地铁空调产品国内技术发展环境分析

第一节 地铁空调产品国内技术研发条件

一、政策扶持

截至2009年底，我国已经批准了25个城市的轨道交通近期建设规划，目前正在建设轨道交通的线路总长度是1400公里，将要开工的新的轨道交通线路达到2610公里。“十二五”期间，轨道交通建设投入将超过7000亿元。轨道交通的总资金投入，在“十二五”时期可能大于航空和水运，资金量仅次于铁路和高速公路。

“十二五”规划纲要提出，“适应城市群发展需要，以轨道交通和高速公路为骨干……推进城市群内多层次城际快速交通网络建设”、“科学制定城市轨道交通技术路线，规范建设标准，有序推进轻轨、地铁、有轨电车等城市轨道交通网络建设”。

规划纲要还明确了“十二五”交通建设重点，在城市轨道交通上，“建设北京、上海、广州、深圳等城市轨道交通网络化系统，建成天津、重庆、沈阳、长春、武汉、西安、杭州、福州、南昌、昆明等城市轨道交通主骨架，规划建设合肥、贵阳、石家庄、太原、济南、乌鲁木齐等城市轨道交通骨干线路”。

二、科研单位研发能力

中原工学院能源与环境工程研究中心成立于2001年，依托中原工学院教授、博士等高级专业技术人才优势，致力于节能、环保与空调工程专业的设计、研究以及新型节能、环保与空调净化设备的开发研制工作。

三、企业研发能力

近年来随着地铁、轻轨以及高速列车的大力发展，客户对轨道车空调机组的技术要求越来越高，企业原有技术已经不能满足客户的要求，因此纷纷采用合资或项目合作的方式引进国外先进技术，如广州中车轨道交通装备股份有限公司与德国利渤海尔合资在浙江诸暨成立了浙江利渤海尔中车交通系统有限公司，专业生产地铁轻轨空调系统；石家庄国祥与日本三菱开展技术合作以提高产品竞争力；上海法维莱交通车辆设备有限公司引进其外资股东德国法维莱空调设备有限公司的关键技术。虽然上述企业引进了外方先进技术，但由于其技术开发的关键环节依赖于外方，合资企业技术独立性较差，往往无法快速满足客户新产品的开发以及技术服务要求。客户迫切需要具有技术实力，且对市场需求变化具有快速响应能力的车辆空调生产企业，这为拥有自主技术开发实力、市场经验丰富、服务意识强、产品性价比高的国内厂商提供了广阔的市场发展空间。

第二节 地铁空调产品技术研发成本分析

1、空调负荷计算方面

根据地铁的建筑特点，造成地铁内部对室外温度影响的延迟性，相对稳定，根据有关资料显示：列车本身及列车空调的散热约占74%，照明、广告灯箱的散热约占6%，设备（如自动扶梯、售票机等）的散热约占5%，乘客和工作人员的散热约占15%；地铁围护结构周围的土壤能吸收大量的热量并储蓄起来，夏储冬放，以调节地铁内空气的温度，根据一些资料记载，此部分热量占地铁产热量的25%∽40%。环控设计采用常规闭式系统，总散热量扣除传入地铁周围土壤中的热量外，基本为车站的空调负荷；环控设计采用常规开式系统，列车本身及列车空调的散热量扣除传入地铁周围土壤中的热量外，其他部分的热量通过隧道通风系统传到室外，而车站的空调负荷仅包括车站内乘客和工作人员散热量、照明散热量及设备散热量。

地铁环境控制系统，是地铁系统初投资和运行能耗的主要部分之一。由于地铁内部的巨大空间和负荷，常规的地铁环控系统设计思路是采用全空气系统，风管、空调机房占用大量地下空间，导致土建成本增加；采用空气长距离输送冷热，效率低，导致运行能耗巨大。

通常的地铁站台环控方案由于采用集中全空气空调系统方式，每个站台均需要留有较大的设备机房面积。同时，对于暗挖形式的地铁站台，其多采用盾构开挖形式，形成拱形的站台断面，如采用集中空调送风方式，难免造成大量的废弃空间。

目前的地铁站台的全空气空调系统或采用定风量的送风形式，而地铁环控系统具有日负荷及全年负荷变化较大的特点，定风量的空调送风方案必然造成大量的能源浪费；或针对地铁站台负荷的特点，对风机进行变频调速，但初投资较高。

空气、水系统在建设上可以将空调机组化整为零，利用土建结构中的废弃空间布置风机盘管，从而大大减少设备用房面积，降低土建投资；运行上能充分利用风机盘管控制上的灵活性，有效降低环控系统运行能耗。

2、设备初投资分析

就设备初投资而言，通常的地铁车站全空气空调系统的初投资主要包括风道材料及设备、末端散流器、空调箱和制冷机以及相关控制设备。采用风机盘管系统地铁车站初投资主要包括风道材料及设备、末端散流器、风机盘管以及水管路系统。

从中可以看出，两种系统形式的主要设备初投资相差不大，风机盘管的水系统管道较全空气复杂，但全空气系统的风管初投资要大得多。因此，总的来说，两种系统形式的设备初投资差不多，风机盘管要比全空气系统略低。

3、运行成本分析

为了便于比较，运行能耗的计算基于以下条件：

风机盘管系统的与全空气系统只在送风末端不同。风机盘管系统的送风末端不变频，只有三挡可调（以下结果为风机维持最高挡运行的能耗），但其新、回风风机皆可变频。

从图中可以看出，风机盘管系统的运行能耗要比全空气系统的运行能耗更少。
和传统的全空气系统相比，风机盘管系统虽然存在着如安装维修和清洗工作量大、系统控制更复杂等问题，但风机盘管系统明显有着初投资小、运行能耗低等优点，而且由于其在公共建筑中的广泛运用，我们已积累了不少较为可行的经验与方法，这些都为风机盘管应用于地铁环控系统提供了充分的依据

第三节 地铁空调产品技术引进难度分析

车辆空调不同于民用空调，在许多方面具有特殊的要求，例如空调的抗震性能，对雨雪天气的耐腐蚀性能，以及空调内部非金属材料的燃烧安全性能等。特殊的应用场合要求特殊的材料和工艺。但由于标准的不健全，很难要求供应商生产出满足行业需求的产品来。

空调硬件很容易模仿，而且在贸易全球化的现代社会，也能够采购到知名品牌的产品，因此，生产出相同结构和材料的空调并不是什么太大的难题。但就控制领域来说，因为国内的发展较晚，并缺乏相关标准的引导，因此国内空调的控制相对简单。国内初期采用硬件逻辑电路，近两年来才开始使用PLC进行空调控制。而国外大量使用的是微处理器，其计算速度和精度更高，并实现了更为复杂的功能，例如和车辆通过MVB接口进行通讯。司机在司机室可以实时掌握各车厢空调的运行状态，以及故障时判断那些空调元件发生了故障。

目前国内空调的验收标准还停留在达到设计制冷量即可的初级阶段，对于空调的安全要求并不很高。尤其是在火灾时，国外标准规定一切非金属材料必须阻燃，不能产生有毒气体，不能产生滴落物。而国内使用的材料大多不合格，也没有标准严加约束，比如空调过滤网，三大厂家（国祥，法维莱，中车）多年来一直使用类似窗纱的尼龙网，价格很便宜，但燃烧时会产生大量烟雾和滴落物，脱离火源后也不能自熄灭。

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