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铁道车辆用空调设备环保型制冷剂的研制

来源:中国化工装备网 发布日期:2016-02-20

  铁道车辆用空调设备环保型制冷剂的研制泼谷康雄(日)泼谷康雄(apan)Publishin氯晶子6但属于氢碳化e合物由1于有氢1概述为保持铁道车辆客室内夏季的舒适温度及湿度环境,1936年日本首先在特快列车“燕”号上安装了制冷设备(空调设备),以后,逐步应用于众多车辆上1964年开通的东海道新干线所有车辆上都安装了空调设备。带空调设备的车辆已成为更符合乘客需求的车辆,并且,从20世纪70年代起,通勤、近郊车辆等普通车辆也都正式安装了空调设备。目前,从以新干线为首的特快车辆,通勤、近郊车辆,到新交通车辆、路面电动车、单轨车辆等新造车辆,基本上全部安装了空调装置。空调设备作为一种重要的列车服务机器,为保持车内舒适的温度及湿度环境发挥着重要作用。

  2铁道车辆空调设备的发展铁道车辆空调经历了由车轴旋转的发电机供给直流电源,直流电动机驱动开式压缩机的方式,直接将车轴的旋转传递到压缩机的方式,三相电源驱动电动机的半密闭式压缩机,到使用全密闭式压缩机,全部用焊接管道连接的全密闭回路单元式空调机组的发展,由于早期的空调设备体积大,质量也大,设置在车地板下,但采用全封闭式空调设备,可实现小型、轻量化,安装地点可由车地板下移到车顶早期用于空调设备的制冷剂是,使用开式压缩机及半密闭式压缩机回路中采用氟利昂R12;使用全封闭式压缩机回路,热传递能力更高,使用能使设备小型、轻量化的氟利昂R22 3氟利昂使用规定的内容据1974年的报道,氟碳化合物破坏包围着地球、可吸收有害紫外线的臭氧层1977年,联合国环境方案(UNEP)开始就臭氧层问题进行研究,以后,南极发现了称为臭氧空洞的臭氧层稀薄部分,并且,可推断将来臭氧层浓度减少。因此,进行了限制破坏臭氧层物质的国际条约的签订。1985年签订了“保护臭氧层的维也纳条约”;1987年签订了“关于破坏臭氧层物质的蒙特利尔议定书”,确定了将来停止生产、使用氟利昂为此,日本于1988年制定并公布了“根据特定物质法规,关于保护臭氧层的法律即臭氧层保护法”。

  用于空调设备中的制冷剂与用于洗涤的氟利昂不同。使用中,洗涤用氟利昂不会排放到大气中,但是,由于内部含有氯原子的氟利昂(氟碳化合物)的生产受到限制,其中含有的制冷剂也成为限制对象早期的车辆用空调设备及汽车空调器中使用的制冷剂R12属于氯氟代烃类物质(CFC),由于内部含氯原子的臭氧层破坏系数高,1988年,日本开始执行“臭氧层保护法”法规,至1995年末已停止生产、使用R12(CFC类物质)但是未说明禁止使用的原因,已封入到空调设备的制冷剂照样在使用,而回收、再生的制冷剂供给服务机器用,但是不能制造使用R12的新空调产品,从而过渡到使用替代物制冷剂(R134a等)目前,车辆用空调设备中使用的制冷剂R22含有!其中-2(410由于在在相同温度条件下c,t其i压力约ishhgHouse.Allrif谊勇so校d.原子,故臭氧层破坏系数比CFC低些。当初,蒙特利尔议定书将其列为禁止使用对象之外,但1992年的哥本哈根缔约国会议上,进一步严格限制生产、使用氟利昂,已决定从1996年起开始限制R22,即HCFC类物质(冻结新生产量),进行阶段性削减,并且,1995年的维也纳缔约国会议上,决定到2020年完全禁止新生产R22日本也在根据规定的内容实施了削减上述R22方面的规定是针对生产的,而使用尚未禁止,已经生产的空调设备照样能使用,并且,回收再生的R22可继续供给服务设备用。

  表1为有关用于车辆用空调设备中的R22,1995年修订的削减内容。

  表1对于氟利昂的限制内容规定对象物质未作限制物质特定物质指定物质氟的种类规定情况月起,禁止生产、使用开始阶段性削减从2020年起禁止新生产HCFC类物质从2030年起禁止生产、使用ODP臭氧破坏系数4有利于环保的空调设备上述空调设备内部充入制冷剂运行,但是,由于使用氟利昂的限制,采用以下措施:目前,按标准使用的R22是如上所述的限制使用物质,根据限制内容,计划削减生产量。

  因此,正在进行技术开发,将用于空调设备的制冷剂更改为不破坏臭氧层、不含有氯原子的氢氟碳化合物(HFC类物质。

  而在铁道车辆用空调设备中使用的R22(HCFC),不是接近其特性的单一制冷剂,而是开发与R22?样无毒性不燃性、有同样的热传递能力的复合(多元)制冷齐i R22的替代物制冷剂中,已开发混合了R32R125R134a3种物质的R407C(HFC)三元混合工质,以及混合了R32R1252种物质的R410A(HFC)二元混合工质,这类新的替代物制冷剂正在实际应用中。为R22的1.5倍,使用大容器及管道装置需加大壁厚的使用材料,故车辆用空调装置正在开发压力条件接目前的新空调设备开发从两方面进行:将使用的制冷剂改换为不破坏臭氧层的制冷剂;此外,减少封装到空调设备中的制冷剂数量。空调设备中制冷剂使用最多的是热交换器,通过采用能够维持热交换能力,并减小内容积而直径又小的铜管热交换器,以期减少制冷剂的封入量,从而削减制冷剂总的用量通过采用这种措施,封入到空调设备中的制冷剂量可比以往减少如同早期的空调设备一样,使用了开式及半密闭式压缩机的回路,定期进行压缩机检修时,必须开启制冷剂回路,不能避免封装到内部的制冷剂泄漏出来以后,由于全密闭式压缩机的开发,用焊接连接制冷剂回路,构成全密闭式回路,可以防止制冷剂泄漏目前,除了分解检修之外,没有必要开启制冷回路,减轻了对环境的影晌臭氧层保护法是限制特定物质生产的法规,没有限制其使用,目前使用的空调及现行生产的空调设备,封入R22的产品较多。

  这类空调设备在报废时,尽可能不使封入内部的制冷剂释放到大气中,可给以回收再生利用,或完全分解处理日本三菱电机公司的废弃空调设备由有关服务公司回收制冷剂,并可再生处理回收的制冷剂。

  5结束语综上所述,铁道车辆用空调设备使用氟利昂作为制冷剂,而氟利昂对地球环境产生影响的问题已引起人们的关注,有关氟利昂的生产开始受到限制日本三菱电机公司开发了新型空调设备,这类空调设备使用了不破坏臭氧层,称为HFC的制冷剂,目前已开发使用了HFC制冷机的空调设备超过10个品种,其代表性产品有R东日本公司的E231系电动车用AU725A型空调设备,及神户市郊海岸线用CU782型空调设备在使用HFC制冷剂的空调设备的开发中,研制适应于HFC制冷剂的压缩机系列是关键课题彭惠民摘译自铁道h电气技术

(完)

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