郭雷 姜宝库 闫永永
中车长春轨道客车股份有限公司 130000
摘要：在轨道车辆上安装变频空调与原有的定频空调进行节能和舒适性对比，根据长期跟踪测试得出结果显示变频空调比起定频空调节能电数远远高于定频空调，且舒适度大幅度提高，非常适合轨道车辆安装使用。
关键词:轨道车辆；变频空调；节能试验；舒适性研究
引言：变频空调就是指在原有的空调上加装了一个变频器，从而控制压缩机转速，有着能保持温度恒定实现不停机运转的特点。但是轨道车辆上安装变频空调费用高，这时就需要考虑到整体的性价比和变频空调是否节能、噪音低、温度恒定以及能否能给轨道车辆乘客带来舒适的乘坐体验，本文就变频空调在轨道车辆上的节能性和舒适性进行试验研究。
一、节能试验方法
在试验所在城市的某轻轨运营车辆上，使用编号为018的列车进行变频空调节能试验。对018号列车的1、3、5车上安装两台原装定频空调，在2、4、6车上安装新式的变频空调。同时在车辆控制室内安装电能表和温湿度记录仪器，及时记录不同时间段内车厢内电能和湿温度的变化数据，作为试验结果的重要依据。
同时试验过程中进行了变量控制，将变频空调和定频空调的额定制冷量都控制在40kW,新风量保持在每小时1800立方米，送风量保持在每小时5200立方米，同时使用相同型号的制冷剂。把不同的变量设置为压缩机的型号，同时使用相同的控制方法对每台试验空调进行设置，使试验结果更精确可行性更高。
二、节能试验数据分析
在其余变量都基本一致的情况下，经过一年时间的观察试验得出相关数据。数据显示018车变频空调一年时间内使用的总电量为139868.5kWh,定频空调一年时间内的电量使用总量为197537.3kWh，变频空调相比于定频空调来说节约了57668.8kWh,总节能比率为29.20%。
一年时间中11月份到次年2月份，变频空调节能率处于全年中节能率最低月份。因为这几个月份处于冬季，温度低，车厢内对于制冷需求较少。并且空调自身冷凝换热效果随着温度的降低而变好，使得变频和定频空调节能效果变高，变频空调节能率变低。而在过渡月份如10月、4月，节能率达到最大值。因为在这两个月份温度变化较大，空气湿度高容易造成空调制冷除湿负荷，造成定频空调压缩机频繁启动停止，而变频空调压缩机可以调节运行频率，降低压缩机的启动停止次数，使得变频空调更加节能。
变频空调主要是依靠非满负荷时空调机组更高的能效比达到节能的效果的，因为在满负荷的情况下，定频空调和变频空调都要求以满状态运行，这时两者发挥的功效是一致的不能凸显出变频空调节能的优点。但是如果变频空调在车厢处于低负荷状态时，变频空调就可以通过降低压缩机运行频率减少压缩机输入功率提升空调的换热效果，最后提高能效比。
三、车厢温度以及舒适性研究
车厢内温度是否合适直接影响乘客乘坐时的舒适度，所以在判断变频空调的温度控制是否合适轨道车辆，还需要对变频空调所带来的舒适性进行分析。通过节能试验我们已经将温湿度记录仪设置在车辆控制室中用来实时检测车厢内部的温度以及湿度的变化情况，获得最详细准确的数据。工作人员在根据记录所得到的数据对定频空调以及变频空调的参数进行调整使两台不同类型空调的工作状态一致，让整列车的温度设置达到人体最舒适的度数更有利于试验往后推进。
通过一整天对车厢内温湿度的数据实时记录可以看到观察车辆从早上6:30出发运行在晚上23:00在终点站结束运行。整天制冷运行时间大约为18.2小时，一号车厢内最低温度在20.8℃，最高温度在27.1℃，全天平均温度在23.98℃，温度在±3.15℃波动，平均相对湿度为81%。二号车厢最低温度23.8℃，最高温度27.1℃，全天平均温度值为25.45℃，温度在±1.68℃进行波动，平均相对湿度则为74.7%。
通过检测数据我们可以得到每节车厢每个月车内平均温度曲线，在通过定频空调于变频空调车厢内温度波动曲线进行对比。可以得知安装了变频空调的车厢内温度较为稳定波动范围小，波动幅度小，车内的空气湿度因为温度的恒定而有所改善，比起定频空调来讲舒适度更高。
该试验车次的各车厢温度试验开始之前，安装定频空调和变频空调的车厢内的温度波动趋势便一致，车内温度平均值这一数值基本相同。通过对变频空调和定频空调的平均温度进行对比可以发现变频空调的温度更为稳定，且变频空调的制冷效果更好，年均温度均低于26℃。
结束语
变频空调的优点远远大于定频空调，而且变频空调已经在部分轨道车辆上投入使用，比如在重庆单轨项目和一些特殊型号的动车组等。使用变频空调在轨道车辆上主要不是为了节能而是为了能够满足轨道车辆在恶劣的运行环境下也能保持一个稳定的温度，比如在高温以及严寒天气下。在通过本次对特定列车上不同车厢进行变频空调和定频空调的节能性试验可以得出变频空调比起定频空调平均一年节约能效大概29.2%。而通过对变频空调以及定频空调的舒适性试验我们可以直接从温湿度的数据上看出变频空调的温度在一天时间内波动较小更加稳定，比起定频空调来说具有更高的舒适性。通过两个试验的结果我们可以很直观的看出变频空调在节能和舒适度方面的优势远远大于定频空调，变频空调在轨道车辆上具有良好的运行应用，非常适合在轨道车辆上进行安装使用，变频空调具有很好的发展前景。
参考文献：
[1] 王钊,魏婉娜,陈亮.轨道车辆变频空调节能试验及舒适性研究[J].制冷与空调(四川),2016,v.30;No.134(01):103-107.
[2]李剑, 刘美堂, 高福学. 城市轨道交通车辆变频空调系统节能及舒适性分析[J]. 城市轨道交通研究, 2015(05):99-103.
[3]刘忠庆, 孙德世, 王永镖,等. 变频空调地铁车辆车内舒适度及节能试验研究[J]. 铁道车辆, 2018, 56(011):1-4.
[4]岳小鹤, 高博. 轨道车辆变频空调机组的应用及可推广性研究[J]. 铁路技术创新, 2011(5):26-28.
[5]卢明书, 冯钧杰, 徐铭,等. 轨道车辆变频空调低压电气可靠性设计及应用研究[J]. 机电元件, 2019, 039(003):9-13.