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地铁车辆采暖方案设计
【摘 要】本文首先介绍了冬季地铁车辆采暖方案,分析了带电加热器的空调机组和座椅电加热器两种布置方式对客室内气流分布的影响，并采用CFD手段对比了带座椅电加热器和不带座椅电加热器方式的温度场,然后对比采用带电加热器的空调机组和座椅电加热采暖时的两种控制方式，最后指出了要从多方面考虑以实现客室舒适的乘车环境.
【关键词】地铁车辆；仿真;采暖；控制
0。引言
由于每条地铁车辆运营的外部环境条件都不相同,采暖方式也因此会有不同，同时受地铁车厢空间狭小、人员密集以及车辆开关门频繁的影响,地铁车辆采暖又会区别于建筑、汽车等其它采暖方式。因此,地铁车辆采暖在设计过程中除了要考虑外界气候环境条件，同时要考虑地铁运行时的特殊环境条件。下面将对地铁车辆采暖方案进行详细介绍.
1。地铁车辆采暖简介
地铁车辆采暖一般有两种方案，一种是在车顶布置带电加热器的冷暖型空调机组，另一种是在客室内部座椅下方布置电加热器。
空调机组内的电加热器布置在空调机组蒸发器与送风机之间，在制热模式中，混合空气(回风+新风）被送风机吸入,经过混合风滤网除尘和电加热器加热后送入车顶风道系统，通过风道输送到乘客车厢。
客室内部座椅下方布置的电加热器,由发热元件（电热管）、温控器及保险丝等组成，并设半暖、全暖两档。某地铁车辆座椅电加热布置形式及位置如图1所示。
2.采暖方案分析
冬季,地铁车辆客室空调机组在列车运行前对新风进行预热,能够在列车正常运行后为乘客提供舒适的乘车环境.空调机组的电加热器能够将混合风加热后再送入客室内，避免了冷风直接送入客室带来的“冷风感"，但是由于热空气密度低,送风距离短，会造成冷热空气热量交换不充分影响舒适性,而座椅电加热器可以对座椅周围空气进行加热，很好的弥补空调机组电加热器的不足。
为了对两种方案有更直观的了解，将从CFD角度对两种方案进行对比分析,下面以某工程项目的带座椅电加热器和不带座椅电加热气客室内温度场进行对比说明。
首先以客室车厢的1/4部分建立仿真模型，在客室顶部布置送回风口，在座椅下方布置一定数量的电加热器,如图2所示.取Z方向上的温度场分布图进行对比，如图3、图4及图5所示。
从图3可以看出,座椅下部空气由于电加热器的对流作用温度有了梯度变化。对比图4及图5可知,带座椅电加热器客室流场温度略高于不带座椅电加热器客室温度,同时温度场更趋于均匀.
对比送风口截面x=0。445m上y=1。2m、y=1.7m高度的温度值,如图6、图7所示。从图中可以看出，带电加热器截面的温度比不带电加热器截面的温度大约高1℃,从图中曲线斜率可以看出，带电加热器的截面曲线更平缓,说明温度更均匀。
因此，将两种方案结合起来应用,能够保证客室内均匀的温度场，使得客室内舒适性更高.
3。采暖控制方式
目前地铁车辆主要根据EN13129和EN14750两种温度控制曲线进行温度控制.EN13129温度控制曲线，温度控制范围较窄，主要适合欧洲地区冬暖夏凉、年温差小的温带海洋性气候。而主要针对干线车辆的EN14750温度控制曲线,全年温度设定在19℃以上，在我国大部分地区冬季温度较低,会导致室内外温差太大，尤其是在过渡季节，会造成空调系统制冷和采暖交替运行.根据我国国情，目前多个地铁车辆的采暖方案都将13℃设定为客室的目标温度.
地铁车辆采暖时完全由每节车空调控制器根据温度传感器信号进行计算，每台空调机组都配置有回风温度传感器和新风温度传感器，空调系统可以监测回风温度或者回风及新风温度来控制电加热的启停，自动控制每节车采暖装置运行在半暖、全暖或关闭状态:
（1）监测客室内回风温度Tr，同时控制空调机组电加热器及座椅电加热器。
△当Tr〉15℃时,控制空调机组电加热器及座椅电加热器不启动;
△当10℃13℃时,座椅两组电热器均关闭。
同时,空调机组内部电加热器根据送风温度传感器信号Ts控制.
当Ts≤13℃时，两组空调电加热器均工作，空调电加热器运行在全暖模式;
当13℃15℃时，空调两组电热器均关闭。
这种控制方式较前一种方式进行了优化,将空调机组电加热器和座椅电加热器分开控制，同时合理分配了两种电加热器的启停区间，不仅可以保证客室内温度，同时节约了能源.
4。总结
采用哪种采暖方式,需要充分考虑地铁车辆线路运行的外部气候条件，而不同的控制方式、采暖装置布置形式对车厢内温度均匀性、气流组织分布的合理性影响较大。
参考文献：
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