Система поддержания микроклимата электропоезда «Ласточка» предназначена для обеспечения комфортного температурного режима в пассажирском салоне и кабине машиниста. Кроме того, она регулирует процент содержания углекислого газа в установленных пределах.

Система состоит из следующих компонентов:

• компактная климатическая установка на крыше для пассажирского салона;
• компактная климатическая установка на крыше для кабины машиниста;
• система распределения воздуха внутри поезда;
• система воздухоотвода;
• система управления.

Система поддержания микроклимата выполняет следующие функции:

• подача наружного воздуха и воздухоотвод;
• отопление и охлаждение;
• подача и распределение воздуха (приточный, рециркуляционный);
• грубая фильтрация наружного воздуха;
• фильтрация смешанного воздуха;
• обеззараживание воздуха ультрафиолетом;
• аварийная вентиляция;
• аварийное отопление;
• регулировка и управление.

Кроме того, в кабине машиниста возможен обогрев пола и ниш для ног. Данная функция доступна лишь при температурах ниже +10 °С, включается вручную через элементы управления дисплея машиниста.

Далее подробнее рассмотрим компоненты и узлы, входящие в систему поддержания микроклимата, особенности и режимы их работы.

Климатическая установка пассажирского салона

Климатическая установка пассажирского салона (рис. 9.8) располагается на крыше каждого из вагонов электропоезда «Ласточка» и состоит из следующих устройств.

1. Один аппарат воздухоподготовки (LBG). Данный аппарат воздухоподготовки осуществляет всасывание наружного воздуха через две решетки 13, которые расположены вертикально на стенке корпуса установки.

В корпусе установки имеются два клапана приточного воздуха и два клапана циркуляции воздуха, которые управляются параллельно. Смесительный фильтр 8 очищает смешанный воздух перед его впуском в испаритель 9, который выполнен в виде пластинчатого теплообменника. Два контура охлаждения размещаются в испарителе вложенными один в другой. Перед испарителем для обеззараживания воздуха установлены ультрафиолетовые лампы. Вентиляторы приточного воздуха 7 выполнены центробежными.

Мощность нагрева реализуется с помощью электронагревателя 3 кВ 2 мощностью 22 кВт и двух групп электронагревателей 380 В 3 мощностью по 14 кВт каждая.

Рядом с аппаратом воздухоподготовки сбоку находится вытяжной вентилятор отработанного воздуха 6.

Через отверстие для циркуляции воздуха в днище аппарата отработанный воздух вытягивается из пространства крыши, а далее с помощью вентилятора отработанного воздуха 6, выдувается из аппарата.

2. Блок «Нагнетатель + конденсатор» (WS). Регулирование мощности охлаждения осуществляется при помощи байпаса газового теплоносителя в каждом контуре охлаждения. Контур охлаждения защищен от недопустимых значений давления хладагента (реле безопасности высокого давления, датчик высокого давления и датчик минимального давления), а конденсаторы выполнены в виде пластинчатых теплообменников. Вентилятор конденсатора осевой с двумя скоростями вращения.

3. Один шкаф электрораспределительного устройства (разделен на высоковольтную и низковольтную части). Шкаф электрораспределительного устройства располагается в климатической установке рядом с аппаратом воздухоподготовки. В нем установлены все компоненты управляющей и регулирующей техники, а также регулятор микроклимата, оборудованный устройством сопряжения с шиной MVB.

Кроме того, климатические установки содержат систему управления и регулирования, блоки коммутации и контакторы для компонентов, а также предохранительные элементы нагревателей, контактор 3000 В и его предохранитель. Климатическая установка жестко соединена с крышей вагона при помощи восьми крепежных захватов.

Основные технические характеристики климатической установки пассажирских салонов приведены ниже.

 

Технические характеристики установки поддержания микроклимата в пассажирском салоне

Холодопроизводительность, кВт..................................... 43
Теплопроизводительность, кВт:
вспомогательная система отопления 3 кВ постоянного тока........... 22
основная система отопления 380 В, 50 Гц, переменного тока......... 28
Объем приточного воздух, м3/ч..................................... макс. 5000
в том числе наружного воздуха..................................... макс. 3600
Размеры, мм....................................................... 5150x2900x723
Масса, кг......................................................... 1180
Хладагент......................................................... R134a
Масса хладагента, кг.............................................. 30

Для распределения нагретого или охлажденного воздуха по пассажирскому салону используются потолочные (разделены на три параллельных канала; центральный канал — для охлажденного воздуха, боковые — для нагретого, с последующей передачей в боковые каналы), боковые и напольные воздуховоды. Система распределения воздуха по пассажирскому салону представлена на рис. 9.9.

Продувка подготовленного приточного воздуха в пассажирский салон при охлаждении и вентиляции осуществляется через центральный потолочный канал и перфорированный потолок. В случае обогрева подготовленный приточный воздух поступает в пассажирский салон через систему боковых и напольных каналов.

Рассмотрим режимы работы климатической установки

Режим «Климатическая установка включена» (штатный режим). Система управления климатической установкой автоматически регулирует температуру внутреннего воздуха в каждом вагоне с соблюдением заданного параметра температуры. Через интерфейс «человек—машина» заданное значение температуры в кабине машиниста может быть поднято или понижено на +4 °С с шагом в 1 °С, а в пассажирском салоне — на ±2 °С с шагом в 1 °С.

Режим «Защита климатической установки от замерзания». Если температура наружного воздуха опускается ниже +5 °С, то система управления климатической установкой автоматически включает защиту от замерзания, которая завершает свою работу, если температура наружного воздуха поднимается выше +7 °С.

Режим «Защита климатической установки от перегрева». Если температура воздуха внутри электропоезда поднимается выше +40 °С, система управления климатической установкой активирует защиту от перегрева. Охлаждение включается во избежание повреждений из-за слишком высоких температур воздуха внутри поезда. Защита от перегрева завершает свою работу, если температура воздуха внутри поезда снижается до +35 °С.

Резким «Аварийное отключение климатической установки». Переход климатической установки в режим работы «Аварийное отключение климатической установки» выполняется либо вручную при помощи кнопки «Аварийное отключение климатической установки» либо автоматически через систему пожарной сигнализации по всему составу.

Все процессы вентиляции, отопления и поддержания микроклимата переходят в отключенное состояние (обесточиваются). Температура воздуха внутри поезда может повышаться или понижаться в зависимости от внешних условий. В отличие от режима работы «Отключение климатической установки» включение защиты от замерзания или перегрева не происходит, для их активации необходимо осуществить повторное включение климатической установки после выявления и устранения причин отключения.

Режим «Отстой во включенном состоянии». В данном режиме климатическая установка отключается, однако имеются два варианта настройки, которые включают климатическую установку:

• режим «Техническое обслуживание», в котором климатическая установка поддерживает температуру внутри поезда на уровне установленного заданного параметра;
• режим «Положение отстоя». Если не выбран режим техобслуживания, то в зависимости от температуры наружного воздуха в поезде поддерживается температура до + 12 °С в случае отопления либо не выше +30 °С в случае охлаждения.

Режим «Проезд через автоматическую мойку». Все включенные системы отопления в компактных климатических установках отключаются, а режим охлаждения контролируется системой управления микроклиматом. Все наружные заслонки автоматически закрываются, чтобы воспрепятствовать проникновению воды.

Режим «Аварийная вентиляция». Аварийная вентиляция является резервным уровнем штатного режима работы климатической установки в пассажирском салоне на случай отсутствия напряжения в контактной сети и выхода из строя бортовой сети переменного тока 380 В. Все элементы отопления и нагнетатели климатической установки отключаются, а приточные вентиляторы работают со сниженной мощностью. При отсутствии напряжения в контактной сети производится подача исключительно наружного воздуха. Приточные вентиляторы в такой ситуации получают питание от аккумуляторных батарей поезда примерно в течение 90 мин (в зависимости от состояния АБ). При выходе из строя бортовой сети переменного тока 380 В, но продолжающем поступать напряжении в контактной сети также осуществляется аварийная вентиляция.

Режим «Аварийное отопление». При выходе из строя бортовой сети переменного тока 380 В, но продолжающем поступать напряжении в контактной сети температура воздуха внутри поезда поддерживается с помощью элементов отопления напряжением 3 кВ на уровне не менее +5 °С. Все прочие отопительные элементыи нагнетатели климатической установки отключаются, а приточные вентиляторы работают со сниженной мощностью. Для снижения расхода теплого воздуха подается уменьшенный объем наружного воздуха. Приточные вентиляторы в таком случае получают питание от аккумуляторных батарей поезда примерно в течение 90 мин.

Кроме перечисленных выше режимов работы климатической установки, существуют еще два функциональных состояния данной системы, обусловленных функциональным назначением поезда.

Функциональный режим «Городской режим работы». Данный режим реализуется, когда поезд используется в пригородном сообщении. Средняя температура воздуха в пассажирском салоне при наружных температурах —40…+5 °С составляет + 15 °С. В случае роста температуры наружного воздуха средняя температура воздуха внутри поезда непрерывно поднимается до нормально установленного значения +22 °С.

Функциональный режим «Междугородний режим работы». Данный режим реализуется, когда поезд используется для дальнего пассажирского сообщения. Средняя температура воздуха в пассажирском салоне при наружных температурах —40…+20 °С устанавливается на уровне +22 °С. Затем средняя температура воздуха внутри поезда непрерывно поднимается, если растет температура наружного воздуха.

Контроль заданных параметров температуры внутри пассажирского салона подбирается как функция от наружной температуры в соответствии с внесенной в программное обеспечение регулируемой характеристикой.

Температура в пассажирском салоне измеряется двумя температурными датчиками. Датчик уровня углекислого газа контролирует концентрацию СO₂ в вагоне, в зависимости от нее и температуры за бортом регулируется объем подачи свежего воздуха. Подача приточного воздуха зависит также от количества пассажиров. Объем необходимого приточного воздуха приведен в табл. 9.1.

Таблица 9.1. Минимальное количество наружного воздуха, подаваемого в салон на одного пассажира

	Температура наружного воздуха
	Татм< -20°C	-20°C < Татм< -5°C	-5°C< Татм< +26°C	Татм > -26°C
Объем приточного воздуха	8 м3/ч	10 м3/ч	20 м3/ч	15 м3/ч

Климатическая установка кабины машиниста

Климатическая установка в кабине машиниста (рис. 9.10) состоит из следующих устройств.

1. Аппарат воздухоподготовки (LBG). Наружный воздух всасывается в аппарат воздухоподготовки через впускной патрубок на боковой стороне установки, рециркуляционный воздух — через отверстие для циркуляции воздуха на днище установки.

С помощью воздушного клапана выполняется регулирование долей свежего и рециркуляционного воздуха в воздушной смеси. Смешанный воздух всасывается центробежным вентилятором и выдувается в направлении фильтра. Воздушная смесь подается через фильтр 6, испаритель и блок отопления 2. Приточный воздух выдувается в систему воздуховодов через отверстие со стороны днища.

2. Блок «Нагнетатель + конденсатор» (WS). Регулирование мощности охлаждения осуществляется при помощи байпаса газового теплоносителя в каждом контуре охлаждения, который защищен от недопустимых давлений хладагента (реле безопасности высокого давления, датчик давления всасывания и датчик максимального давления).

Данная часть установки содержит нагнетатель 3, конденсатор 5 и вентилятор конденсатора 4. Вентилятор конденсатора 4 всасывает воздух с боковой стороны установки и прогоняет его сквозь конденсатор 5. Выпуск воздуха из конденсатора находится на верхней стороне установки.

3. Шкаф электрораспределительного устройства. В данном шкафу установлены все компоненты управляющей и регулирующей техники, а также регулятор микроклимата, оборудованный устройством сопряжения с шиной MVB.

Климатическая установка жестко соединена с крышей вагона с помощью четырех крепежных захватов.

Основные технические характеристики климатической установки кабины машиниста приведены ниже.

Технические характеристики установки поддержания микроклимата в кабине машиниста

Холодопроизводительность, кВт.............................. 4,7
Теплопроизводительность, кВт............................... 5,8
Объем воздуха, м3/ч:
приточный воздух........................................... макс. 800/400
в том числе наружный воздух................................ макс. 45—90
Размеры без крепежных захватов, мм......................... 800x2120x505
Масса, кг.................................................. 196
Хладагент.................................................. R134a
Масса хладагента, кг....................................... 2,8

Распределение воздуха в кабине машиниста выполняется при помощи выпускных отверстий на лобовом стекле, через потолочные каналы и отверстия в нишах для ног.

Режимы работы климатической установки в кабине машиниста идентичны тем, в которых может использоваться климатическая установка в пассажирском салоне, но имеют некоторые особенности.

У климатической установки в кабине машиниста нет функции аварийной вентиляции, так как кабина машиниста в случае аварии вентилируется через открытые боковые окна.

Заданный параметр температуры внутри кабины машиниста регулируется в зависимости от температуры наружного воздуха. Кривая регулировки внесена в программное обеспечение. Вручную заданный параметр температуры внутри кабины можно регулировать максимум на ±4 °С (с шагом в 1 °С).

Калориферы в зоне входа/выхода

У каждой наружной двери в нижней зоне левой и правой облицовки стоек дверей встроены два калорифера с максимальной теплопроизводительностью 1,1 кВт (рис. 9.11). Калориферы питаются трехфазным переменным током 380 В и имеют автономное регулирование, т.е. они работают независимо от системы управления поездом.

Максимальная теплопроизводительность при номинальном напряжении — 1100 Вт. При номинальной мощности среднее значение обогрева воздуха составляет от +22 до 24 °С. Приборы оборудованы двухступенчатым термостатом, являющимся регулятором. Средняя температура воздуха на выходе ограничивается регулятором до +35 °С. При температуре подаваемого воздуха ниже +12 °С обогрев включается на полную мощность.

В диапазоне температур от +12 до +17 °С снижение теплопроизводительности на 50 % достигается отключением одной фазы. При температуре выше +17 °С регулятор полностью отключается, а продувка воздуха продолжается.

Регулятор внутренней температуры со стороны поезда отключает устройства обогрева при достижении температуры внутри поезда +18 °С или включает их при снижении температуры ниже указанного значения.

При временных неполадках в зоне выпуска воздуха или при наличии перенапряжений срабатывает встроенный регулятор, он снижает теплопроизводительность или на время полностью отключает ее при достижении температур на выходе > +60 °С. Продувка воздуха переводится в рабочий режим, как только устройство получает питающее напряжение.

Основные технические характеристики калориферов приведены ниже.

Технические характеристики калориферов

Рабочее напряжение.................................................... трехфазный переменный ток 380 В, 50 Гц
Теплопроизводительность, Вт:
при трехфазном переменном токе напряжением 380 В, режим обогрева 1.... 1100
при трехфазном переменном токе 380 В, L1/L2, режим обогрева 2......... 550
Температура всасываемого воздуха, °С:
стандартный регулятор, режим обогрева 1............................... <12
стандартный регулятор, режим обогрева 2............................... 12—17
регулятор обогрева отключен........................................... >17
Погрешность включения/отключения, °С.................................. 1,5—2,0
Температурная защита.................................................. термостат отключения (с ручным сбросом)
Объем воздуха (свободная продувка), м3/ч.............................. 180
Масса, кг............................................................. 9