 w/m2·k（静止）。

2.车内冷负荷计算Q：

式中 Q-采暖设备的必要发热量，W；

Q2-冬季隔热壁的热传递，W；

Q3-车内人员发散的显热，W；

Q4-车内机电设备散发的热量，W；

Q5-加热送入车内新鲜空气所需的热量，W；

Q6-加热车内盥洗用热水所消耗的热量W（注：仅盥洗用热水来源于采暖锅炉时考虑）

经过计算，采暖功率为42.2kw

三、采用合理的气流组织

随着我国经济水平的提高，高速车的发展，人们对乘坐舒适性提出了更高的要求，要在有限的空间内达到舒适的乘车感受，必须通过合理的气流组织来实现。经过CFD仿真对比之后，采用车顶送暖风和侧墙两侧送暖风的方式设计采暖系统。采暖流场如图一所示。

图一 采暖模式流场

四、采暖系统功率分布

CRH3G动车采暖系统在CRH3平台采暖系统基础上进行优化设计，将CRH3集成在空调机组的加热器功率降低，取消集成在消音风道中的风道再加热器，减轻空调机组以及风道的防火压力；同时在侧墙两侧配有加热器，平均每排座椅侧墙处布置310W电加热器，加强乘客腿部加热效果；通过台塞拉门罩板内部设置风扇加热器，阻止外部冷空气进入车内提高旅客舒适性。

根据本车平断面图及其设计规范要求，整车的电热器布置如下：

客室两侧墙电热功率：10.2KW；分为全热、半热两档控制

卫生间加热功率600X2=1.2 KW；与通过台加热器相同控制

端部加热功率1000X4=4 KW；单独控制

空调机组加热器功率27 KW；分为三档控制；

总功率为42.2 KW

客室加热器

根据CRH3G动车的旅客界面布置，结合侧墙以及座椅的安装环境，设计了客室加热器的型式，加热管使用套片形式散热片。接线盒防水等级为IP54。图二客室加热器型式及安装方式。

图二室加热器型式 图三温度调节曲线

五、安全可靠性

采暖装置均设有温度保护：空调机组内部加热器设有一级保护温控器在90℃±10℃断开，70℃±10℃复位，二级保护温控器在165℃±10℃断开，空调机组内部加热器在额定工作条件下，电加热装置达到稳定状态的时间不超过20分钟，即来自加热装置的空气不应发生10℃/min的温度变化，加热器保持稳定状态运行，停止加热器和通风，在电加热周围环境任意一点产生大于200℃的温度上升现象，并且不得出现二级温控保护断开。客室加热器采用一级温控保护70℃温控器动作，210℃加热管二级熔断保护。通过台加热器采用90℃可恢复、150℃不可恢复式保护器及35℃出风温度保护 ，运行安全可靠

六、温度控制

按国际铁路联盟标准UIC553：1990《客车通风、采暖和空调》规定的温度调节曲线调节车内温度。如图三所示

CRH3G二等座车设有新风温度传感器、回风温度传感器、送风温度传感器、客室温度传感器、门廊温度传感器，加热器用PI函数调节，以PWM模式运行，PWM周期为90s。每个加热器的设定点温度与参考温度由被加热区域决定。各区域的实际温度通过各个区域的温度传感器获得。并满足-2℃-+2℃可调。

参考文献

[1] TB/T 2704-2005 铁道客车电取暖器

[2]曹艳华 高速动车组的空调舒适性 科技专论 2013年第7期

作者简介：胡传捷，女，工学学士学位，工程师，主要从事轨道车辆空调系统研发设计工作。