7.2.1 空调系统制冷循环原理
制冷，是指人工制冷技术，包括研究低温的产生、应用及有关物质的物理及化学变化的特性等技术。工业及科研上通常将制冷分为普冷 （高于－120℃）及深冷 （低于－120℃）这一规定的界限并不是很严格的。空调制冷属于普冷的一个分支。
制冷的方式大致有以下几种：蒸气压缩式制冷、半导体制冷、吸收式制冷、蒸气喷射式制冷和涡流管制冷。进入21世纪后，在制冷理论及实践方面又有许多进展，如一些西方发达国家正在开展的热声制冷技术的研究和运用。
在几种制冷方式中，蒸气压缩式制冷应用最为广泛，一般城轨车辆也都采用蒸气压缩式制冷。这里只对这种制冷方式的原理进行介绍。
图7－1 蒸气压缩式制冷循环示意图
图7－1所示为蒸气压缩式制冷循环示意图，整个循环包括压缩、冷凝、节流和蒸发4个过程。制冷机组主要由压缩机、冷凝器、节流阀 （膨胀阀）和蒸发器4大部件组成。
制冷工作过程如下：
1→2：从蒸发器出来的低温低压 （制冷剂）气体通过压缩机压缩后，转变成高温高压气体进入冷凝器。
2→3：高温高压的制冷剂气体经过冷凝器时，被环境空气 （或水）冷却，制冷剂蒸气放出热量后被冷凝成高温、高压的液体。
3→4：高温、高压的液体经过节流阀 （膨胀阀）节流，变成低温低压的液体进入蒸发器。
4→1：低温低压的液体流经蒸发器时，吸收被冷却物质 （如客室内外的空气）的热量，蒸发汽化成低温低压的气体后被压缩机吸入。
这样，通过压缩机的 （压缩）做功，实现制冷剂在系统管路中的循环；而制冷剂的循环 （状态的变化）实现了对周围空气的冷却，达到制冷的目的。
7.2.2 城轨车辆空调通风系统的基本布置
如前所述，当前，空调通风系统已成为城轨车辆的必需设备，下面就城轨车辆空调通风系统的基本布置进行简要介绍。
1.系统布置和气流组织
为便于安装、维护，城轨车辆空调装置基本采用集中式布置，即除了一些控制部件外，将空调制冷通风系统的主要部件都集中布置于一个机箱内，整个机组箱体安装于车辆顶部。这样的设计使得机组具有结构紧凑、占用空间小、制冷管路短、可以实现快速整体更换的优点。此布置方式目前为轨道车辆普遍采用的一种形式。
图7－2所示为典型的轨道车辆空调机组布置方式。
车顶空调机组将经过处理的空气，从一端 （或两端）通过送风口送出，为保证均匀送风，车厢顶部还设置有送风通道，通过送风通道将风均匀地输送到整节车厢。而回风一般不设专门的回风通道，回风方式也没有固定的模式，目前大致有以下3种模式：通过车厢顶部中间回风、通过车厢顶部两侧回风和通过车厢 （座位）底部回风。图7－3所示为一种空调机组送、回风口布置三视图。
图7－2 轨道车辆空调机组布置图
1—空调机组；2—送风道；3—回风道；4—废排装置
图7－3 空调机组送、回风口布置三视图
（a）正视图；（b）顶视图；（c）左视图
2.空调机组基本布置
前面提到，空调 （制冷）装置主要包括压缩机、冷凝器、节流阀 （膨胀阀）和蒸发器4大部件，不同时期、不同厂家生产的空调机组虽然在外观、形状、部件设计布局上有些不同，但其基本构造都是大同小异的。
图7－4所示为一种空调机组主要部件的布置图。本类机组内部包含两套独立的制冷系统，压缩机等主要部件都设置了两台，机组通过控制调节后，两套系统可以实现独立运行。本机组为两端送、回风设置，新、回风通过风门调节不同的混合比例后进入空气处理室，经过处理的空气则由送风机送入客室。
图7－4 空调机组主要部件的布置图
（a）顶视图；（b）前视图1—压缩机；2—冷凝器；3—冷凝风机；4—新风温度传感器；5—风门；6—风门电动机；7—空气压力开关；8—送风温度传感器；9—送风机
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