Цельнометаллические пассажирские вагоны оборудованы надежной системой отопления, вентиляции, устройством для очистки воздуха и обогрева его в зимнее время. Однако в жаркий период года (особенно на дорогах Юга и Средней Азии) механическая вентиляция не может обеспечить поддержание в вагоне нормального температурновлажностного режима. Температура воздуха в вагонах днем в этот период превышает наружную на 3—5 С и нередко бывает более 40 С. Особенно неблагоприятные условия в вагоне создаются в период с 16 до 21 ч, когда температура наружного воздуха падает, а внутри вагона из- за отдачи тепла, аккумулированного металлическим кузовом, остается высокой. В это время разница температур внутри и снаружи вагона иногда достигает 10 С. В вагоне становится очень душно, относительная влажность воздуха резко повышается. Пребывание в вагоне становится неприятным.
Рис. 46. Система кондиционирования воздуха в пассажирских вагонах:
Для обеспечения необходимых санитарно-гигиенических условий независимо от температуры наружного воздуха цельнометаллические пассажирские вагоны оборудуются установками для кондиционирования воздуха Такие установки создают постоянный воздухообмен, очистку, автоматическое охлаждение или обогревание и регулирование влажности воздуха, т. е. обеспечивают соответствие всех параметров воздуха заранее принятым условиям (кондициям).
На дорогах нашей страны применяются воздухокондиционные установки с механическим компрессионным охлаждением.
Система кондиционирования воздуха в пассажирских вагонах в обшем виде состоит из устройств вентиляции, водяного и электрического отопления и установки для охлаждения воздуха в жаркий период. Схема этих устройств показана на рис. 46. Основными узлами системы вентиляции являются вентилятор 6, нагнетательный воздуховод 13 и рециркуляционный (возвратный) канал 11. Воздух, поступающий в помещения для пассажиров, засасывается частично снаружи, частично из рециркуляционного канала, проходит через фильтры 5 и очищается. Соотношение количества наружного и рециркуляционного воздуха не постоянно; оно изменяется автоматически или вручную в зависимости от температуры воздуха внутри и снаружи вагона. В нагнетательном воздуховоде расположены: воздухоохладитель 7 (испаритель фреона), изготовленный из медных трубок с латунными ребрами; электровоздухоподогреватели 10 и калорифер 9 системы водяного отопления, служащие для обогрева воздуха. Из нагнетательного воздуховода охлажденный или подогретый воздух (в зависимости от наружной температуры) поступает в купе через потолочные вентиляционные выпуски 14 (мультивенты).
Установка для охлаждения воздуха состоит из комплекса агрегатов: компрессорно-конденсаторного воздухоохладителя и вспомогательных аппаратов.
Компрессорно-конденсаторный агрегат смонтирован в металлическом ящике и объединяет компрессор 1, электродвигатель с вентилятором 2, конденсаторы 3. Щит 15 приборов холодильного оборудования расположен внутри вагона.
Давление жидкого фреона на нагнетательной стороне трубопровода компрессора и газообразного на всасывающей регулируется при помощи автоматического реле. На щите приборов холодильного оборудования или в другом месте, в зависимости от компоновки, размещен теплообменник для охлаждения жидкого фреона. Фреоновый трубопровод между воздухоохладителем и теплообменником покрыт теплоизоляцией.
Процесс охлаждения жидкого фреона происходит в результате прохождения через теплообменник охлажденных при испарении паров фреона, засасываемых компрессором из испарителя, и перегретого жидкого фреона, идущего от конденсатора к терморегулирующим вентилям и далее в испаритель. Терморегулирующие вентили 8 служат для автоматического наполнения жидким фреоном воздухоохладителя-испарителя и обеспечивают максимальную холодопроизводительность установки.
Перед каждым терморегулирующим вентилем установлен соленоидный вентиль, предназначенный для автоматического прекращения подачи фреона в испаритель при остановке компрессора и автоматического включения подачи фреона при пуске его.
Контактные термометры 12 в зависимости от заданных температур, подают импульсы через первичные реле контакторам электродвигателей и электроподогревателей. Таким образом происходит автоматическое включение, выключение и регулирование работы системы кондиционирования воздуха.
Охлаждение воздуха в вагоне основано на физическом свойстве жидкого фреона при испарении поглощать тепло из окружающей среды.
Процесс охлаждения подаваемого в вагон наружного воздуха происходит следующим образом. Пары фреона из испарителя засасываются в цилиндры компрессора и сжимаются в них до 10—15 кГ/см2. Сжатые пары фреона нагнетаются в змеевики конденсаторов, где они охлаждаются до температуры окружающей среды потоком воздуха, подаваемого вентиляторами. Так как температура окружающей среды ниже температуры испарения фреона, то пары его конденсируются и снова превращаются в жидкость.
При прохождении жидкого фреона через терморегулирующие вентили и змеевики испарителя (воздухоохладителя) давление его падает и он вновь испаряется. Тепло, необходимое для парообразования фреона, отнимается от воздуха, подаваемого вентилятором в вагон, благодаря чему температура воздуха снижается. После того как пары фреона поглотили тепло из воздуха, проходящего через змеевики испарителя, цикл движения фреона повторяется.
В настоящее время эксплуатируются ЦМВ, оборудованные установками для кондиционирования воздуха с индивидуальным электроснабжением от подвагонного генератора: жесткие купированные вагоны и вагоны-рестораны постройки заводов ГДР, оборудованные установкой типов МАБ-Ι и МАБ-II; мягко-жесткие и жесткие купированные вагоны постройки заводов ВНР, оборудованные установкой фирмы «Стоун»; мягкие вагоны с купе постройки завода им. Егорова, оборудованные отечественной установкой типа КЖ-25П; купированные вагоны постройки того же завода с установкой типа КЖ-25.