Одним из основных факторов, определяющих комфортабельность современного подвижного состава, является обеспечение в пассажирском помещении микроклимата, наиболее благоприятного для самочувствия пассажиров.
На основании отечественных и зарубежных гигиенических исследований требования к микроклимату пассажирского помещения (создаваемому системами вентиляции и отопления) характеризуются комплексом параметров, приведенных в табл. 6.2, которые и определяют соответствующий уровень комфортных условий в салоне.
Таблица 6.2
Примечания: 1.А — оптимальные комфортные условия, обеспечиваемые системами вентиляции и отопления; Б — условия с параметрами, не вызывающими неприятного самочувствия у пассажиров; В — условия с параметрами, вызывающими неприятное самочувствие у пассажиров.
2. В числителе указана нижняя граница значений, в знаменателе — верхняя.
В графе А (см. табл. 6.2) указаны величины параметров, определяющих оптимальные комфортные условия в пассажирском салоне: температура воздуха в пассажирском помещении должна поддерживаться в пределах 18-20°С, относительная влажность составлять 50%, количество свежего воздуха, подаваемого в салон (в расчете на одного человека), 0,56 м3/мин, скорость его подачи не более 0,15 м/сек. При этом предполагается полное отсутствие в воздухе пыли и вредных примесей. В графе Б приведены граничные параметры окружающей среды, не вызывающей неприятного самочувствия у человека, и, наконец, в графе В — параметры, превышающие предельно допустимые нормы.
Приведенные в табл. 6.2 величины показывают диапазон изменения исходных параметров среды, влияющих на самочувствие человека, и позволяют предварительно обосновать требования к микроклимату пассажирского помещения подвижного состава.
Отопление.
Система отопления пассажирского помещения городского электрического подвижного состава* должна обеспечивать поддержание температуры на уровне 1 м от пола при закрытых дверях не ниже плюс 14°С. Тепло, поступающее через систему отопления, должно равномерно распределяться по всему объему пассажирского помещения. Допускаемый перепад температур в салоне не должен превышать 10°.
Общее подводимое количество тепла, которое необходимо для обогрева кузова, складывается в основном из потерь тепла через ограждения (пол, крыша, стенки, стекла) и количества тепла, теряемого с вентилируемым воздухом.
Основными факторами, определяющими возможность создания в пассажирском помещении комфортных условий, являются теплоизоляция и герметизация кузова.
Расчеты показывают, что доля потерь тепла через ограждения весьма существенна и может достигать в общем балансе теплопотерь пассажирского помещения 35—40%. Эти потери тепла Q определяются главным образом теплопроводностью стенок и окон и могут быть рассчитаны по известной формуле
Для хорошей теплоизоляции при конструировании кузова стремятся исключить так называемые «тепловые мосты», т. е. металлические детали, одновременно соприкасающиеся с внутренним и наружным воздухом. К таким деталям обычно относят рамки окон, стойки, боковины подножек и некоторые крепежные детали кузова.
Двери кузова снабжают хорошим морозостойким уплотнением. При необходимости обеспечивается подача теплого воздуха к подножкам с тем, чтобы создать тепловую завесу у дверей.
Элементы системы отопления могут конструктивно и функционально объединяться с элементами системы вентиляции.
На подвижном составе городского электрического транспорта наиболее распространены системы отопления, в которых используется тепло, выделяемое пусковыми сопротивлениями, или отопления электрическими печами, устанавливаемыми под сиденьями.
* Требования к системе отопления пассажирского помещения подвижного состава для перевозки пассажиров в условиях умеренного климата с возможным изменением температуры воздуха от минус 35°С до плюс 40°С определяются отраслевыми нормалями и ГОСТ.
Примером такой системы отопления является система отопления троллейбуса ЗИУ-9, схема которой приведена на рис. 6.17. Центробежный вентилятор 1 засасывает воздух из салона через заборник 2, расположенный под одним из пассажирских сидений, и нагнетает его в ящик пусковых сопротивлений 3. Нагретый воздух в зависимости от положения заслонки 4 выбрасывается в атмосферу через патрубок 5 или через патрубок 6 в пассажирский салон. Положение заслонки 4 устанавливается рукояткой 7. Теплый воздух через установленный вдоль борта канал 8 равномерно распределяется по длине салона.
Рис. 6.17. Принципиальная схема системы отопления троллейбуса ЗИУ-9
Рис. 6.18. Конструкция отопительной панели (а) и схема системы лучистого отопления (б) троллейбуса «Вевей, ТПП II» (сплошные линии — потоки лучистого нагрева, пунктирные — воздушные тепловые потоки в салоне)
На некоторых типах троллейбусов и вагонов метрополитена применяются системы калориферного отопления пассажирского салона с центральным подогревом воздуха, температура которого автоматически регулируется термостатом. Потребная мощность отопления пассажирского помещения определяется из расчета 6—8 квт для подогрева 1 м3 воздуха на один градус разности внутренней и наружной температур.
Менее распространены системы лучистого отопления, применяемые на некоторых типах трамвайного и троллейбусного подвижного состава.
Па рис. 6.18 показана принципиальная схема системы лучистого отопления швейцарского троллейбуса «Вевей, тип II». В боковых стенах и потолке машины уложен специальный кабель 3, питаемый (напряжением силовой цепи. Кабель заключен в оболочку 2 специального профиля, которая своими широкими полками закреплена на алюминиевых пластинах 1. К пластинам крепится облицовка 4 стен и потолка из прессованной древесины. Кабель, нагреваясь до температуры около 80°С, создает на поверхности облицовки кузова температуру до 50°С. Определенным сочетанием отражающих и поглощающих поверхностей достигается необходимая направленность тепловой радиации в объеме пассажирского помещения.
Вентиляция.
Выбор системы вентиляции определяется назначением и условиями работы подвижного состава.
Производительность системы вентиляции пассажирского помещения должна обеспечивать не менее чем двадцатикратный обмен воздуха в час. Скорость перемещения воздуха в салоне не должна быть выше 0,4—0,5 м/сек. При заборе свежего воздуха системой вентиляции должно исключаться попадание в пассажирское помещение пыли и влаги.
Предельно допустимая концентрация вредных веществ в воздухе пассажирского помещения наземного (троллейбусного и автобусного) подвижного состава не должна превышать по существующим нормам: двуокиси углерода 0,4%, окиси углерода 0,02 мг/л, акролеина 0,007 мг/л, паров бензина (для теплоэлектрических экипажей) 0,1 мг/л, паров серной кислоты 0,001 мг/л, пыли 0,0005 мг/л.
На городском электрическом подвижном составе применяют две системы вентиляции: вытяжную и приточно-вытяжную. Каждая из систем вентиляции может быть естественной и принудительной.
При естественной вентиляции в условиях городской эксплуатации с частыми остановками подвижного состава и малыми скоростями его движения практически исключается возможность эффективного использования скоростного напора встречного воздуха. На эффективность естественной вентиляции существенно влияет также расположение воздухозаборников, которые следует располагать в зоне максимального воздушного напора. Для одиночного подвижного состава этой зоной является лобовая часть кузова. Производительность естественной вентиляции зависит от скорости движения подвижного состава. Достаточно точных данных по расчету естественной вентиляции нет. Обычно стремятся за счет открытых люков и окон обеспечивать не менее чем двадцатикратный воздухообмен в час при скорости движения подвижного состава не более 4—4,5 м/сек.
Рис. 6.19. Схема приточно-вытяжной вентиляции трамвайного вагона РВЗ-6 (зачернены воздуховоды для забора холодного воздуха, заштрихованы воздуховоды нагретого воздуха)
На рис. 6.19 показана схема принудительной приточно-вытяжной системы вентиляции трамвайного вагона РВЗ-6. Воздухопроводами служат здесь стойки и балки рамы и каркаса, которые имеют замкнутое сечение. Воздух засасывается с крыши и по каналам 1 подается вентилятором 2 через пусковые сопротивления 3 в салон под сиденья или выбрасывается наружу в зависимости от положения регулирующей заслонки 4. Из кузова воздух удаляется крышевыми вентиляторами через открытые окна и двери, а часть его снова засасывается вентилятором 2.
Системы кондиционирования воздуха в настоящее время применяются на подвижном составе метрополитена. В этом случае независимо от наружной температуры поддерживается постоянно и температура пассажирского помещения (с допуском примерно ±2,5°), и относительная влажность воздуха (в пределах 50—60%). Разница температур в любых точках пассажирского помещения не превышает 1—2°.
Помимо повышения комфортных условий применение систем кондиционирования воздуха позволяет также снизить уровень шума в пассажирском помещении (за счет его герметизации).
Системами кондиционирования воздуха оборудуется подвижной состав метрополитенов Токио, Нью-Йорка, Парижа и других городов. Опытные конструкций вагонов с установками кондиционирования воздуха созданы и нашей отечественной промышленностью.