§ 44. Системы вентиляции и установки кондиционирования воздуха

Системы вентиляции. В пассажирских вагонах, не оборудован­ных системой охлаждения воздуха, воздухообмен происходит в ре­зультате естественной вентиляции или принудительной механи­ческой. Естественная вентиляция осуществляется через потолоч­ные дефлекторы, а также через окна или форточки.

Действие дефлектора основано на создаваемом внутри его раз­режении под влиянием набегающего потока воздуха при движении поезда или при ветре во время стоянки вагона, благодаря чему возникает тяга воздуха из вагона. Тип дефлектора определяет эффективность потолочного вентилятора в целом, которая харак­теризуется его производительностью, зависящей от внутреннего и внешнего сопротивлений и скорости набегающего потока. Наи­более целесообразна конструкция дефлектора, разработанная

274

Рис. 122. Система приточно-вытяжной вентиляции пассажирского некупейного вагона

со спальными местами: 1 — вентиляционный агрегат; 2 — диффузор; 3 — коифузор; 4 — воздуховод; 5 — ди­станционный термометр; 6 — дефлекторы; 7 — вентиляционные решетки; # — калори­фер; 9 — фильтр; 10 — жалюзи (стрелками показаны направления потоков воз­духа)

275

(пластинчатого Водяного или электрического), конфузора и Ёозду* ховода. Производительность вентиляционной установки в летнее время равна 5000 м³/ч при частоте вращения вентиляционного агрегата 1200 об/мин, а в зимнее время составляет 1200 м³/ч при частоте вращения 300 об/мин. Установка работает автоматически в зависимости от температуры воздуха в вагоне, благодаря двум ртутным контактным термометрам, один из которых установлен в воздуховоде, а другой — в средней зоне помещения для пасса­жиров. Установкой можно управлять и вручную.

Воздух поступает в вагон через вентиляционные решетки, рас­положенные над каждой входной дверью тамбура со стороны ко­тельной, очищается от пыли в фильтрах, помещенных в потолке тамбура, а затем проходит через воздухоподогреватель в возду­ховод, из которого распределяется по купе и другим помещениям вагона. Для вентиляционных систем всех пассажирских вагонов применен фильтр одного типа, представляющий собой набор из одиннадцати гофрированных сеток трех типов (по размерам ячеек), уложенных одна на другую накрест и увлажненных минеральным маслом. Такой фильтр при площади 0,25 м² имеет сопротивление 0,0005—0,001 кгс/см², пылеемкость до 600 г и коэффициент очи­стки равный 97%.

Вентиляционный агрегат вагона относится к классу центро­бежных вентиляторов. Для экономии места вентиляторы сдвоены и их колеса с загнутыми вперед радиальными лопатками насажены непосредственно на концы вала, выступающие с двух сторон электродвигателя постоянного тока мощностью 1,2 кВт напряже­нием 50 В. Вентиляционный агрегат монтируют в вагон через люк в крыше над тамбуром. Для лучшей звукоизоляции его устана­вливают на резиновых амортизаторах.

Для нагрева воздуха в зимнее время предусмотрен пластин­чатый калорифер КФБ-4, состоящий из двух коллекторов, в ко­торые вварены оребренные трубы. Горячая вода к калориферу поступает от системы водяного отопления. Калорифер имеет по­верхность нагрева 16,7 м² и максимальную теплоотдачу 20 кВт (18 000 ккал/ч). Вентиляционный агрегат соединен с калорифе­ром плавно расширяющимся в направлении потока воздуха кана­лом — диффузором, который сшит из брезента, пропитанного огнезащитным составом. Это дает возможность изолировать пас­сажирские помещения от шума, издаваемого вентилятором при работе, и компенсировать технологические погрешности при сборке установки. Для распределения воздуха по помещениям служит воздуховод, который в соответствии с противопожарными требо­ваниями изготовляют из оцинкованного железа. Воздуховод со­стоит из отдельных звеньев прямоугольного сечения, соединенных между собой. Воздух из воздуховода поступает в купе через регу­лируемые вентиляционные решетки в потолке, которые в завод­ских условиях настраивают таким образом, чтобы обеспечить рав­номерную раздачу вентиляционного воздуха по длине вагона.

276

Дефлекторы при работе Вентиляционной установки должны быть открыты (зимой полуоткрыты).

Системы вентиляции других пассажирских вагонов отече­ственного производства выполнены аналогично приведенной. Системы вентиляции почтовых и багажных вагонов отличаются протяженностью воздуховода, заканчивающегося у транзитной или багажной кладовых. Для вентилирования кладовых торцовая часть воздуховода выведена в эти помещения и оборудована за­слонкой, которой управляют из служебного отделения.

Установки кондиционирования воздуха. Искусственное изме­нение параметров вводимого в пассажирские помещения вагона свежего воздуха предварительной очисткой его от пыли, подогре­вом или охлаждением называют кондиционированием воздуха, что осуществляется комплексом систем вентиляции, отопления и охлаждения при автоматическом поддержании заданного режима.

Санитарно-гигиеническими требованиями, предъявляемыми к пассажирским вагонам, не предусмотрена специальная влаж-ностная обработка воздуха, так как применение в установках кондиционирования воздуха устройств для осушения и увлажне­ния воздуха экономически не оправдано и не вызвано особой необ­ходимостью. Как показали исследования, изменение относитель­ной влажности от 30 до 70% практически неощутимо. Такая влаж­ность обеспечивается в пассажирских вагонах без специальных увлажнителей. Наиболее приемлемой системой охлаждения воз­духа в пассажирских вагонах является автоматически регули­руемая компрессионная холодильная установка, отличающаяся компактностью, небольшой массой и надежностью в эксплуатации. В качестве хладагента использован дифтордихлорметан, полу­чивший название хладон-12 (ГОСТ 19212—73). Выбор этого газа из веществ, переходящих из одного состояния в другое при тем­пературном воздействии и используемых для подобных целей (углекислый газ, аммиак, фреоны различных марок и др.), объ­ясняется тем, что хладону-12 присуща высокая теплота парообра­зования, он взрывобезопасен, не оказывает побочных действий на организм человека, не имеет запаха, не вызывает коррозии металла, не горит и не поддерживает горения, а при атмосферном давлении кипит при температуре —29,8° С.

Компрессионная установка (рис. 123) имеет испаритель (воз­духоохладитель) /, поршневой компрессор 3, конденсатор 5, ресивер 6 и терморегулирующий вентиль 7, которые последова­тельно соединены трубопроводом. При работе холодильной уста­новки относительно холодный жидкий хладагент испаряется в воздухоохладителе, отбирая тепло у воздуха, подаваемого в ва­гон вентилятором 2. Чтобы снова сконденсировать хладагент в жидкость, необходимо повысить температуру его паров до пре­вышения ею температуры окружающей среды. Для этой цели служат компрессор 3, отсасывающий от испарителя пары хлада­гента и повышающий их температуру за счет сжатия до давления

277

{•ис. 123. Принципиальная сКема Холо­дильной компрессионной установки

конденсации, а также конден­сатор 5, в котором горячие пары ф-. отдают тепло воздуху, нагне--|Н&4 ^Р ^таемомУ через него вентилято-==& ром 4. Жидкий хладон-12 из конденсатора стекает в реси-. вер 6, служащий резервуаром для сбора жидкого хладагента. Дальнейшее превращение жидкого хладагента в газообраз­ное состояние может произойти в испарителе, где он закипает благодаря низкому давлению. Однако из-за меняющейся темпе­ратуры охлаждаемого воздуха в испаритель необходимо подавать определенную оптимальную порцию жидкого хладагента, которая после испарения была бы полностью отсосана компрессором. Это автоматически контролирует установленный на трубопроводе высокого давления за ресивером терморегулирующий вентиль 7 в зависимости от изменения температуры паров жидкого хлада­гента на выходе из воздухоохладителя. По возвращении в ком­прессор вновь превращенного в пар жидкого хладагента полный обратный круговой цикл работы холодильной установки завер­шается.

На величину холодопроизводительности установки влияет перегрев паров при всасывании их из испарителя, температура конденсации, температура переохлаждения и др. В частности, жидкий хладон-12, переохлажденный на входе перед терморегу­лирующий вентилем до температуры ниже конденсации, повышает холодопроизводительность установки. Поэтому все кондиционеры пассажирских вагонов оснащают специальным переохладителем, для работы которого используют пары хладагента на выходе из испарителя. Кроме ресивера, холодильные установки оснащают и другими вспомогательными приборами (манометрами, филь­трами-осушителями, запорными вентилями и др.).

Установки для кондиционирования воздуха оборудуют также приборами защиты и автоматического управления (термостатами манометрического или контактного типов). Приборами защиты являются электромагнитные вентили, различные реле, например реле максимального давления (маноконтроллер), автоматически контролирующее давление на стороне нагнетания, а также реле разности давлений, контролирующее допустимую величину раз­ности давления на стороне нагнетания и давления на стороне всасывания.

Для пассажирских вагонов существуют две конструктивные схемы компоновки их холодильного оборудования: подвагонная

278

и внутривагонная. При компоновке по первой схеме все холо­дильное оборудование располагают под вагоном и подвешивают к раме за исключением воздухоохладителя, который размещают под крышей, совместно с другими агрегатами системы вентиляции (обычно после калорифера по ходу движения воздуха). При ком­поновке по второй схеме все холодильное оборудование размещают непосредственно в вагоне.

Как и первая, так и вторая схемы компоновки имеют положи­тельные и отрицательные стороны. При размещении холодильного оборудования под вагоном экономится место в вагоне, конденсатор и компрессор хорошо вентилируются и снижается центр тяжести вагона. Однако это ведет к увеличению массы холодильной уста­новки и быстрому загрязнению конденсатора. Расположение холодильного оборудования внутри вагона позволяет собрать его в единый блок, что значительно снижает массу установки, облегчает ее монтаж, обслуживание и ремонт. Однако такое раз­мещение идет за счет планировочных ущемлений пассажирских помещений вагона, повышает его центр тяжести и т. д.

В отчественном и зарубежном вагоностроении, как правило, отдают предпочтение подвагонной схеме компоновки оборудова­ния, т. е. так называемой классической компоновке. К размеще­нию холодильного оборудования внутри вагона прибегают тогда, когда из-за недостаточного расстояния между рамой и рельсами нельзя подвесить под вагоном компрессорный и конденсаторный агрегаты (например, в вагоне с куполом для обозрения местности). В зависимости от источников электроэнергии и схемы размещения холодильных агрегатов отечественной промышленностью для пас­сажирских вагонов создано семейство унифицированных конди­ционеров: КЖ-25 — для вагонов с централизованным электро­снабжением переменным током напряжением 380/220 В; КЖ-25П — для вагонов с автономным электроснабжением постоянным током напряжением 110 В; КЖВК-25 — для туристских вагонов с элек­троснабжением переменным током; КЖВС-25 — для вагонов ско­ростных поездов. Купейные вагоны, поставляемые в СССР из ГДР и ВНР оснащены холодильными установками соответственно МАБ-П и «Стоун-Кэрриер». Основные технические данные, ха­рактеризующие холодильные установки, приведены в табл. 22.

Компрессорные и конденсаторные агрегаты холодильных уста­новок КЖ-25 и КЖ-25П конструктивно приспособлены для раз­мещения под вагоном, а воздухоохладитель — для монтажа внутри вагона в одной цепи с оборудованием системы принудительной вентиляции. В холодильной установке КЖ-25 (рис. 124) в зави­симости от температуры воздуха внутри вагона осуществляется автоматическое трехступенчатое регулирование холодопроизво­дительности изменением частоты вращения электродвигателя.

Компрессорный агрегат состоит из поршневого V-образного четырехцилиндрового бессальникового компрессора со встроен­ным электродвигателем, установленного через резинометалличе-

279

Таблица 22

Наименование	КЖ-25	КЖ-25П	КЖВк-25 (две на вагон)
Холодопроизводительность,
	29 (25 000)	29 (25 000)	29 (25 000)
Компрессор	ФУБС-15	ФУ-15	ФУБС-15
Число цилиндров	4	4	4
Диаметр цилиндров, мм	76	76	76
Ход поршня, мм	40	40	40
Частота вращения вала ком-
прессора, об/мин ....	1410	1200	1410
Число ступеней и способ ре-
гулирования холодопро-
	Три ступени, изменением		частоты
		вращения
Установленная суммарная
мощность электродвигате-
лей холодильной уста-
	13,4	13,2	15,5X2
Масса холодильной уста-
	970	1435	1850
Система электроснабжения
	Централи­зованная	Индивидуаль­ная	Централи­зованная
Ток	Переменный 380/220	Постоянный	Переменный 380/220
Номинальное напряжение, В		110
Наименование	МАБ-П	«Стоун-Кэрриер»	КЖВС-25
Холодопроизводительность,
	31 (27 000)	25 (21 200)	29 (25 000)
Компрессор	5М	5F-40	ФУБС-15
Число цилиндров	4	4	4
Диаметр цилиндров, мм	80	63,3	76
	58	50	40
Частота вращения вала ком-
прессора, об/мин ....	1450	1560	1410
Число ступеней и способ ре-
гулирования холодопро-
	Три ступени,	Четыре сту-	Три ступени,
	отжимом	пени, отжимом	изменением
	клапанов	клапанов	частоты вра­щения
Установленная суммарная
мощность электродвигате-
лей холодильной уста-
новки, кВт	14,7	13,4	15,5
Масса холодильной уста-
новки, кг	1415	1300	970
Система электроснабжения
	Смешанная	Индивидуаль­ная	Централи­зованная
	Переменный	Постоянный	Переменный
Номинальное напряжение, В	3000	ПО	380/220

280

Рис. 124. Схема холодильной установки КЖ-25:

/ — компрессор; 2 — щит приборов; 3 — реле давления; 4 — фильтр-осуши­тель; 5 — теплообменник: 6 — воздухоохладитель; 7 — колденсатор; 8 — крыльчатки вентиляторов; 9 — электродвигатели вентиляторов; 10 — реси­вер; // — электродвигатель; / — свежий воздух; // — рециркуляционный воздух; 111 — смешанный воздух

ские амортизаторы на сварную раму. На раме смонтирован также конденсаторный агрегат, состоящий из воздушного конденсатора, изготовленного из оребренных труб (поверхностью 150 м²), реси­вера, двух электродвигателей мощностью 1,7 кВт каждый, на валы которых насажены четырехлопастные крыльчатки. Воздухоохла­дитель, конструктивно решенный так же, как и конденсатор, со­стоит из двух секций, общая теплопередающая поверхность которых составляет 100 м². Каждая секция снабжена терморегу-лирующим вентилем. На панели щита, установленного в служеб­ном помещении, размещены приборы автоматического управле­ния и защиты.

Холодильная установка КЖ-25П отличается от предыдущей наличием компрессора с электродвигателем постоянного тока напряжением ПО В. Поэтому компрессор выполнен с сальником и удлиненным концом коленчатого вала для соединения с элек­тродвигателем. Холодильная установка КЖВК-25 полностью унифицирована с установкой КЖ-25, но выполнена для монтажа агрегатов внутри вагона в общей камере. Вагоны с куполом для обозрения местности оборудованы двумя комплектами таких уста-

281

Рис. 125. Схема холодильной установки МАБ-П:

/ — электродвигатель вентилятора конденсатора; 2 — крыльчатка вентилятора; 3 — конденсатор; 4 — гибкий нагнетательный шланг; 5 — фильтр-осушитель; 6 — нагнетательный вентиль; 7 и 22 — магнитные вентили; 8 — терморегулнрующий вентиль; 9 — распределитель жидкого хладагента; 10 — испаритель; // — участки трубопроводов теплообменника; 12 — угловой запорный вентиль; 13 — реле мак­симального давления; 14 — ручной разобщительный вентиль; 15 — манометр сто­роны всасывания; 16 — манометр стороны нагнетания; 17 — манометр давления масла; 18 — щит приборов; 19 — электродвигатель компрессора; 20 — всасывающий вен­тиль; 21 — компрессор; 23 — ресивер

новок, одна нз которых обслуживает помещения нижнего этажа, а вторая — пассажирский салон под куполом.

Купейные вагоны с индивидуальным электроснабжением по­стройки ГДР для СССР оборудованы холодильными установ­ками МАБ-П (рис. 125) холодопроизводительностью 31 кВт (27 000 ккал/ч). Эта установка принципиально не отличается от аналогичных установок с компоновкой компрессорного и конден­саторного агрегатов под вагоном. Однако оборудование установки МАБ-П собрано в отдельные блоки, которые в эксплуатационных условиях можно быстро заменить. В зимнее время можно снять с вагонов компрессорные и конденсаторные агрегаты для профи­лактического ремонта. Смонтированный под вагоном на единой раме конденсаторный агрегат скомпонован из конденсатора с по­верхностью теплообмена 185 м², изготовленного из алюминиевых труб с выдавленными ребрами, ресивера и осевого вентилятора производительностью 17 120 м³/ч, приводимого в движение элек­тродвигателем мощностью 1,7 кВт. В холодильной установке

282

отсутствует теплообменник, так как охлаждение жидкого хлада­гента на участке от ресивера до испарителя происходит под дей­ствием холодных паров хладагента, отсасываемых компрессором. В установке применен четырехцилиндровый V-образный компрес­сор, соединенный через эластичную муфту с электродвигателем постоянного тока мощностью 13 кВт.

Холодильная установка МАБ-П позволяет также самим пас­сажирам регулировать температуру воздуха в каждом купе от­дельно, отключая два или три цилиндра компрессора. Оптималь­ный режим работы кондиционера устанавливается автоматически электромагнитными вентилями, промежуточными реле и термо­статами, настроенными на определенную температуру. Работой кондиционера управляют централизованно со щита, установлен­ного в служебном помещении вагона. На щите размещены переклю­чатель режимов и многопозиционный переключатель. Переклю­чатель режимов имеет четыре положения: 1) нулевое; 2) включе­ние водяного отопления; 3) включение электрического отопления; 4) включение системы охлаждения. Многоступенчатым переклю­чателем устанавливают автоматический или ручной способ регу­лирования холодопроизводительности.

Установка имеет следующие приборы защиты: реле макси­мального давления (моноконтроллер), которое срабатывает, если давление в нагнетательном трубопроводе достигнет 17 кгс/см²; реле разности давлений (дифференциальное реле), разрывающее цепь питания электродвигателя при разности давления между всасывающей и нагнетательной сторонами компрессора, равной 6 кгс/см²; термостат, защищающий компрессор от попадания в него влажных паров хладагента.

На железных дорогах СССР эксплуатируются купейные ва­гоны «Микст», построенные в ВНР на заводе им. Вильгельма Пика в г. Дьере. Они оборудованы кондиционерами типа «Стоун-Кэр-риер». Конденсаторный агрегат установки снабжен двумя осе­выми вентиляторами, приводимыми в движение от электродви­гателя мощностью 1,4 кВт при помощи клиновых ремней. Это позволяет при меньших мощности электродвигателя и поверхно­сти теплообмена конденсатора пропустить через него большее количество наружного воздуха, что особенно необходимо для ва­гонов с автономным электроснабжением. Воздухоохладительный агрегат представляет собой единый блок, в котором последова­тельно расположены воздухоохладитель, водяной калорифер, электрокалорифер и вентиляторная установка, засасывающая подаваемый в вагон воздух. Агрегат имеет обводной канал с бай-пасной заслонкой, которая позволяет автоматически изменять тепловую нагрузку на воздухоохладитель благодаря тому, что при ее закрытом положении засасывается только наружный воз­дух. При понижении температуры в вагоне заслонка открывается, и засасывается также часть рециркуляционного воздуха, который поступает в нагнетательный воздуховод минуя воздухоохладитель.

283

В этой системе применен прессостат (реле минимального да­вления), который выключает компрессор, если давление на сто­роне всасывания оказывается ниже атмосферного. Установка работает автоматически во всех режимах. Холодопроизводитель-ность кондиционера изменяется в результате поочередного авто­матического отключения одного, двух или трех цилиндров ком­прессора в зависимости от тепловой нагрузки на воздухоохлади­тель.

В вагонах с кондиционированием обогащение кислородом цир­кулирующего в них воздуха происходит в результате забора вну­треннего рециркуляционного воздуха и добавления к нему очи­щенного наружного воздуха. Смешанный (рециркуляционный и наружный) воздух после охлаждения нагнетается в воздуховод и распределяется по помещениям вагона. Для обеспечения требуе­мой скорости движения воздуха, равномерного его распределения в помещениях и бесшумности работы системы применяют специаль­ные выпускаемые устройства, например «мультивент», предста­вляющие собой металлический лист с большим количеством мел­ких отверстий, укрепляемый на потолке каждого купе.