热管换热器在列车空调热回收中的应用

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近年来我国高速列车发展迅速，但还存在不少问题，如车内人员密度大，空间相对较小，空气品质不佳，车内旅客往往会出现胸闷、头晕等症状。于是，乘客对车厢内空气品质的要求越来越高，只有增加新风量才是改善车内空气品质最直接有效的方法。但是，由于室外空气焓值和气温与室内空气焓值和气温存在差异，新风送入车厢内之前需要经过空调系统的处理，势必要消耗热量和加湿量。在不同室温下，新风带来的显热和潜热占冷负荷的百分比为22.3%~36.0%[1]。由此可见，新风带来的显热和潜热占了空调装置冷负荷的很大一部分。另一方面，为保持室内压力，需要将车厢内空气排入大气，如果直接排出，将会造成排风中能量的白白浪费。因此，如果在空调系统中设置热管式热回收系统，使新风与排风进行热量的交换，将排风带走的能量尽可能地转移给新风，以减少新风负荷，将是一种节约能源的有效措施。
1.新风量的确定
由于空调车厢基本处于一个密闭的状态，空调车厢内每人必须保证有一定的新风量，以满足卫生要求。目前，运行中的列车空调车厢所需新风量的大小主要是根据室内允许CO2的浓度作为控制指标。我国空调车车内CO2控制标准为：容积浓度小于或等于0.15%[2]。但是，CO2不能作为衡量空气品质的唯一指标，影响人的舒适及健康的气体还包括空气中的CO2、SO2、NO2、CO以及臭气、粉尘和各类复杂的有机污染物等[3]。ASHRAE62-1989R认为用以确定新风量的污染物来自人员和室内气体污染源两个方面，所以室内最小新风量指标按每人最小新风量指标Rp与每平方米地板所需最小新风量指标Rb之和确定。把这种方法应用于铁路空调客车中，即可以按式（1）计算最小新风量[4]：
Vmin=RpP+RbA（1）
式中：Vmin—列车最小新风量，m3/s；
Rp—每人所需要的新风量，m3/（人·s）；
P—车厢内人员数，人；
Rb—单位车厢地板面积所需要新风量，m3/（m2·s）；
A—车厢地板面积，m2。

另一方面，对于高速空调客车，空调处于一个高速的运行环境，车速越高，车厢外表面的负压值越大（见表1）。当客车时速为140km/h时，新风量将比静态时减少12%左右；当客车时速为160km/h时，新风量减少15%左右[5]。这主要是由于车体外表面的负压值增大，使克服新风系统阻力所需风机风压提高，从而导致新风量的减少。新风量的减少必然会造成车厢内空气品质的降低，而且高速客车还不同于一般的地面建筑，它还具有人员密集度高、流动性大、人在车内的驻留时间一般较长、车厢外环境条件变化大等特点。因此，对于高速列车的新风量的确定应综合考虑各种影响因素，不能简单地将其作为普通地面空调建筑来对待。所以在列车空调实际运行时，列车空调系统的新风量应按式（2）进行计算：
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