引言

随着人们生活水平的提高，人们对生活环境的舒适性要求越来越高，空调使用的范围越来越广。变频空调在轨道车辆上的应用使人们的出行环境得到了很大改善，相比定速空调，其所具有的优越性使客室环境更舒适，更健康。

为了验证变频空调在轨道车辆上的应用的舒适性，我们在不同的车辆上进行试验，通过与定速空调相关数据的对比，变频空调客室环境具有更好的舒适性，下面我们将结合实际应用对变频空调客室环境舒适性进行分析。

1 轨道车辆客室环境舒适性要求及影响因素

1．1铁路客车环境舒适性要求

我国现行标准TB1951 -87《客车空调设计参数》及TB/T1804-2009《铁路客车空调机组》对铁路客车舒适环境的相关规定为：

北京以南地区干线铁路选择空调客车的外气计算参数为：

a. 夏季外气计算温度35 ℃，相对湿度60 %；

b. 冬季外气计算温度-14 ℃；

c. 夏季客室内气温24～28 ℃，相对湿度40 % ～65 % ，最高不超过70 %；

d. 冬季客室内气温18～20 ℃，相对湿度不低于30 %；

e. 客室内同一水平面和同一铅垂线的最大气温差均不超过3 ℃；

f . 客室内微风速,夏季≤0. 35 m/ s，冬季≤0. 2 m/ s。

1．2影响客室舒适性的因素

轨道车辆空调的舒适性主要受以下因素的影响：

a.温度

理想状态下，室温始终保持与体表温度相适的恒定温度，则舒适性最高；而忽冷忽热，则舒适性差。实际客室温度应能按UIC553曲线计算温度值保持连续稳定，不能出现大的波动，以免影响舒适性。

b.湿度

冬季客室相对湿度最低不低于30%，夏季客室相对湿最高不超过70%，且应能保持连续稳定，波动范围小。

c.噪声

客室噪声等级高，会使乘客感觉到不适，情绪容易焦躁不安，噪声越低，乘客越觉得平静舒适。列车运行时客室噪声不应超过铁标规定值74dB，空调回风口及送风口无啸音。

d.风速

风速需满足如1.1项中铁标规定值，同时要求客室内风场均匀，无死角。

e.风量

风量（包括新风量）的大小，影响客室内的空气循环及制冷(制热)效果，根据不同车型制定不同要求，保证客室舒适性。

2 轨道车辆变频空调客室环境舒适性

变频空调机组与定速空调机组相比增加了变频调节，对压缩机进行无级变速控制，从而改变空调机组的制冷能力输出，以适应客室热负荷的变化。同时我们在轨道车辆上进行了长期的运行试验，我们将根据详实的试验数据进行分析。

2．1客室温度与相对湿度

传统的轨道定速空调系统采用定转速压缩机，实行开关控制，这种控制方式使蒸发温度及客室温度波动较大，影响客室舒适性。轨道变频空调则控制压缩机自动进行无级变速，可根据客室温度与设定温度的差值控制压缩机的运行频率，差值越大运行频率越高，直至提供最大的制冷量；差值小，则低频运行，维持客室温度在设定温度，不会出现客室温度的大幅波动，旅客体感舒适度较高。

某车辆2011年8月14日变频空调与定速空调客室温湿度记录数据对比如

图一、图二所示：                 

图一 某车辆上2011年8月14日变频空调与定速空调客室温度曲线

图二 某车辆上2011年8月14日变频空调与定速空调客室相对湿度曲线

通过以上试验数据可以看出，定速空调机组客室温度及相对湿度波动大；轨道变频空调机组客室温度及相对湿度波动较小。

根据对空调客车旅客的调查分析：询问1884人次，80%分布在22-26℃5个温度组里，被调查旅客80%以上感到舒适的温度为23.7-24.3℃；70%以上的旅客感到舒适的温度上限值为25.4℃ [3]。随着外界环境温度的升高，旅客对舒适度的要求也有所变化，但均要求客室温度始终保持与体表温度相适的恒定温度，客室温度稳定则舒适度高，忽冷忽热，则舒适度差。从上面变频空调与定速空调的客室温度曲线相比，变频空调客室温度较稳定，具有更好的舒适性。

湿度是空调设计的一个重要参数，湿度过高或过低一方面会影响室内空气品质，还会影响人体的热舒适感。研究表明，人们感觉在温度相同（24℃）的环境中，相对湿度为20％比相对湿度为50％更觉得凉一些[6]。从数据可以看出，变频空调相对湿度比定速空调要低一些，且其变频控制克服了因客流量变化引起的相对湿度的波动，客室舒适性更佳。但室内湿度并非越低越好，当相对湿度长时间低于25%时，对眼睛和皮肤会产生明显的不舒适感[5]。因此相关标准要求客室相对湿度不低于30 %。

2．2 噪声

传统的轨道定速空调压缩机电机在工作过程中要不断克服转子从静止到额定转速变化过程中所产生的巨大转动惯量，尤其是带负荷启动时，启动力矩要高出运行力矩许多倍，这种运行方式在启动过程中会产生较大的振动、噪声。轨道车辆变频空调则采用无级变频控制技术，在电机调速过程中，基准频率以下恒压频比调速，基准频率以上恒转矩调速，使压缩机、通风机在启动、升频和降频过程中，电流波动小，振动小，噪音低，不影响客室舒适性。

轨道车辆变频空调运行过程中噪声测试数据如表一所示：

表一 某车厢客室噪声等级测试        

 以上实测数据表明变频空调机组客室噪声等级满足铁标规定要求（客室中心距地面1.5米处噪声等级控制在69dB以下），客室舒适性良好。

2．3风速及风量

轨道变频空调通风机风速风量可调，可以根据客流量及制冷量的输出实时调节风速，更利于客室环境的除湿等功能要求，防止出现湿度的大幅波动，且风场分布均匀，客室舒适性更好。

2.3.1轨道车辆变频空调风速测试

以轨道B型车六编组为例，风速测试点布局如下：

a. 选取客室的每个大窗中心为断面位置，距客室端墙0.4m各设一个断面，每车共5个断面。

b. 每个断面上坐椅正上方距地面1.2m处布置1个测点，在距车体中心线0.3m、距地面1.7m处布置2个测点，每个断面4个测点，全车共20个测点，测点布置参见图三。

图三 风速测点布置图

测试结果如表二： 

车辆状态：车辆运行，不载客

测试车辆：TC2车             测试日期：2011.10.14          单位：m/s

表二 轨道车辆变频空调客室内微风速测量记录表

测试数据结果表明，风速满足相关标准要求，客室内风场分布均匀。

2.3.2轨道车辆变频空调风量测试

轨道车辆变频空调的新风量至少满足在AW2载荷状态时，平均每人新风量不小于10 m³/h；送风量根据具体条件一般不小于3000 m³/h，在某轨道车辆上，变频空调送风量3200m³/h，某定速空调的送风量为2450 m³/h，且变频空调风量可调，可根据系统要求既可以控制风量大小，又可以自动调节新风门的开度，保证客室内的新风量，从而有效的控制了客室温湿度及制冷制热效果。

3 结论

　　通过对影响客室舒适性因素具体分析以及轨道车辆运行试验数据客观对比，轨道车辆变频空调客室温湿度变化平稳，噪声低，客室风场分布均匀，风量可调，相比定速空调客室舒适性更好。由此可以预见，轨道车辆变频空调产品在未来轨道交通行业中能够为人们提供更舒适的旅程，更健康的环境。并将在国家低碳环保的十二五规划倡导下，成为轨道车辆空调装置的最佳选择。

参考文献：

[1] 袁秀玲，田怀璋，张华俊，制冷与空调装置，西安：西安交通大学出版社，2001.3

[2] 王玫，城市客运车辆舒适性参数的研究，大连铁道学院学报，1991.9，Vol.12 No.3 

[3] 邱荣岐，铁路客车客室舒适温度湿度标准研究，环境与健康杂志，1987年第04期 31-32

[4] 周西文，马爱华，王雨，湿度和热舒适性与空调节能的探讨，2008.6

[5] 殷平，冷蓄冷低温送风系统设计方法（1）：室内计算参数、舒适感、室内空气品质[J].暖通空调，2004.34(5):59-65

[6] 苗平，湿空气对人体舒适性的影响[J]，洁净与空调技术，2003(4):13-16

[7] TB1951-87，客车空调设计参数，1988.01.16发布

[8] TB/T1804-2009，铁路客车空调机组，2009.11.11发布