Виды электрического отопления пассажирских вагонов

⇐ ПредыдущаяСтр 11 из 17Следующая ⇒

Выше уже отмечалось, что любая практическая система отопления современного пассажирского вагона является конвекционно – калориферной, а конструктивное исполнение её определяется расположением источника (ов) тепла в вагоне и видом калорифера. По этим признакам электрическое отопление пассажирских вагонов можно классифицировать как:

1) жидкостное (вода или антифриз) с комбинированными нагревателями (электрическими и за счет прямого сжигания твердого или жидкого топлива);

2) электрическое комбинированное;

3) электрическое калориферное.

15.3.1 Жидкостное отопление с комбинированными нагревателями используется в большинстве вагонов отечественной постройки и вагонах постройки, например, Германии для поставок в Россию. Источником тепла являются ЭН в котле (бойлере) системы водяного (жидкостного) отопления, которая выполняет роль калорифера с двумя выходами тепловой энергии:

первым (оребренные трубы с теплоносителем), обеспечивающим естественный конвекционный нагрев воздуха в помещениях вагона;

вторым (водяной калорифер воздуха в системе вентиляции), обеспечивающим принудительный конвекционный нагрев поступающего наружного воздуха.

Мощность электрических нагревателей в котле (бойлере) вагона должна быть не менее:

Р_эн = η_к· [η_во· (Ө_р· S_пв · К'_т - q ·n_п) + η_вк·ρ·c_в·V],

где η_к– КПД электронагревателя котла (бойлера) отопления (η_к = 0,95);

η_во- КПД системы водяного отопления (можно принять η_во= 0,8);

η_вк- КПД водяного калорифера (примем η_вк= 0,7);

Ө_р - расчетный перегрев воздуха в помещениях вагона, ºC;

Sпв – суммарная поверхность ограждения вагона, м²;

К'_т- обобщенный коэффициент теплопередачи вагона, Вт / м²·ºC;

q = 90 Вт – среднее значение удельных потерь человека в единицу времени, Вт;

n_п – количество пассажиров в вагоне;

ρ = 1,3 кг/м³– плотность воздуха;

c_в= 1006 кДж/кг·ºC – удельная теплоемкость воздуха;

V - объем наружного воздуха, подаваемого в вагон системой вентиляции.

Электрическая схема соединений ТЭН для котла комбинированного электро-водяного отопления представлена на рис. 15.4.

Х3 ВПМ-/~3кВ Х5

ЕК1 ЕК7 ЕК13 ЕК19 Х4 Х6

ЕК2 ЕК20

ЕК3 ЕК21

А3

ЕК4 ЕК22

ЕК5 ЕК23

ЕК6 ЕК12 ЕК18 ЕК24

ЭН котла

Рисунок 15.4 – Принципиальная электрическая схема высоковольтного электрического нагревателя котла системы водяного отопления ЦМВО

15.3.2 Комбинированное электрическое отопление применяется в вагонах отечественной и зарубежной постройки. Источниками тепла являются электрические печи, распределенные по внутреннему периметру вагона, и электрический калорифер воздуха в системе вентиляции, обеспечивающий принудительный конвекционный нагрев поступающего наружного воздуха.

Мощность электрических нагревателей в электрических печах вагона должна быть не менее:

Р_эп = η_эп· (Ө_р· S_пв · К'_т - q ·n_п),

где η_эп– КПД электрических печей отопления (η_эп = 0,98);

Ө_р, Sпв, К'_т, q, n_п– смотри раздел 18.3.1.

Мощность нагревателей в электрическом калорифере воздуха вагона должна быть не менее:

Р_эк = η_эк·ρ·c_в·V,

где η_эк– КПД электрического калорифера воздуха (η_эк = 0,95);

ρ,c_в,V – параметры воздуха и производительность калорифера (смотри раздел 18.3.1).

Электрическая схема соединений ТЭН для комбинированного высоковольтного электрического отопления вагона представлена на рис. 15.5. Из схемы видим, что нагреватели электрических печей объединены в три группы: 1-я и 2-я обеспечивают отопление салона, а 3-я – служебных помещений вагона. Группы ЭП подключается через индивидуальные контакторы и предохранители к высоковольтному главному контактору вагона, расположенному в специальном ящике А3. В первой и второй группах используется шесть параллельных ветвей, каждая из которых имеет четыре последовательно соединенных электрических нагревателей с номинальным напряжением 750 В. Нагреватели ЭП постоянно подключены к массе вагона, даже в отключенном положении группового контактора. Для отопления салона используется сорок восемь ЭП мощностью 0,5 кВт, что позволяет иметь распределенные источники тепла и не создает трудностей с размещением.

1-я группа ЭП 2-я группа ЭП 3-я группа ЭП

(ЕК1…ЕК24) (ЕК25…ЕК48) (ЕК49…ЕК52)

Х3 ВПМ-/~3кВ Х5

Х4 Х6

А3

1-я группа ЭК 2-я группа ЭК

(ЕК53) (ЕК54, ЕК55)

МВ Электрический калорифер

Рисунок 15.5 – Принципиальная схема высоковольтного комбинированного электрического отопления пассажирского вагона серии 904А/2

Электрический калорифер имеет также две группы нагревателей, каждая из которых подключена через индивидуальный контактор и предохранитель к главному высоковольтному контактору вагона и ВПМ

Дополнительными преимуществами этого вида комбинированного электрического отопления вагона по сравнению с электро-водяным отоплением является:

- снижение массы отопительного оборудования на 3000кг,

- повышенный на 35% КПД использования электрической энергии.

15.3.3 Электрическое калориферное отопление не применяется в отечественном вагоностроении, но в странах с менее суровым климатом, например, в странах Центральной Европы этот вид отопления находит применение в пассажирских вагонах.

Мощность нагревателей в электрическом калорифере вагона должна быть не менее:

Р_эк = η_эк· (Ө_р· S_пв · К'_т + ρ·c_в·V - q ·n_п),

где η_эк– КПД электрического калорифера воздуха (η_эк = 0,95);

Ө_р, Sпв, К'_т, ρ, c_в,V – параметры воздуха и производительность калорифера (смотри

раздел 15.3.1).

Схема электрического калориферного отопления вагона представлена на рис. 15.6. Этот вид отопления не только экономичен как вариант комбинированного электрического отопления, но еще и конструктивно удобен для размещения под кузовом вагона. Недостатком этого вида отопления – отсутствие возможности создания комфортных условий для пассажиров в суровые зимы.

Электрический калорифер

Х3 ВПМ-/~3кВ Х5